前列腺增生組織中4個上調基因的表達及意義

劉建民，張新華

(武漢大學中南醫院泌尿外科，湖北武漢 430071)

良性前列腺增生癥(benign prostatic hyperplasia，BPH)是一種緩慢進展的中老年男性常見疾病[1]。雖然藥物及外科手術治療能夠延緩BPH的臨床進展，但尚無分子標志物能夠準確預測BPH的臨床進展。此前，我們通過二代基因測序，發現了一些BPH中表達上調的基因[2]。其中包括白介素21受體(interleukin-21 receptor，IL-21R)、多效生長因子(pleiotrophin，PTN)、基質重塑相關5(matrix remodeling associated 5，MXRA5)和胰島素樣生長因子1(insulin like growth factor 1，IGF-1)。同時，我們發現：IL-21R通過促進上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)，從而促進BPH的發展[3]；MXRA5通過激活絲裂原活化蛋白激酶通路，促進前列腺的增殖[2]；IGF-1也參與維持BPH增殖與凋亡的平衡[4]。報道發現，雄激素能夠調節前列腺組織內PTN的轉錄和分泌[5]。這提示PTN可能作為雄激素的下游靶分子間接參與BPH的發生發展。

1 材料與方法

1.1 標本及臨床資料收集收集來自武漢大學肝膽移植中心腦死亡并接受器官捐贈的5例年輕患者的正常前列腺組織，年齡為(28.2±4.4)歲。收集2018年9月至2019年9月在我院泌尿外科接受經尿道前列腺電切除術(transurethral resection of the prostate，TURP)的BPH前列腺組織標本104例。所有TURP切除組織的標本切片由我院病理科醫師經病理學診斷為BPH。同時收集對應患者的基本信息及相關臨床檢查信息，包括年齡、體質指數、前列腺體積、總前列腺特異性抗原(total prostate specific antigen，tPSA)、游離PSA(free PSA，fPSA)、最大尿流率、殘余尿、國際前列腺癥狀評分(International Prostate symptom Score，IPSS)及夜尿次數。所有人體標本的收集和處理均按照我院倫理委員會批準的指南進行。

1.2 組織芯片制備將所有組織標本固定于10%中性甲醛緩沖液中，并以石蠟包埋后切片進行蘇木精-依紅(HE)染色。經高年資病理科醫師對HE染色切片的代表區域進行評估，并標記組織芯片靶點。使用組織芯片制作儀(mitogen公司)制作組織芯片，取樣直徑1.5 mm，以16×10點組織列陣，共104個點。制備完成的組織芯片以4 μm厚度連續切片。

1.3 免疫組織化學染色先將組織石蠟切片脫蠟，然后在檸檬酸鹽緩沖液(pH=6.0)中進行抗原恢復。在0.3%(體積分數)H2O2中封閉后，以1∶100稀釋比孵育一抗IL-21R(abcam公司)、PTN(abcam公司)、MXRA5(abcam公司)及IGF-1(abclonal公司)，然后以二抗孵育。用過氧化物酶和3,3′-二氨基聯苯胺四鹽酸鹽顯色，并在Olympus-dp72光學顯微鏡(Olympus公司)下觀察，選取鏡下5個視野并拍照，使用Image J分析并計算陽性表達面積比。

2 結 果

2.1 一般資料104例BPH患者的基本情況見表1。

表1 104例BPH組織芯片臨床信息及相關蛋白表達量

2.2 組織學表達定位圖1顯示：IL-21R和PTN均在增生前列腺組織上皮部分表達豐富，而在前列腺間質部分幾乎沒有表達；MXRA5主要表達在增生前列腺間質部分，而在前列腺上皮部分僅有微弱的表達；強染色的IGF-1棕色顆粒滿布于整個視野中，提示IGF-1無論在上皮成分還是間質成分，都有非常豐富的表達。同時，免疫組織化學染色結果表明，與正常前列腺組織相比，IL-21R、PTN、MXRA5及IGF-1在增生前列腺組織中的表達顯著增加。

IL-21R：白介素-21受體；PTN：多效生長因子；MXRA5：基因重塑相關5；IGF-1：胰島素樣生長因子。

2.3 四個蛋白的表達量與BPH臨床進展因素的Pearson相關分析見表2。IL-21R蛋白的表達水平與BPH患者的前列腺體積、最大尿流率及夜尿次數呈正相關(P<0.05)，而與年齡、PSA及IPSS評分均無顯著相關性；PTN蛋白水平僅與BPH患者的游離PSA水平正相關(P<0.05)；MXRA5蛋白水平與BPH患者的前列腺體積(P<0.05)及IPSS評分(P<0.01)正相關；IGF-1蛋白水平與BPH患者的前列腺體積(P<0.01)及殘余尿量正相關(P<0.05)。

表2 不同蛋白表達量與前列腺增生臨床進展危險因素的相關性(r值)

3 討 論

本研究通過收集BPH組織標本制作組織芯片，應用免疫組織化學染色法計算上述4個差異基因的表達水平，分析其與BPH臨床進展危險因素的相關性。結果發現，IL-21R、PTN、MXRA5及IGF-1在BPH組織中的表達顯著增加。此外，IL-21R主要表達于前列腺上皮，與BPH患者的前列腺體積、最大尿流率及夜尿次數呈正相關；PTN主要表達于前列腺上皮，僅與BPH患者的游離PSA水平正相關；MXRA5主要定位于前列腺間質中，與BPH患者的前列腺體積及IPSS評分正相關；IGF-1分布于前列腺上皮及間質中，與BPH患者的前列腺體積及殘余尿量正相關。

在臨床上，BPH患者多伴有前列腺炎。有研究表明，伴有前列腺炎發生的BPH患者具有更大的前列腺體積、更快的臨床進展以及更高的手術治療率[3]。此前，我們使用前列腺細胞與單核細胞THP-1共培養系統及BPH伴前列腺炎的大鼠模型，闡明了IL-21R在前列腺增生組織中高表達，并可以通過調控前列腺增殖與凋亡的平衡及EMT來促進BPH的發生發展[3]。本研究從人前列腺組織標本出發，是對前期實驗的補充及延伸，進一步證實了IL-21R與BPH臨床進展的危險因素相關。

雄激素是BPH發生發展的必要條件，而不是充分條件。證據表明，細胞生長因子與類固醇激素之間的相互作用可能導致細胞增殖與細胞凋亡的失衡從而誘導BPH的發生。因此，生長因子可能是雄激素最初的作用靶點。在BPH中表達上調的PTN及IGF-1都屬于生長因子。有研究發現，過表達IGF-1的轉基因鼠出現明顯的前列腺增大[6]，我們的前期實驗證實IGF-1的確可以影響體外培養的前列腺細胞的增殖水平。一項對中國人的研究發現，體內循環的IGF-1和IGFBP-3的水平與BPH明顯相關[7]，而2003年在對美國明尼蘇達州奧姆斯特縣(Olmsted County)的一項群體研究中并沒有發現IGF-1與前列腺體積的相關性。這種結果差異，可能是因為被檢測人群的不同以及檢測方法的不同。

我們最近發現，MXRA5在BPH中發揮重要的作用[2]。由于MXRA5在前列腺間質中有著豐富的表達，我們在體外培養的前列腺間質細胞WPMY-1中轉染小干擾RNA，發現下調MXRA5基因后可以延緩細胞的生長并引起細胞周期阻滯，該過程與MAPK通路的激活有關。本研究發現MXRA5蛋白的表達水平與前列腺體積及IPSS評分顯著相關，提示MXRA5有可能成為預測BPH臨床進展的分子標志物。

綜上所述，基于此前我們對IL-21R等4個指標在BPH發生發展中的作用及機制研究，我們發現IL-21R、PTN、MXRA5及IGF-1在一定程度上與BPH的臨床進展危險因素顯著相關，提示這4個基因有望單獨或結合起來成為預測BPH臨床進展的分子標志物。