RCN1 和GRP78 在結直腸癌中的表達及臨床意義

李靈玉，雷 程，王海江

（新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院，新疆 烏魯木齊 830000）

結直腸癌（colorectal cancer，CRC）是最常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，根據2021 年世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究署（IARC）發(fā)布的2020 年全球最新癌癥統(tǒng)計數據，CRC 世界發(fā)病率和死亡率均排前三［1］。在中國，CRC 是第二常見的癌癥，癌癥死亡的第五大原因。每年發(fā)病率和死亡率均占全世界總的三分之一［2］。CRC 治療主要是以外科手術為中心的多學科治療模式，使其預后得到了很大改善。然而，我國CRC 發(fā)病率和死亡率仍處于較高水平，因此，有必要深入探索CRC 的發(fā)生發(fā)展機制，為診斷和治療尋找新的生物標志物。

內質網鈣離子結合蛋白1（reticulocalbin-1，RCN1）是 CREC（Cab45/Reticulocalbin/ERC-55/CALU）蛋白家族中的一員，位于人類基因組的11p13 區(qū)域，翻譯成331 個氨基酸前體，是一種高度保守的鈣離子結合蛋白質，定位于內質網（ER），含有6 個鈣結合基序、一個HDEL 序列以及內質網高保留信號［3］。RCN1 在肝癌、肺癌、腎癌、膠質母細胞瘤、乳腺癌、口腔鱗狀細胞癌等多種腫瘤組織中的高表達已被證實，并與腫瘤預后密切相關［4-9］。結腸癌中RCN1 在基因和蛋白水平也呈高表達，但其分子機制及預后價值還尚未闡明［10，11］。多項研究表明，RCN1 功能與ER 應激及內質網未折疊蛋白反應（UPR）密切相關。而葡萄糖蛋白78（glucose regulated protein 78，GRP78）是UPR 的關鍵調節(jié)蛋白，也 稱 作BIP，由 熱 休 克 蛋 白70（heat shock protein，Hsp70）家族成員HSPA5編碼，位于真核生物的ER膜上，是UPR 的關鍵效應蛋白。UPR 是調節(jié)蛋白質穩(wěn)態(tài)的適應性反應，由三個傳感器（IRE1、ATF6和PERK）構成，它們都具有結合GRP78 的管腔結構域。在正常條件下為無活性狀態(tài)，當細胞處于應激時，累積的未折疊蛋白質的存在導致三種傳感器與GRP78 解離，形成反饋控制調節(jié)細胞凋亡，并使得GRP78 的表達增加［12］。

因此，本研究通過TCGA 數據庫及臨床樣本驗證的方法，分析RCN1 和GRP78 的表達與CRC 臨床病理特點的相關性及預后價值，驗證兩者在CRC中的表達相關性。

1 材料與方法

1.1 從TCGA、UALCAN 和GSCA 在線數據庫提取數據

從XENA 下載TCGA 結腸癌（COAD）和直腸癌（READ）患者基因表達數據，驗證RCN1 mRNA和HSPA5 mRNA 在CRC 中的表達水平。利用UALCAN 在線數據庫探索RCN1 和HSPA5 mRNA 與CRC 臨床病理特征的相關性。

1.2 臨床資料標本來源

收集2017 年1 月～2022 年8 月在新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院初治經病理診斷為CRC 且行手術治療的癌及癌旁石蠟組織標本，共78 例。癌旁組織均距離癌組織至少5 cm 以上的正常結直腸組織。納入標準：（1）年齡＞18 歲；（2）術后病理診斷分期為Ⅱ～Ⅲ期并接受標準方案奧沙利鉑+卡培他濱兩藥輔助化療；（3）隨訪資料完整。排除標準：（4）既往5年內有其他惡性腫瘤病史；（5）存在嚴重的基礎疾病或合并癥，可能干擾本研究的評估；（6）合并家族性腺瘤性息肉病或者炎癥性腸病。按年齡分組：年齡≤60 歲43 例，＞60 歲35 例。按發(fā)病部位：結腸癌38 例，直腸癌40 例。大體類型：隆起性15 例，潰瘍型61 例，浸潤型2 例。分化程度：低分化30 例，中-高分化48 例。本研究經新疆醫(yī)科大學附屬腫瘤醫(yī)院倫理委員會批準（批準文號：K-2023044），患者均知情且簽署同意書。

1.3 免疫組織化學檢測

從標本庫調取78 例CRC 癌及癌旁組織，制作成4 μm的切片。脫蠟水化后進行高溫修復抗原，經0.3%過氧化氫孵育阻斷內源性過氧化物酶的活性，然后加入兔抗人單克隆抗體RCN1（1∶150，abcom）、GRP78（1∶100，proteintech），4 ℃孵育過夜，加入羊抗兔二抗37 ℃溫育1 h，DAB 顯色及蘇木精復染，梯度酒精脫水，封片。

1.4 判定標準

免疫組化結果由兩名病理科醫(yī)師判定，評分包括染色強度和陽性細胞百分比。染色強度評分：無染色計0 分，黃色計1 分，黃褐色計2 分，棕色計3分。陽性細胞百分比評分：≤5%計0 分，6%～25%計1 分，26%～50% 計2 分，51%～75% 計3 分，＞75%計4 分。總分為陽性細胞評分和染色強度評分相乘，評分范圍為0～12 分。根據免疫組化評分結果進行分組，其中≤6 分為低表達組，＞6 分為高表達組。

1.5 病例隨訪

對患者的隨訪采用病例隨訪系統(tǒng)查詢及電話隨訪兩種方式，隨訪所有患者的生存狀態(tài)及生存時間，截止時間為2023 年3 月1 日，無病生存期（disease free survival，DFS）為 手 術 日 期 至 患 者 疾 病 復發(fā)或隨訪截止日期。總生存時間（overall survival，OS）為手術日期至患者死亡日期或隨訪截至日期。隨訪截止時，未發(fā)生死亡或復發(fā)根據隨訪截止時間做后續(xù)分析。

1.6 統(tǒng)計分析

在線數據庫分析采用數據庫默認統(tǒng)計方法，實驗及病例資料數據采用SPSS27.0.1 和Graphpad 8處理數據，RCN1、GRP78 的表達情況采用獨立樣本t檢驗，臨床病理特點分析采用卡方檢驗，預后分析采用Kaplan-Meier 生存分析、單因素及多因素COX回歸分析。相關性分析采用Pearson 相關分析。P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 RCN1 和HSPA5 基因在CRC 中的表達及相關性分析

利用TCGA 數據庫探究RCN1、HSPA5基因在CRC 的 表 達 情 況。如 圖1 所 示，RCN1和HSPA5 在COAD 和READ 組織中的表達水平顯著高于正常腸黏膜組織，兩者mRNA 表達在COAD 和READ中均呈正相關。

圖1 RCN1 和HSPA5 mRNA 在COAD 和READ 中的表達水平及兩者表達相關性Fig 1 Expression levels of RCN1 and HSPA5 mRNA in COAD and READ their expression correlation

2.2 UALCAN 分 析RCN1、HSPA5 基 因 表 達 與CRC 臨床病理特征的相關性

如圖2 所示，RCN1 mRNA 水平與READ N 分期相關，在N2 中的表達顯著高于N1 和N0，HSPA5 mRNA 在結腸黏液腺癌中表達更高。 RCN1 mRNA 與CRCTP53突 變 相 關，TP53突 變 的CRC中mRNA 的表達顯著高于TP53未突變。

圖2 通過UALCAN 數據庫分析RCN1、HSPA5 mRNA 與CRC 臨床病理特征的相關性Fig 2 The association of RCN1 / HSPA5 mRNA with the clinicopathological features of colorectal cancer were analyzed by the UALCAN database

2.3 RCN1 和GRP78 蛋白在CRC 癌及癌旁組織中的表達情況

根據免疫組化結果，RCN1 及GRP78 蛋白在CRC 組織中定位在細胞質（圖3）。78 例CRC 組織中RCN1 高表達58 例，占74.4%，低表達20 例，占25.6%，癌旁組織中高表達3 例，占3.8%，低表達75例，占96.2%。RCN1 在癌組織中的表達顯著高于癌旁組織，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.000 1，圖4）。78 例CRC 癌 組 織 中，GRP78 高 表 達39 例，占50%，低表達39 例，占50%，癌旁組織中高表達1例，占1.2%，低表達77 例，占98.8%。GRP78 在癌組織中的表達顯著高于癌旁組織，差異具有統(tǒng)計學意義（P＜0.000 1，圖4）。

圖3 免疫組化檢測RCN1、GRP78 蛋白表達情況（SP×100）Fig 3 The expression of RCN 1 and GRP 78 protein detected by immunohistochemistry （SP×100）

圖4 RCN1 和GRP78 蛋白在結直腸癌及癌旁中的表達水平Fig 4 Expression levels of RCN 1 and GRP78 protein in colorectal and adjacent cancers

2.4 RCN1 和GRP78 的表達與臨床病理特征的相關性

分析RCN1 和GRP78 的蛋白表達水平與臨床病理特點之間的相關性（表1）。RCN1、GRP78 表達與CRC 患者性別、年齡、腫瘤位置、最大直徑、分化程度、N 分期、大體類型以及是否侵犯血管和神經無顯著相關性。其中，GRP78 與CRC T 分期顯著相關（P=0.011）。

表1 RCN1、GRP78 蛋白表達與CRC 臨床病理特征的相關性Tab 1 The correlation between RCN1/GRP78 protein expression and clinicopathological features of colorectal cancer

2.5 RCN1 和GRP78 與CRC 患者預后的相關性

78 例結腸癌患者中，術后復發(fā)39 例，未復發(fā)39例，死亡13 例，其余65 例末次隨訪時間時仍存活。采用K-M 生存曲線分析，RCN1 高表達與CRC 患者較短的DFS 顯著相關（P＜0.01），高表達RCN1 患者的OS 比低表達RCN1 的患者有更短的趨勢，無統(tǒng)計學差異（圖5）。

圖5 RCN1 蛋白高表達組和低表達組的生存預后情況Fig 5 Survival rate of groups with high and low RCN 1 protein expression

單因素COX 回歸分析CRC 的DFS 危險因素，N 分期、TNM 分期、腫瘤侵犯神經和血管、RCN1 高表達是CRC 不良預后的危險因素（表2）。RCN1 高表達組的復發(fā)風險是低表達組的3.038 倍（HR=3.038，P=0.014）。

表2 78 例CRC 患 者DFS 的COX 單因 素分析Tab 2 COX univariate analysis of DFS in 78 colorectal cancer patients

用N 分期、TNM 分期、腫瘤侵犯神經和血管、RCN1 表達進行DFS 多因素COX 回歸分析，結果顯示腫瘤神經侵犯情況、TNM 分期和RCN1 表達水平是CRC 患者術后復發(fā)的獨立危險因素（表3）。

表3 78 例CRC 患 者DFS 的COX 多因 素分析Tab 3 COX multivariate analysis of DFS in 78 colorectal cancer patients

2.6 RCN1 和GRP78 在CRC 中的表達相關性

與生信分析結果一致，相關性分析結果提示，RCN1 和GRP78 在CRC 中 的 表 達 呈 正 相 關（r=0.260，P=0.021，表4）

表4 RCN1 和GRP78 蛋白表達相關性Tab 4 Correlation between RCN 1 and GRP 78 protein expression

3 討論

RCN1 作為內質網駐留蛋白，在發(fā)生ER 應激的病理生理條件下促進細胞存活［13］。已有研究發(fā)現，RCN1 在多種實體腫瘤中呈高表達，與不良預后顯著相關。RCN1 可被核因子kappa B（NF-κB）反式激活，進而通過鈣穩(wěn)態(tài)和PERK-CHOP 信號通路抑制內質網應激誘導的細胞凋亡，并且RCN1 的前兩個EF-hand 鈣結合基序與內質網腔結構域上的肌醇1，4，5-三磷酸（IP3）受體1（IP3R1）特異性相互作用并降低未折疊蛋白反應（UPR）來抑制內質網鈣釋放和細胞凋亡［14］。結直腸癌中，RCN1 基因水平和蛋白水平均顯著上調，但其表達與CRC 患者臨床病理特征及預后價值的研究較少［10］。本研究基于TCGA 數據庫及UALCAN 在線分析RCN1 基因在CRC 中呈顯著高表達，與N 分期、TP53 突變顯著相關。進而通過免疫組化在78 例臨床標本中驗證，RCN1 蛋白在癌組織中的顯著高表達。在隨后的預后分析中發(fā)現，RCN1 高表達與CRC 患者DFS 顯著相關，是術后復發(fā)的獨立危險因素。

GRP78 已被證實在CRC 腫瘤增殖、轉移及細胞凋亡抗性機制中發(fā)揮關鍵作用，是潛在的CRC 抗腫瘤藥物治療靶點［15-17］。RCN1 和GRP78 在腫瘤中可以相互作用也有多項研究，在耐藥肝癌細胞中，RCN1 的EFh1/2 結構域可以與GRP78 相互作用，促使GRP78 與IRE1α 解離，導致IRE1α 激活，進而通過IRE1α-XBP1s 通路激活索拉非尼耐藥細胞中的c-MYC 信號傳導，促進腫瘤發(fā)展［18］。在前列腺癌研究發(fā)現，抑制癌細胞中RCN1 的表達，可觀察到caspase-3 的激活和核酶PARP 的裂解，GRP78 表達上調促進內質網應激，導致依賴CaMKII 的通路激活導致細胞死亡［19］。本研究發(fā)現，在CRC 中，GRP78 呈顯著高表達，臨床病理特征分析中與T 分期相關。RCN1 和GRP78 相關性分析結果顯示：兩者表達呈正相關。提示RCN1 可能通過GRP78 促進CRC 的發(fā)展，為揭示CRC 發(fā)展的分子機制及潛在治療靶點提供了新的線索。

綜上所述，RCN1 在CRC 中顯著高表達，與UPR 關鍵蛋白GRP78 表達呈正相關，此外，腫瘤神經侵襲、TNM 分期及RCN1 高表達是CRC 不良預后的獨立危險因素。本研究數據首次驗證RCN1 高表達對RCR 患者的OS 和DFS 產生影響，其潛在的致癌作用可能與GRP78 的表達有關。這對進一步證實RCN1 在CRC 中的確切功能具有重要意義。

作者貢獻度說明：

李靈玉、雷程：研究設計和數據分析；李靈玉：文章撰寫，實驗校對；雷程：論文撰寫指導；王海江：全面指導研究，經費資助。

所有作者聲明不存在利益沖突關系。