临床研究 Open Access
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世界华人消化杂志. 2010-08-08; 18(22): 2322-2326
在线出版日期: 2010-08-08. doi: 10.11569/wcjd.v18.i22.2322
CXCR4、MMP-2在食管鳞癌中的表达及其与淋巴结转移的关系
杜雅冰, 樊青霞
杜雅冰, 樊青霞, 郑州大学第一附属医院肿瘤内科 河南省郑州市 450052
杜雅冰, 硕士, 主要从事恶性肿瘤的化疗研究.
作者贡献分布: 此课题由杜雅冰与樊青霞共同设计; 研究过程由杜雅冰操作完成; 数据分析和论文写作由杜雅冰与樊青霞共同完成.
通讯作者: 樊青霞, 主任医师, 博士生导师, 450052, 河南省郑州市, 郑州大学第一附属医院, 中国抗癌协会食管癌专业. fqx2243@yahoo.com.cn
电话: 0371-66295952
收稿日期: 2010-04-14
修回日期: 2010-06-10
接受日期: 2010-06-22
在线出版日期: 2010-08-08

目的: 探讨CXC类趋化因子受体4(CXC chemokine receptor 4, CXCR4)与基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase, MMP-2)在食管癌中的表达及其与淋巴结转移的关系.

方法: 用免疫组织化学法检测食管癌85例, 正常食管黏膜组织20例中CXCR4、MMP-2的表达以及与淋巴结转移的关系, 同时分析食管鳞癌中CXCR4与MMP-2的相关性.

结果: 食管鳞癌组织85例中CXCR4阳性率76.5%, 正常食管黏膜20例中阳性率25%, 差异有显著性意义(P<0.05). 淋巴结转移组的癌组织CXCR4阳性率90%, 未有淋巴结转移组的癌组织CXCR4阳性率57.1%, 差异有统计学意义(P<0.05). 食管鳞癌组织85例中MMP-2阳性率70.6%, 正常食管黏膜20例中阳性率25%, 差异有显著性意义(P<0.05). 淋巴结转移组的癌组织MMP-2阳性率92%, 未有淋巴结转移组的癌组织MMP-2阳性率40%, 差异有统计学意义(P<0.05). CXCR4和MMP-2蛋白在食管鳞癌中的表达具有相关性(r = 0.439).

结论: CXCR4和MMP-2在食管癌中的表达明显升高, 与食管癌患者的淋巴结转移密切相关. CXCR4和MMP-2蛋白在食管鳞癌中的表达具有相关性.

关键词: 食管癌; CXC类趋化因子受体4; 基质金属蛋白酶; 转移
引文著录: 杜雅冰, 樊青霞. CXCR4、MMP-2在食管鳞癌中的表达及其与淋巴结转移的关系. 世界华人消化杂志 2010; 18(22): 2322-2326
Relationship between CXCR4 and MMP-2 expression and lymph node metastasis in esophageal squamous cell carcinoma
Ya-Bing Du, Qing-Xia Fan
Ya-Bing Du, Qing-Xia Fan, Department of Oncology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, Henan Province, China
Correspondence to: Qing-Xia Fan, Department of Oncology, the First Affiliated Hospital of Zhengzhou University, Zhengzhou 450052, Henan Province, China. fqx2243@yahoo.com.cn
Received: April 14, 2010
Revised: June 10, 2010
Accepted: June 22, 2010
Published online: August 8, 2010

AIM: To investigate the expression of CXC chemokine receptor 4 (CXCR4) and matrix metalloproteinase (MMP-2) and to analyze their relationship with lymph node metastasis in esophageal squamous cell carcinoma.

METHODS: The expression of CXCR4 and MMP-2 in 85 esophageal squamous cell carcinoma specimens and 20 normal esophageal tissue specimens was assessed by immunohistochemistry. The relationship between CXCR4 and MMP-2 expression and lymph node metastasis was then analyzed.

RESULTS: The positive rates of CXCR4 and MMP-2 expression in cancer tissue were significantly higher than those in normal esophageal tissue (76.5% vs 25% and 70.6% vs 20%, both P < 0.05). The positive rates of CXCR4 and MMP2 were higher in esophageal squamous cell carcinoma patients with lymph node metastasis than in those without lymph node metastasis (90% vs 57.1% and 92% vs 40%, both P < 0.05). There is a positive correlation between CXCR4 and MMP-2 expression in esophageal squamous cell carcinoma (r = 0.439).

CONCLUSION: CXCR4 and MMP-2 are up-regulated in esophageal squamous cell carcinoma. Up-regulated expression of CXCR4 and MMP-2 may be associated with lymph node metastasis in esophageal squamous cell carcinoma.

Key Words: Esophageal squamous cell carcinoma; CXC chemokine receptor 4; Matrix metalloproteinase; Metastasis
0 引言

食管癌在我国是一种发病率较高, 生存率较低的肿瘤. 食管癌的淋巴结转移以及肿瘤局部外侵使手术不能完全切除是食管肿瘤治疗失败的重要原因. 食管癌的发生、发展涉及多个基因、分子水平的异常, 食管癌变是由多个基因参与, 多种因素共同作用的结果. 近年来, CXC类趋化因子受体4(CXC chemokine receptor 4, CXCR4)与基质金属蛋白酶-2(matrix metalloproteinase, MMP-2)在食管癌发生发展、浸润、远处转移中的作用受到广泛的关注. 肿瘤转移的机制尚不明确, 他是一个复杂的、非随机的多步骤过程, 涉及肿瘤细胞迁移、黏附、侵袭、生长、新血管生成、特异性转移器官的归巢和逃避免疫几个关键步骤. 有些恶性肿瘤可以倾向性特异性的转移到某些远处的器官组织中, CXCR4的特异性的高表达可能是其中一个重要步骤. MMP-2降解细胞外基质, 介导了肿瘤的侵袭和转移. 为了解CXCR4及MMP-2在食管癌淋巴结转移中的作用, 我们用免疫组织化学的方法检测CXCR4及MMP-2在食管癌组织中的表达, 并观察CXCR4和MMP-2的表达与食管癌淋巴结转移的关系.

1 材料和方法
1.1 材料

选取2008-10/12在安阳市人民医院胸外科行根治性开胸手术的85例胸段食管鳞形细胞癌病例, 所有病例术前均无化疗、放疗及免疫治疗史. 标本离体后0.5 h内迅速取材, 每例标本均在无坏死癌灶及远离病灶的正常食管黏膜处取材, 经中性缓冲甲醛液固定, 石蜡包埋连续切片, 免疫组织化学染色, 光镜筛选. 全部病例病理组织学证实85例食管癌均为鳞状细胞癌. 食管癌TNM分期参照美国癌症联合委员会标准. 组织判断标准如下, 正常食管黏膜: 食管癌手术切除标本中, 距癌灶边缘3 cm以上, 常规病理切片证实为正常的食管黏膜; 食管鳞状细胞癌组织: 食管癌手术切除标本中, 取无坏死的癌组织, 经常规病理切片证实为食管鳞状细胞癌. 85例病例中, 男55例, 女30例; 年龄35-82(中位年龄58)岁; 患者均为首次发病, 术前均未接受放化疗, 同时取20例正常食管黏膜组织做对照检查. 病理组织学证实85例食管癌均为鳞状细胞癌, 其中Ⅰ+Ⅱ期共30例, Ⅲ+Ⅳ期共55例; 淋巴结转移50例, 淋巴结未转移35例. CXCR4一抗, MMP-2一抗购自北京中杉金桥生物技术有限公司, SP试剂盒购自上海生工生物工程技术服务有限公司.

1.2 方法

采用SP法. 将石蜡标本以5 μm厚切片, 烤干, 于二甲苯液中脱蜡, 梯度酒精脱水, 3%的H2O2溶液室温下孵育15 min, PBS冲洗3次, 柠檬酸盐抗原修复液以微波炉法进行抗原修复, PBS冲洗3次, 5 min/次. 正常血清封闭20 min, 与一抗37 ℃孵育2 h, 稀释度为1:100, PBS冲洗3次, 5 min/次. 最后用新鲜配置的DAB溶液显色, 自来水冲洗, 苏木素复染, 盐酸乙醇分化, 然后梯度脱水, 中性胶封片(PBS液代替一抗作为阴性对照). CXCR4和MMP-2染色结果评估参考文献报道[1,2]及预试验结果采用综合评分法, 根据染色强度及着色面积进行判断. 细胞染色强度分为4级: 无着色为0级计0分, 浅黄色为1级计1分, 棕黄色为2级计2分, 棕褐色为3级计3分. 在400倍光镜下随机观察5个不同的视野, 根据阳性细胞占总细胞数的百分率分为5个等级: <5%为0级; 5%-25%为1级; 26%-50%为2级; 51%-75%为3级; >75%为4级, 分别取相应分值0、1、2、3、4分. 用细胞数得分和强度得分的乘积作为判断表达结果, 若积分≤1为阴性, >1为阳性. 所有病理切片由两位不了解患者病情及研究内容的病理科医生共同判断.

统计学处理 采用SPSS13.0统计分析软件, 两样本率的比较采用四格表资料的χ2检验; 多样本率的比较采用行列表资料的χ2检验; 计量资料采用t检验及方差分析; 相关性检验用Spearman相关分析. 以P<0.05为差异有显著性意义的检验标准.

2 结果
2.1 食管鳞癌和正常组织中CXCR4和MMP-2蛋白的表达

CXCR4阳性染色表现为细胞质内呈棕黄色颗粒, 85例食管鳞癌组织中CXCR4阳性表达率为76.5%. MMP-2阳性染色表现为细胞质内呈棕黄色颗粒, 85例食管鳞癌组织中MMP-2阳性表达率为70.6%(图1, 表1).

表1 食管鳞癌组织和正常组织中CXCR4与MMP-2蛋白的表达.
组织nCXCR4 n(%)
参数值MMP-2 n(%)
参数值
+-+-
癌组织8565(76.5)20(23.5)χ2 = 19.30160(70.6)25(29.4)χ2 = 11.424
正常组织205(25.0)15(75.0)P = 0.0006(30.0)14(70.0)P = 0.001
图1
图1 CXCR4, MMP-2在正常食管组织和食管鳞癌组织中的表达(SP法). A: CXCR4在正常食管组织呈阴性表达(×100); B: CXCR4在食管鳞癌组织呈阳性表达(×100); C: MMP-2在正常食管组织呈阴性表达(×400); D: MMP-2在食管鳞癌组织呈阳性表达(×400).
2.2 食管鳞癌癌组织中CXCR4与MMP-2蛋白表达与食管鳞癌临床生物学行为的关系

CXCR4与MMP-2在有淋巴结转移组阳性表达率(90%, 92%)明显高于无淋巴结转移组(57.1%, 40%), 各组间差异有显著性(χ2 = 12.353, 26.815; 均P<0.05). 随着食管癌临床分期的增加, CXCR4与MMP-2的阳性率表达率有所升高, 统计学结果显示CXCR4与MMP-2阳性表达率在Ⅰ+Ⅱ(53.3%, 50%)与Ⅲ+Ⅳ(89.1%, 81.8%)组间差异有显著性(χ2 = 13.794, 9.466; 均P<0.05, 表2).

表2 食管鳞癌癌组织中CXCR4与MMP-2蛋白表达与临床病理学参数之间的关系.
组织nCXCR4 n(%)
参数值MMP-2 n(%)
参数值
+-+-
性别
男5540(72.7)15(27.3)χ2 = 1.21438(69.1)17(30.9)χ2 = 1.168
女3025(83.3)5(16.7)P = 0.27122(73.3)8(26.7)P = 0.682
年龄(岁)
≤604536(80.0)9(20.0)χ2 = 0.66235(77.8)10(22.2)χ2 = 2.381
>604029(72.5)11(27.5)P = 0.41625(62.5)15(37.5)P = 1.123
TNM分期
Ⅰ+Ⅱ3016(53.3)14(46.7)χ2 = 13.79415(50.0)15(50.0)χ2 = 9.466
Ⅲ+Ⅳ5549(89.1)6(10.9)P = 0.000245(81.8)10(18.2)P = 0.002
淋巴结
转移组5045(90.0)5(10.0)χ2 = 12.35346(92.0)4(8.0)χ2 = 26.815
未转移组3520(57.1)15(42.9)P = 0.000414(40.0)21(60.0)P = 0.000
2.3 CXCR4蛋白的表达与MMP-2蛋白表达的相关性分析

在CXCR4蛋白表达阳性的65病例中, 其MMP-2蛋白表达阳性的占54例, 而在CXCR4蛋白表达阴性的20病例中, 其MMP-2蛋白表达阴性的占14例, CXCR4及MMP-2蛋白在食管鳞癌癌组织中的表达呈正相关关系(r = 0.439, P<0.05, 表3).

表3 CXCR4与MMP-2在食管鳞癌中的蛋白表达的相关性分析.
CXCR4蛋白(个)MMP-2蛋白(个)
r值P值
+-
+54110.439<0.05
-614
3 讨论

趋化因子是一类具有化学趋化作用的细胞因子, 根据其N端前两个半胱氨酸(Cys)的数目及排列方式不同可分为CC、CXC、C和CX3C4个家族, 相应的受体分别为CCR、CXCR、CR和CX3CR. CXCR4是趋化性细胞因子基质衍生因子SDF-1的专属受体[3]. 最初CXCR4引起人们的关注是由于其在HIV感染中的重要作用[4]. 但是最近的研究发现其在众多肿瘤呈高表达, 据报道至少有23种肿瘤细胞表达CXCR4[5,6], 而且CXCR4与CXCL12结合后可以引起细胞的迁移. Kato等[7]通过检测79例侵袭性乳腺导管癌组织中CXCR4的表达发现, CXCR4表达阳性与患者淋巴结转移相关. 一项关于结直肠癌的研究表明, CXCR4高表达与肿瘤的复发、肝脏转移相关, 并且相应患者生存率也较低[8]. 另外, 在卵巢癌、黑素瘤、前列腺癌、神经母细胞瘤等其他肿瘤的研究中也得到了相似的结果[9], 但是关于CXCR4在食管鳞癌中的表达及与肿瘤生物特性的研究较少, 而且其研究结果有许多矛盾之处, 到目前为止, 关于趋化因子与肿瘤的恶性程度的关系还没有定论. 我们将收集到的85例食管鳞癌标本进行免疫组织化学染色分析, 比较了正常食管黏膜与癌组织CXCR4的表达程度, 结果显示癌组织中CXCR4表达程度明显高于正常食管黏膜(P<0.05). 这个结果与其他恶性肿瘤的结果一致, 表明CXCR4在食管癌中也存在高表达现象. 在食管癌淋巴结阳性组CXCR4的表达率明显高于淋巴结阴性组(P<0.05), 这提示CXCR4的高表达与食管癌淋巴结转移密切相关. 在TNM分期中, Ⅲ+Ⅳ组CXCR4表达率明显高于Ⅰ+Ⅱ组(P<0.05), 提示CXCR4表达促进了食管癌的侵袭和转移. 经统计学检验, CXCR4的表达与食管癌患者的性别和年龄不相关.

MMP是降解细胞外基质的最重要的一组蛋白酶, MMP-2是其中的一种, 参与了消化系肿瘤的发生、发展及侵袭和转移的过程. MMP-2可降解细胞外基质和血管基膜的主要成分Ⅳ型胶原, 使肿瘤细胞易于脱离癌细胞巢, 进出血管从而促进肿瘤的侵袭、转移. Parsons等[10]对胃肠道恶性肿瘤组织中MMP-2表达的研究发现, MMP-2的表达与淋巴结的转移和肿瘤的分期呈正相关. 我们将收集到的85例食管鳞癌标本进行免疫组织化学染色分析, 比较了正常食管黏膜与癌组织MMP-2的表达程度, 结果显示癌组织中MMP-2表达程度明显高于正常食管黏膜(P<0.05). 这个结果与其他恶性肿瘤的结果一致, 表明MMP-2在食管癌中也存在高表达现象. 在食管癌淋巴结阳性组MMP-2的表达率明显高于淋巴结阴性组(P<0.05), 这提示MMP-2的高表达与食管癌淋巴结转移密切相关. 在TNM分期中, Ⅲ+Ⅳ组MMP-2表达率明显高于Ⅰ+Ⅱ组(P<0.05), 提示MMP-2表达促进了食管癌的侵袭和转移. 经统计学检验, MMP-2的表达与食管癌患者的性别和年龄不相关. 本次试验说明MMP-2的高表达可能与食管癌的进展有关, 是食管癌具有较强侵袭, 转移潜能和患者预后差的重要标志.

在恶性肿瘤中, 趋化因子及其受体结合可诱导蛋白水解酶的释放, 通过对细胞外基质和基膜的降解, 增强瘤细胞的侵袭能力. 有报道CXCR4活化后肿瘤细胞分泌更多的MMP、一氧化氮和血管生成因子(如VEGF)[11,12]. 本试验结果表明, 食管癌组织中CXCR4的表达与MMP-2的表达呈明显的正相关(r = 0.439), 说明CXCR4可能通过上调食管癌组织中MMP-2的表达, 共同参与食管癌的发展过程, 但其相关性及详细作用机制还需进一步研究.

评论
背景资料

食管癌在我国是一种发病率较高, 生存率较低的肿瘤. 食管癌的发生、发展涉及多个基因、分子水平的异常, 食管癌变是由多个基因参与, 多种因素共同作用的结果.

同行评议者

姜春萌, 教授, 大连医科大学附属第二医院消化科

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应用要点

本试验结果表明, 食管癌组织中CXCR4的表达与MMP-2的表达呈明显的正相关(r = 0.439), 说明CXCR4可能通过上调食管癌组织中MMP-2的表达, 共同参与食管癌的发展过程.

同行评价

本研究设计基本合理, 方法选择适当, 结果可信, 但创新性一般.

编辑:李军亮 电编:何基才

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