作者:董绍安 赵景岚 林乐胜
【摘要】 目的 探讨食管鳞状细胞癌组织中基质金属蛋白酶2、9(MMP2、MMP9)及其组织抑制因子(TIMP1)的表达,并分析其与临床病理因素的关系。方法 应用免疫组织化学方法,检测55例食管鳞状细胞癌组织中MMP2、MMP9、TIMP1的表达。同时,取10例癌周正常食管黏膜作为对照。结果 MMP2、MMP9、TIMP1在正常黏膜上皮不表达;在食管鳞状细胞癌中阳性表达率分别为21.8%、81.8%和78.2%;不同组织学分级的食管癌组织中MMP2、MMP9及TIMP1蛋白阳性表达率无显著性差异(χ2=0.68~2.76,P&>0.05);随着肿瘤浸润程度的加深,MMP9阳性表达率明显升高,差异有显著性(χ2=16.55,P&<0.05);有淋巴结转移者MMP9阳性表达率明显高于无淋巴结转移者,差异有显著性(χ2=10.96,P&<0.05),且临床病理分期为Ⅲ期者明显高于0~Ⅰ及Ⅱ期(χ2=4.89、9.46,P&<0.05)。结论 MMP2、MMP9、TIMP1的表达与肿瘤分化程度无关,MMP9表达与肿瘤浸润深度、淋巴结转移及临床分期有关。
【关键词】 食管肿瘤 明胶酶2 明胶酶9 金属蛋白酶组织抑制因子 免疫组织化学
[ABSTRACT]ObjectiveTo investigate the expressions of matrix metallproteinase2 (MMP2) and 9(MMP9) and tissue inhibitor of matrix metallproteinase1 (TIMP1) in squamous cell carcinoma of esophagus and their correlation with clinicopathological parameters. MethodsExpressions of MMP2, MMP9 and TIMP1 were detected by immunohistochemical staining in sections of the carcinoma (n=55). ResultsExpression of MMP2, MMP9 and TIMP1 were observed in the tissue of the carcinoma, but not in normal esophageal tissue, with the positive rates of 21.8%, 81.8% and 78.2%, respectively. Expressions of MMP2, MMP9 and TIMP1 were not correlated with the histological differentiation (χ2=0.68-2.76, P&>0.05). Expression of MMP9 was correlated with the degree of cancer invasion (χ2=16.55, P&<0.05). The positive rate of MMP9 expression was significantly higher in patients with lymph node metastasis than those without (χ2=10.96, P&<0.05), also obviously higher in cases with clinicopathological stage Ⅲ than in those with 0-ⅠandⅡ (χ2=4.89,9.46; P&<0.05). ConclusionExpressions of MMP2, MMP9 and TIMP1 are not correlated with histological differentiation, while expression of MMP9 is related with tumor invasion and lymph node metastasis.
[KEY WORDS] esophageal neoplasms; gelainase A; gelainase B; tissue inhibitor of matrix metallproteinase; immunohistochemistry
恶性肿瘤的侵袭和转移受到很多因素的影响,瘤细胞要实现侵袭和转移首先降解细胞外基质(ECM)的多种成分,在这个过程中基质金属蛋白酶(MMPs)起着重要的作用。它们的活性与瘤细胞的侵袭和转移能力有关,过度表达能提高瘤细胞降解血管、淋巴管内基膜的能力,促进瘤细胞的迁移。本研究采用免疫组化技术检测食管鳞状细胞癌组织中基质金属蛋白酶2、9(MMP2、MMP9)及其组织抑制因子(TIMP1)的表达情况,以探讨MMPs及其抑制剂与食管鳞状细胞癌侵袭和转移的关系。
1 材料与方法
1.1 材料来源
收集青岛大学医学院附属医院胸外科手术切除并经病理确诊为食管癌组织蜡块55例。每例病人均有详细的临床资料、手术记录。术前均未接受化疗和放疗。本文55例病人中,男36例,女19例;年龄42~77岁,其中&>60岁19例、50~60岁28例、&<50岁8例。病理学类型均为鳞状细胞癌,组织学Ⅰ级17例、Ⅱ级28例、Ⅲ级10例。肿瘤浸润至黏膜下层4例,肌层18例,外膜33例。55例食管癌中有淋巴结转移者26例,无淋巴结转移者29例。PTNM分期:0~Ⅰ期4例,Ⅱ期27(Ⅱa期17例、Ⅱb期10例),Ⅲ期24例。同时,取10例癌周正常食管黏膜作为对照。
1.2 免疫组化检测方法
采用PV 6000二步法。鼠抗人MMP2、MMP9及TIMP1均购自北京中山生物试剂公司(工作液)。PV 6000通用型试剂盒购自ZYMED公司。具体步骤按说明书操作。分别用PBS代替3种一抗作阴性对照,用已知阳性组织切片作为阳性对照。
1.3 免疫组化结果判定
MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达于细胞质内,每例切片随机观察20个高倍视野(400倍),平均每个视野细胞质呈棕色的细胞数≥20%为阳性(+),<20%为阴性(-)。
2 结 果
2.1 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白在正常食管黏膜及食管鳞状细胞癌组织中的表达
10例癌旁正常食管黏膜组织MMP2、MMP9及TIMP1蛋白均呈阴性表达。55例食管鳞状细胞癌组织MMP2、MMP9蛋白阳性表达率分别为21.8%(12/55)和81.8%(45/55),TIMP1阳性表达率为78.2%(43/55),阳性表达主要见于间质的纤维母细胞、组织细胞及血管内皮细胞,少数癌细胞也呈阳性表达。
2.2 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与食管癌病人性别及年龄的关系
55例食管癌组织中MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与食管癌病人性别及年龄无关(χ2=0.01~3.50,P&>0.05)。
2.3 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与食管鳞状细胞癌组织分化程度和浸润的关系
在不同组织学分级的食管癌组织中,MMP2、MMP9及TIMP1蛋白阳性表达率虽有差别,但无显著性差异(χ2=0.68~2.76,P&>0.05)。MMP9阳性表达率随着食管鳞状细胞癌组织浸润深度的增加而升高,各组间有显著性差异(χ2=16.55,P&<0.05)。MMP2及TIMP1的阳性表达与食管鳞状细胞癌组织浸润深度无关(χ2=0.03~2.83,P&>0.05)。
2.4 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与食管鳞状细胞癌转移和临床病理分期的关系
55例食管鳞状细胞癌中有淋巴结转移者26例,其MMP9阳性表达率为100%,29例无转移者阳性表达率为65.5%,二者比较差异有显著意义(χ2=10.96,P&<0.05)。临床病理分期Ⅲ期病人MMP9阳性表达率明显高于0~Ⅰ期及Ⅱ期者,差异有显著性(χ2=4.89、9.46,P&<0.05)。MMP2及TIMP1蛋白阳性表达率与食管鳞状细胞癌淋巴结转移及临床病理分期均无关(χ2=1.54~1.74,P&>0.05)。表1 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与临床病理参数的关系
3 讨 论
肿瘤细胞浸润和转移至邻近组织及远处器官是一个复杂的过程。大量实验证明,瘤细胞浸润转移能力与其诱导产生蛋白酶降解ECM、基底膜的能力密切相关。MMPs是其中最为重要的一组蛋白酶,在肿瘤的浸润和转移中有着重要的作用。组织金属蛋白酶抑制剂(TIMPs)是MMPs的天然抑制剂。目前发现的TIMPs家族有4种,TIMP1是一种相对分子质量为28 000的糖蛋白,可与活性的间质胶原酶、活化的间充质溶解素和MMP9形成复合物。TIMPs与MMPs之间的平衡关系在ECM的代谢调节中起着重要作用。
在肿瘤组织中,肿瘤细胞和基质细胞均可表达并分泌MMPs[1,2]。一种肿瘤组织可以表达并分泌多种金属蛋白酶。有些成员是由肿瘤细胞分泌的,有些成员则是由基质细胞分泌的,还有一些成员则由肿瘤细胞和基质细胞分泌。不同食管鳞状细胞癌组织表达的MMP家族成员存在差异。有研究结果显示,食管癌组织中MMP2、MMP9阳性表达率明显高于正常组织,但报道结果不一,其阳性表达率为25.6%~80.5%[3,4]。本组MMP2阳性表达率为21.8%,而MMP9阳性表达率为81.8%,与文献报道基本一致。陈美芳等[5]报道的一组食管癌以表达MMP3、MMP7为高,而MMP2、MMP9表达较低。因此,MMP表达的多样性给研究MMP家族与肿瘤浸润和转移的关系增加了复杂性。本研究结果显示,癌旁正常食管黏膜组织MMP2、MMP9及TIMP1蛋白均呈阴性表达。MMP2、MMP9蛋白主要表达于食管癌细胞浆内,少数间质纤维母细胞和组织细胞亦呈阳性表达。TIMP1阳性表达主要见于间质的纤维母细胞、组织细胞及血管内皮细胞,少数癌细胞也呈阳性表达,与GU等[6]应用免疫组化法检测208例食管鳞癌中MMP9表达的结果一致。因此,推测MMP主要由癌细胞产生,TIMP主要由间质细胞产生,但其调节机制并不清楚。
3.2 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与食管鳞状细胞癌组织分化和浸润的关系
本研究结果显示,虽然不同组织分化食管鳞状细胞癌组织的MMP2、MMP9、TIMP1的阳性表达率不同,但经过统计学处理后无明显差异。而GU等[6]研究表明,不同组织分化的病人,其分化越差MMP9表达越高。本文研究还显示,MMP9的表达随着肿瘤浸润深度的增加,其阳性表达率增高,这可能与其降解基膜的必需成分Ⅳ型胶原酶有关。但MMP2、TIMP1的表达与肿瘤浸润深度的关系没有统计学意义,认为MMP9在食管鳞状细胞癌的浸润过程中起重要作用。MMP9表达越高肿瘤的侵袭能力就越大。相应的研究也证实,MMP9在其他肿瘤如乳癌、结肠癌、甲状腺癌、头颈部鳞癌中也有这种表达特性[7~9]。
3.3 MMP2、MMP9及TIMP1蛋白表达与食管鳞状细胞癌转移和临床病理分期的关系
MMPs及其TIMPs的表达在基因水平高度一致,这种平衡表达可以保证正常组织结构和器官功能,防止细胞外基质降解的增加。而恶性肿瘤能促使MMPs过度表达使其不能与TIMPs一致,平衡被打破,因此基膜被降解,癌细胞发生转移;相反,过度表达的TIMPs能阻止ECM的降解。本研究测定的55例食管鳞状细胞癌中有淋巴结转移者26例,MMP9阳性表达率为100%,29例无转移者阳性表达率为65.5%,二者间有显著性差异。而MMP2的表达与淋巴结转移的相关性不明显,MMP9的表达在淋巴转移过程中起重要作用。同时本研究结果还显示,MMP9阳性表达率在临床病理Ⅲ期中明显高于0~Ⅰ期及Ⅱ期,其差异有显著意义;而MMP2及TIMP1蛋白阳性表达率与食管鳞状细胞癌淋巴结转移及临床病理分期无关。MMP9在食管鳞状细胞癌组织中的过度表达与肿瘤的浸润深度、淋巴转移密切相关,可将其作为一种判断食管鳞状细胞癌预后的生物指标。
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