COX-2和MMP-7在大腸癌組織中的表達及意義

李霞 朱清靜 蔡艷萍 周星 朱尤慶 羅峻

(1.武漢市醫療救治中心; 2.武漢大學中南醫院消化內科；3.武漢大學中南醫院病理科 湖北武漢 430023)

大腸癌(colorectal carcinoma,CC)是一種常見的消化道惡性腫瘤,近20年來,其發病率逐年增加。環氧合酶-2(cyclooxygenase-2,Cox-2)作為花生四烯酸轉化為前列腺素(prostaglandin,PG)途經中的限速酶,已被證明在多種腫瘤組織中均有表達,參與腫瘤的發生、發展；基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)能降解細胞外基質及血管基底膜,可能促進腫瘤細胞的浸潤和血管的形成。本研究應用免疫組化技術,對40例大腸癌及相應癌旁組織COX-2蛋白及MMP-7蛋白表達情況進行了檢測,旨在探討COX-2及MMP-7在大腸癌發生發展中的作用,為大腸癌的靶向治療提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

40例標本取自武漢大學中南醫院2004～2008年間外科手術切除經病理確診且資料完整的原發性大腸癌病例,所有患者術前未經放療和化療。男性患者30例,女性患者10例,年齡36～84歲。其中結腸癌為18例,直腸癌為22例。大體形態:隆起型31例,潰瘍型9例。癌組織直徑:<5cm30例；≥5cm10例。Dukes分期:A期7例,B期5例,C期5例,D期23例。組織學分類:高、中分化癌31例,低、未分化癌9例。癌轉移情況:有淋巴結轉移20例,無淋巴結轉移20例;有血道轉移23例,無血道轉移17例。浸潤深度:浸潤至肌層11例,浸潤至漿膜(包括穿透漿膜)29例。

1.2 方法

每例取原發癌組織、切緣正常組織及淋巴結組織,組織經10%福爾馬林固定,石蠟包埋,4μm連續切片,分別進行HE染色和免疫組化SP染色(操作按試劑盒說明書進行)。兔抗人Ang-2多克隆抗體為武漢博士德生物工程公司產品。SP試劑盒購自福建邁新公司。以PBS代替一抗作陰性對照。

1.3 結果判定

COX-2及MMP-7陽性染色為細胞漿棕黃色顆粒沉著,根據胞漿染色程度和染色細胞百分比進行評分。染色程度:基本不著色者為0分；著色淡者為1分；著色適中者為2分；著色深者為3分。染色細胞百分比:著色細胞占計數細胞<10%為0分；11%～30%為1分；31%～50%為2分；51%～100%為3分,將每張切片著色程度和著色細胞百分比得分相乘最后得分0～2分者為陰性,≥3分者為陽性[1]。

1.4 數據處理

采用SPSS 11.5統計軟件對數據進行Fisher exact probability test檢驗,檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 大腸癌組織及癌旁正常組織中COX-2及MMP-7蛋白的表達。大腸癌組織COX-2蛋白表達陽性率87.5%(35/40),癌旁正常組織COX-2蛋白表達陽性率25%(10/40)。結果表明,COX-2蛋白在大腸癌組織中表達較正常組織高,兩者差異顯著(P<0.01)(圖1)。大腸癌組織MMP-7蛋白表達陽性率85%(34/40),癌旁正常組織MMP-7蛋白表達陽性率35%(14/40)。結果表明,MMP-7蛋白在大腸癌組織中表達較癌旁正常組織高,兩者差異顯著(P<0.01)(圖2)。

2.2 COX-2蛋白及MMP-7蛋白表達與大腸癌臨床特征的關系

COX-2蛋白及MMP-7蛋白表達水平與患者性別、年齡及癌的部位、體積、組織分化程度、淋巴結轉移五官,與癌的大體形態、腸壁浸潤深度、血道轉移及臨床分期均未見統計學差異(P>0.05)。

2.3 COX-2與MMP-7蛋白表達間的相關性

COX-2陽性表達組中MMP-7陽性率為91.4%(32/35),COX-2陰性表達組中MMP-7陽性率為40%(2/5),二者差異具有統計學意義(P<0.05)。MMP-7陽性表達可能與COX-2有關。

3 討論

環氧合酶(cyclooxygenase,COX)是一種完整的膜結合蛋白,是分解花生四烯酸(AA)生成各種內源性前列腺素(PGs)過程中的重要的限速酶。目前認為,COX有2種亞型,兩者在正常和病理組織中發揮著不同的作用。其中的COX-2是一種可誘導型酶,在正常生理狀態下,多數組織檢測不到,當細胞接受相應刺激后,便開始合成表達。近年來大量研究表明,80%～90%的大腸癌中存在COX-2的高表達[2～4],主要反映在COX-2的蛋白水平及mRNA水平,提示COX-2可能參與大腸癌的發生和發展。本研究結果顯示大腸癌組織中COX-2的陽性表達率為87.5%,顯著高于正常大腸組織的25%(P<0.01),結果支持COX-2的異常表達與大腸癌發生密切相關的論點。Hong et al[5]發現隨著結直腸癌的進展,COX-2的表達也隨之升高,且COX-2的表達水平與腫瘤的增殖活性、腫瘤生長部位、Dukes分期以及分化程度也有關。Sheehan et al[6]的研究顯示,在76例結直腸癌患者的研究中,COX-2的高表達與腫瘤的分期、腫瘤大小和淋巴結轉移有關。但也有研究發現,COX-2的高表達只與腺癌的組織類型有關,與腺癌患者的性別、淋巴結轉移與否及腺癌生長部位等病理指標無關[7]。我們的研究發現,在40大腸癌患者中有35例表達COX-2蛋白,但COX-2的高表達與大腸癌各臨床病理指標之間沒有統計學相關性,COX-2的表達只是大腸癌中的一個普遍事件。我們的結果與Zhan et al[8]人的結果一致。他們在研究COX-2與進展期結直腸癌病人臨床病理指標的關系中,發現COX-2的表達與年齡、性別、腫瘤大小和生長部位、分化程度及Dukes分期均無明顯相關性。國內其他相關研究也基本支持這個結果。陳志康等人用免疫組化的方法發現,COX-2在大部分癌組織和全部轉移淋巴結中明顯升高,但與腫瘤細胞的分化、分期、部位和患者的性別及年齡的相關性無統計學意義[9]。因此我們認為COX-2的高表達只是大腸癌中的一個普遍事件,與各臨床指標無關。

基質金屬蛋白酶(MMPs)是一組依賴Zn2+的細胞外基質、基底膜的重要降解蛋白酶,到目前已有20余種MMP分子被人工克隆成功,MMP-7是MMP家族中最小的獨立分子,也是唯一的由上皮腫瘤特異性表達的酶,可降解Ⅵ型膠原、彈力素、層連蛋白等構成基底膜和ECM的成分。本實驗結果顯示 MMP-7只在癌細胞內表達,基質細胞基本不表達。癌組織MMP-7陽性表達率為85%,顯著高于癌旁正常組織的25%(P<0.01),提示MMP-7在大腸癌的發生或發展中起著重要作用。進一步分析未顯示MMP7與大腸癌各臨床病理指標之間具有統計學相關性,但有文獻報道MMP-7與腫瘤浸潤轉移密切相關,Adachi et al[10]報告MMP-7在大腸癌浸潤先端癌細胞中的高表達和淋巴結轉移、腫瘤分期、預后不良呈正相關。此差異考慮是由于本實驗病例總數太少,尤其是MMP-7陰性表達病例太少之故。

圖1 大腸癌組織中COX-2陽性染色SP法×400Figure 1 Immunohistochemical staining for COX-2 in colorectal carcinoma by streptacidin-peroxidase coiugated method×400

臨床研究資料[11]表明COX-2誘導酶及其花生四烯酸產物PGD2,PGE2的釋放,在MMP-1,MMP-9的產生中起重要作用。與不表達COX-2的結腸癌細胞系Coco-2比較,Tsujii et al[12]發現表達COX-2的Coco細胞存在MMP-2的激活和膜金屬蛋白酶mRNA水平增加,侵襲性增強。為進一步研究COX-2與基質金屬蛋白酶的關系,我們將COX-2和MMP-7聯系起來分析。我們的研究結果顯示COX-2陽性組的MMP-7陽性率高于COX-2陰性組(P<0.05),提示COX-2在MMP-7的產生中可能發揮著重要作用。Nosho et al[13]的研究結果也支持這一結論?？傊?COX-2高表達可能促進了MMP-7表達并共同促進大腸癌的生長和轉移；COX-2,MMP-7的聯合檢測對大腸癌的預后判斷和指導臨床治療具有重要意義。

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[2]Yamauchi T,Watanabe M,Kubota T,et al.Cyclooxygenase-2 Expression as a New Marker for Patients with Colorectal Cancer[J].DisColonRectum,2002,45:98～103.

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[5]Hong Z,Sun XF.Overexpression of cyclooxygenase-2 correlates with advanced stages of colorectal cancer[J].Am J Gastroenterology,2002,97(4):1037～1041.

[6]Sheehan KM, Sheahan K,O'Donoghue DP,et al.The relationship between cyclooxygenase-2 expression and colorectal cancer[J].Jama,1999,282(13):1254～1257.

[7]Yamauchi T,Watanabe M,Kubota T,et al.Cyclooxygenase-2 expression as a new marker for patients with colorectal cancer[J].Dis Colon Rectum,2002,45(1):98～103.

[8]Zhan J,Liu JP,Zhu ZH,et al.Relationship between COX-2 expression and clinicopathological features of colorectal cancers[J].Clin Med J(Engl),2004,117(8):1151～1154.

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[11]Sheng H,Shao J,Morroco JD,et al.Prostaglandin E2 increases growth and motility of colorectal carcinoma cells[J].J Biol Chem,2001,276(21):18075～18081.

[12]Tsujii M,Kawano S,Dubios RN.Cyclooxygenase-2 expression in human colon cancer cells increases metastatic potentia[J].Proc Natl Acad Sci USA,1997,94(7):3336～3340.

[13]Nosho K,Yamamoto H,Taniguchi H,et al. Interplay of insulin-like growth factor-II, insulin-like growth factor-I, insulin-like growth factor-I receptor,COX-2,and matrix metalloproteinase-7,play key roles in the early stage of colorectal carcinogenesis[J].Clinical cancer research,2004,10(23):7950～7957.

圖2 大腸癌組織中mmp-7陽性染色SP法×400Figure 2 Immunohistochemical staining for MMP-7 in colorectal carcinoma by streptacidin-peroxidase coiugated method×400