IL-13Rα2、VEGF和PTEN在星形細胞瘤中的表達及臨床意義

涂明，鄭偉明，李建敏，黃卡特

（溫州醫學院附屬第一醫院，浙江 溫州 325000，1.神經外科；2.病理科）

星形細胞瘤是最常見的神經上皮性腫瘤約占膠質瘤總數的1/3。盡管近幾年來腦腫瘤的外科技術、放療、化療等綜合治療技術有較大的發展，但星形細胞瘤的總體生存率仍非常低。近年研究發現白細胞介素13受體α2（IL-13Rα2）在惡性膠質瘤細胞表面存在特異性的高表達，并指出其不僅可以作為惡性膠質瘤診斷特異性的標志物，且可能與膠質瘤的惡性增殖存在密切的關系[1-2]。血管內皮生長因子（VEGF）的表達不僅與腫瘤血管的形成有關，還可反映腫瘤血管的生成量，其表達水平還與腫瘤組織的生物學行為密切相關[3-4]。PTEN（人10號染色體上缺失的磷酸酶和張力蛋白類似物）是于1997年發現的第一個具有磷酸酶活性的抑癌基因，它的變異與多種腫瘤有關，而腦膠質瘤是與PTEN基因缺失及突變關系最為密切的惡性腫瘤之一[5-6]。本研究應用免疫組化方法檢測37例人腦星形細胞瘤標本中IL-13Rα2、VEGF和PTEN的表達，探討它們與星形細胞瘤的臨床病理分級和生物學行為的關系以及三者之間的相關性，以期為這三者在腦星形細胞瘤基因治療方面的可行性提供科學的實驗依據。

1 材料和方法

1.1 材料 選取2008年2月-2010年11月本院病理科保存的人腦星形細胞瘤石蠟標本，其來源中男19例，女18例，年齡10～79歲，平均（46.24±9.61）歲。本組均為手術切除，均經HE染色明確為星形細胞瘤，病歷資料保存完整。按WHO（2000年)中樞神經系統腫瘤分類及分級標準：低級別星形細胞瘤17例（WHOI～II級），高級別星形細胞瘤20例（WHOIII～IV級）。所有病人術前均未接受化療、放療或免疫治療。出于醫學倫理道德因素的考慮，IL-13Rα2、VEGF和PTEN在正常腦組織中的表達均參照相關文獻[1，3，5]。

1.2 方法

1.2.1 檢測方法：應用免疫組織化學染色法對37例人腦星形細胞瘤標本中的IL-13Rα2、VEGF和PTEN的表達進行檢測。分別觀察此三項指標在不同性別病人、不同腫瘤直徑（分兩組：＜5 cm和≥5 cm）等臨床病理因素中的陽性表達情況。

1.2.2 結果判斷：參考Kawakami等[7]在頭頸部腫瘤中檢測IL-13Rα2表達的免疫組化結果，腫瘤細胞漿內出現棕黃色或（和）棕褐色顆粒即是陽性細胞。VEGF陽性表達為細胞漿中出現棕黃色顆粒，PTEN陽性表達為細胞質中出現棕黃色顆粒。每張切片在腫瘤區隨機選擇5個不同的高倍視野（400倍），并統計分析觀察視野中腫瘤細胞陽性表達的比率：陽性細胞百分比<10%為陰性（-），10%～25%為弱陽性（+），25%～50%為陽性（++），>50%為強陽性（+++）。正常腦組織中未見IL-13Rα2和VEGF的表達[8]， PTEN的表達率在90%以上[9]。

1.2.3 隨訪條件及方法：條件：患者術前Karnofsky評分≥70分；術后曾行放療或化療。方法：主要以電話隨訪和門診隨訪兩種方式。

1.3 統計學處理方法 應用SPSS12.0統計學軟件進行統計學分析。三者的表達與病理分級及臨床病理因素之關的差異采用秩和檢驗，三者相關性分析采用Spearman等級相關分析。P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 免疫組化染色結果 IL-13Rα2陽性染色主要表現為細胞漿內出現棕黃色或（和）棕褐色顆粒（見圖1-2），VEGF陽性染色主要表現為細胞漿中出現棕黃色顆粒（見圖3-4），PTEN陽性染色主要表現為細胞質中出現棕黃色顆粒（見圖5-6）。IL-13Rα2、VEGF和PTEN在不同級別星形細胞瘤中的表達（見表1）發現高級別星型細胞膠質瘤IL-13Rα2和VEGF表達明顯（P<0.05），而低級別星型細胞膠質瘤PTEN表達明顯（P<0.05）。

圖1 IL-13Rα2在低級別星型膠質細胞瘤呈陽性表達（×400）

圖2 IL-13Rα2在高級別星形細胞瘤呈陽性表達

圖3 VEGF在低級別星型膠質細胞瘤呈陽性表達（×400）

圖4 VEGF在高級別星形細胞瘤呈陽性表達

圖5 PTEN在低級別星型膠質細胞瘤呈陽性表達（×400）

圖6 PTEN在高級別星形細胞瘤呈陽性表達

表1 IL-13Rα2、VEGF和PTEN在不同病理級別星形細胞瘤中的表達

2.2 IL-13Rα2、VEGF和PTEN在星形細胞瘤的表達與臨床病理因素的關系 見表2。

2.3 星形細胞瘤中IL-13Rα2、VEGF和PTEN蛋白表達的相關性 相關性研究表明，在人星形細胞瘤中IL-13Rα2、VEGF和PTEN蛋白表達中，PTEN與IL-13Rα2、VEGF呈負相關（P＜0.05），IL-13Rα2和VEGF蛋白表達呈正相關（P＜0.05），具體見表3。

表2 IL-13Rα2、VEGF和PTEN在星形細胞瘤的表達與臨床病理因素的關系

表3 星形細胞瘤中IL-13Rα2、VEGF和PTEN蛋白表達的相關性

3 討論

3.1 IL-13Rα2、VEGF、PTEN與星形細胞瘤 IL-13Rα2是一種誘騙性的受體，與IL-13有著相當高的親和力，缺乏與JAK激酶（Jak蛋白酪氨酸激酶）結合、啟動信號傳遞所必須的box1、box2功能域。IL-13Rα2參與膠質瘤的惡性增殖過程機制尚可能是：Kawakami等[10]研究發現在正常的膠質細胞和腦膠質瘤細胞中，IL-4和IL-13通過和由IL-4Rα、IL-13Rα1組成的二聚體結合激活JAK STAT6（Janus激酶-信號轉導子和轉錄激活子）信號轉導途徑，防止膠質細胞的有絲分裂并最終導致膠質細胞生長。而IL-13Rα2通過和IL-4Rα結合使由IL-4Rα、IL-13Rα1組成的二聚體失活，最終導致了膠質細胞的無限生長。另外，Rahaman等[11]的研究表明它與IL-13高親和力結合而競爭性抑制IL-13與IL-13Rα1結合以后激活的JAK STAT6途徑，同樣可能是其參與膠質瘤惡性增殖的機制。

Folkman等[12]1992年研究指出，由腫瘤細胞分泌和激活的內皮因子，如VEGF、堿性成纖維細胞生長因子、轉化生長因子β等在腫瘤新生血管形成中起重要作用。其中VEGF是刺激腫瘤間質和新生血管形成的最關鍵因子。VEGF對腫瘤血管生成的作用有三個方面：①特異性促進血管內皮細胞增殖；②提高血管通透性，引起血漿蛋白從血管內滲漏到血管外區域；③刺激內皮細胞產生PAS，從而促進滲漏到血管外區域的血漿蛋白形成纖維蛋白凝塊，作為血管新生的支持物。

PTEN是迄今發現的第一個具有磷酸酶活性的抑癌基因。PTEN的變異與多種腫瘤有關，而腦膠質瘤與PTEN基因缺失及突變關系最為密切[13]。PTEN參與IL-13Rα2在膠質瘤的惡性增殖過程的機制：①負調控PI3K/AKT通路。PI3K/AKT是重要的信號通路，使細胞永生化，促進正常血管發育和腫瘤血管形成。PTEN是脂質磷酸酶，使PIP3（3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇）脫膦酸，阻斷PI3K/AKT通路。若PTEN失活，PI3K/AKT持續活化，導致細胞分裂，體積增大，凋亡阻滯和腫瘤血管形成等[14]。②抑制細胞周期。PTEN使PIP3脫膦酸，阻斷PI3K調控的生長因子信號通路，維持細胞正常的生長周期。但PTEN缺失導致PIP3堆積，激活PDKs、mTOR、AKT等，使細胞惡性轉化；而PTEN過表達使細胞阻滯于G1期。③誘導細胞凋亡。抑制PI3K/AKT，激活capase-3、capase-9，促進凋亡。④抑制腫瘤血管的形成。

3.2 IL-13Rα2、VEGF和PTEN三者之間的相關性

VEGF受體（VEGFR）是VEGF生物信號傳導級聯通路的門戶，VEGF與其結合后使VEGFR二聚體化，形成同源二聚體或異源二聚體，從而啟動受體后信號傳導途徑。二聚體形成啟動受體酪氨酸激酶激活導致其自身磷酸化，受體自身磷酸化可以激活其他蛋白，啟動下游通路包括一系列第二信使的激活。IL-13Rα2尾部的亞基可與受體酪氨酸激酶相結合并使其活化，加速與VEGFR結合的過程，也許可以解釋IL-13Rα2與VEGF之間相關性的機制。

研究表明，PTEN能直接作用于FAK酪氨酸使其去磷酸化，從而抑制整合素介導的細胞鋪展、浸襲和骨架排列[15]。星形細胞瘤中存在IL-13Rα2的表達，增強了其對IL-13的敏感性。IL-13可以上調整合素，也許可以解釋IL-13Rα2與PTEN之間的關聯性。PTEN編碼雙重底物特異性磷酸酶，具有脂質磷酸酶和蛋白磷酸酶雙重活性，有可能降解人IL-13Rα2跨膜蛋白，同時可能影響與IL-13Rα2與IL-13及IL-4Rα的結合，無法阻斷JAK STAT6信號轉導途徑。已有研究顯示PI3K/Akt/mTOR可能是調控細胞內HIF1表達和活性的一條重要信號[16]。HIF1結合于VEGF基因啟動子中的HRE，為誘導VEGF表達的重要分子機制，PTEN蛋白對PI3K/Akt/mTOR通路有負性調節作用，故PTEN基因通過PI3K/Akt/mTOR途徑而影響VEGF表達。PTEN還可抑制腫瘤血管的形成，通過：①PTEN缺失，上調VEGF介導的血管內皮細胞增殖；②PTEN突變，上調VEGF啟動子活性，增加mRNA表達[17]。

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