骨巨細胞瘤中RunX2表達及對骨質調控的臨床研究*

李國威，郭遠清，陳 濤，張奎渤，張大衛，于 兵，張榮凱

(中山大學附屬第五醫院脊柱外科，廣東珠海 519000)

骨巨細胞瘤(giant cell tumor of bone ，GCT)為常見的原發性骨腫瘤之一，具有較強的侵襲性，極少數有反應性新骨生成及自愈傾向，在大多文獻中被描述為“低度惡性或潛在惡性的腫瘤”[1-2]。但是目前仍缺乏能夠反映GCT生物學行為的可靠組織學指標。核心結合因子(RunX2)在成骨細胞的分化、軟骨細胞成熟和骨基質蛋白形成等過程中起到重要作用[3-6]。本研究通過檢測GCT組織中RunX2的表達情況，探討RunX2與GCT臨床病理特征之間的關系，為該病的診療和預后評判提供參考。

1 材料與方法

1.1材料 研究所用標本均取自2005年1-12月本院病理實驗室存檔的手術切除腫瘤組織蠟塊。選擇病歷資料齊全的GCT標本58例，男31例，女27例，年齡20～64歲，平均(35.23±9.63)歲。41例為原發性腫瘤，17例既往有腫瘤切除病史，后診斷為腫瘤復發。腫瘤生長部位：頸椎1例，胸椎4例，腰椎3例，股骨18例，脛骨8例，肱骨6例，橈骨12例，腓骨、尺骨、掌骨各2例。49例患者首發癥狀為腫瘤生長區域局部疼痛，從首發癥狀開始到手術的中位時間為11.5(3～65)個月；腫瘤最大直徑中位數值為9.38(2.1～19.2)cm；手術治療過程，腫瘤病灶刮除手術34例，腫瘤整塊全部切除手術19例，腫瘤分塊全切手術2例，腫瘤部分切除手術3例。

1.2方法

1.2.1分組 (1)將58例GCT患者按照腫瘤性質的良惡性分為兩組，比較RunX2在良性及惡性GCT中表達水平的差異；(2)將58例GCT患者按照腫瘤病理分級分為3組，比較RunX2在不同級別GCT中的表達水平的差異，并在不同級別之間進行兩兩比較；(3)將58例GCT患者按照腫瘤是否侵犯軟組織分為兩組，比較RunX2表達與GCT軟組織侵犯情況的差異；(4)將58例GCT患者按照腫瘤是否發生病理性骨折分為兩組，比較RunX2在兩組間的表達水平的差異。

1.2.2分析GCT軟組織侵犯情況 磁共振檢查設備為 SIEMENS MAGNETOM CI 磁共振掃描儀，采用體部表面線圈，常規做矢狀位 T1WI(TR 350 ms，TE 17 ms，矩陣256×256)、T2WI(TR 2 200 ms，TE 128 ms，矩陣256×256)和橫斷T2WI(TR 2 200 ms，TE 128 ms，矩陣256×256)。

1.2.3檢測RunX2在良性及惡性GCT中的表達 應用免疫組織化學非生物素二步法(S-P法)，鼠抗人RunX2(27-K)單克隆抗體購自美國Santa Cruz公司，超敏SP(鼠/兔)試劑盒與二氨基聯苯胺(DAB)酶底物顯色試劑盒均購自福州邁新生物技術公司。取患者腫瘤組織蠟塊進行切片，厚度4 μm，按S-P法進行實驗。染色結果由兩位高年資病理科醫師進行雙盲閱片，RunX2陽性表達主要定位于細胞核，鏡下表現為棕黃色或者黃褐色顆粒。RunX2表達評價標準：光學顯微鏡下隨機選擇10個高倍視野，每個高倍視野內計數100個腫瘤細胞，依照著色程度深淺(不著色、著色淺、中等著色和著色深者分別評為0～3分)與陽性細胞百分率(<5%計0分，5%～<25%計1分，25%～<50%計2分，≥50%計3分)的乘積，≤ 1分為(-)，2～4分為(+)，5～7者為(++)，≥8分者為(+++)。

1.3統計學處理 采用SPSS20.0軟件進行數據分析，計數資料用頻數或百分率表示，組間比較采用兩個獨立樣本Mann-WhitneyU非參數檢驗分析，獨立樣本間比較先進行Kruskal WallisH檢驗，利用Mann-WhitneyU非參數檢驗分析進行兩兩比較，以P<0.05為差異有統計意義。

2 結 果

2.1分析GCT軟組織侵犯情況 腫瘤的實體部分在 T1WI上呈較低信號，在 T2WI上呈混雜的高信號，瘤組織包括基質細胞與多核巨細胞。受累椎體在T2WI上顯示 “囊狀”明顯高信號，考慮與富含大量血竇有關。椎體若伴有病理骨折的變扁則呈啞鈴狀，椎體后緣呈球形向后突入椎管內，病灶突破骨皮質顯示很清楚，低信號的骨皮質為異常信號的腫瘤組織替代并形成軟組織腫塊，見圖1。巨細胞瘤侵及椎管及椎旁軟組織，累及上下2個椎體，Tomita分型為6型。

圖1 磁共振檢查結果

2.2RunX2在良性及惡性GCT中的表達 RunX2在良性GCT組織內的陽性表達率低于惡性GCT組織內的陽性表達率，差異有統計學意義(χ2=15.25，P<0.05)。RunX2表達水平與骨巨細胞惡性程度呈正相關(r=0.509,P<0.05)，見表1。

表1 RunX2在良性及惡性GCT中的表達

2.3RunX2在不同級別GCT中的表達 RunX2在Ⅰ級GCT組織內的陽性表達率低于Ⅱ級GCT組織內的陽性表達率，Ⅲ級GCT組織內RunX2的陽性表達率最高,差異有統計學意義(χ2=13.89，P<0.05)。RunX2表達的水平隨著GCT病理分型等級的增加而增高(r=0.480,P<0.05)，見表2。

表2 RunX2在不同級別GCT中的表達

2.4RunX2表達與GCT軟組織侵犯情況的關系 RunX2在有軟組織侵犯的GCT組織內的陽性表達率高于無軟組織侵犯的GCT組織內的陽性表達率，差異有統計學意義(χ2=33.02，P<0.05)。RunX2的表達水平的增高與GCT發生周圍軟組織侵犯呈正相關(r=0.788，P<0.05)，見表3。

表3 RunX2表達與GCT軟組織侵犯情況的關系

2.4RunX2表達與GCT發生病理性骨折的關系 RunX2在發生病理性骨折的GCT組織內的陽性表達率高于無病理性骨折的GCT組織內的陽性表達率，差異有統計學意義(χ2=6.58，P<0.05)。RunX2表達水平的增高與GCT發生病理性骨折呈正相關(r=0.338，P<0.05)，見表4。

表4 RunX2表達與病理性骨折之間的關系

3 討 論

臨床上針對不同性質的GCT采用的治療方法不同，因此對GCT良惡性的診斷成為后續臨床治療的關鍵。既往針對GCT良惡性的診斷多存在主觀性強等缺點，因此臨床漏診及誤診率高。最新的研究表明，RunX2在GCT基質細胞中高度表達[7]。而本研究通過對臨床上切取的標本采用免疫組織化學檢測Runx2的表達發現：Runx2表達量多少與GCT的良惡性呈相關性；同時對不同病理分級的GCT中Runx2表達進行分析后發現，Runx2的表達量隨著GCT病理惡性程度的提高而增加。

GCT具有一定的侵襲性，主要是由其細胞組織學特點決定[8-9]。在GCT組織中的3種細胞成分中，破骨細胞樣的多核巨細胞是造成GCT溶骨性破壞的主要結構[10-12]；基質細胞具備與脊髓間充質干細胞的相似的增殖能力[13-14]，并且高表達與免疫系統及骨骼發育相關的基因如RunX2 等[15-16]。而RunX2是runt相關轉錄因子家族的重要成員，在成骨細胞的分化、軟骨細胞成熟和骨基質蛋白形成等過程中起到主要作用，與GCT溶骨特性密切相關[16-17]。本研究通過分析GCT病理性骨折與Runx2表達的相互關系，結果提示Runx2在伴有病理性骨折的GCT組織內的表達量增加，且與GCT發生病理性骨折呈正相關。

Runx2是目前腫瘤學研究中與腫瘤周圍軟組織浸潤有關的基因之一，LEONG等[18]認為Runx2與腫瘤細胞的浸潤性密切相關。CHIMGE等[19]通過實驗證明，Runx2可以通過Smad及旁路絲裂原激活的蛋白激酶(MAPK)通路影響TGF-β和Wnt通路起到影響腫瘤細胞浸潤性的作用；此外，Runx2還可以通過磷脂酰肌醇-3羥基激酶/絲氨酸激酶(PI3K/Akt)信號通路增強細胞的軟組織浸潤性[20]。這些實驗均說明RunX2表達與腫瘤侵襲性密切相關。而本研究結果表明RunX2表達的增高與GCT發生周圍軟組織侵犯成正相關，不僅驗證了該理論，同時為后續臨床研究提供了依據。

綜上所述，RunX2的高表達與GCT性質惡變、高影像分級、有軟組織侵犯以及伴發病理性骨折有關，RunX2可作為GCT上述臨床病理特征的判定的參考指標。

[1]石磊，姜亮，劉曉光，等．胸腰椎骨巨細胞瘤手術治療后復發的原因分析[J]．中國脊柱脊髓雜志，2013，23(9)：815-820．

[2]易志新，鄒學農，彭建強．巨噬細胞對間充質干細胞成骨分化影響的研究進展[J]．中國脊柱脊髓雜志，2015，25(12)：1116-1119．

[3]孫強，邱勇，劉臻，等．Runx2在青少年特發性脊柱側凸患者骨髓間質干細胞中的表達及意義[J]．中國脊柱脊髓雜志，2005，15(10)：616-619．

[4]VIMALRAJ S,ARUMUGAM B,MIRANDA P J,et al.Runx2:structure,function,and phosphorylation in osteoblast differentiation[J].Int J Biol Macromol,2015,78:202-208.

[5]BABETO E,CONCEI?O A L,VALSECHI M C,et al.Differentially expressed genes in giant cell tumor of bone[J].Virchows Archiv,2011,458(4):467-476.

[6]HAXAIRE C,HAY E,GEOFFROY V.Runx2 controls bone resorption through the down-regulation of the Wnt pathway in osteoblasts[J].Am J Pathol,2016,186(6):1598-1609.

[7]MAK I W,COWAN R W,POPOVIC S A,et al.Upregulation of MMP-13 via Runx2 in the stromal cell of giant cell tumor of bone[J].Bone,2009,45(2):377-386.

[8]HUANG Q,JIANG Z Y,MENG T,et al.MiR-30a inhibits osteolysis by targeting RunX2 in giant cell tumor of bone[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,453(1):160-165.

[9]COWAN R W,SINGH G.Giant cell tumor of bone:A basic science perspective[J].Bone,2013,52(1):238-246.

[10]FELLENBERG J,SAEHR H,KUNZ P,et al.Restoration of miR-127-3p and miR-376a-3p counteracts the neoplastic phenotype of giant cell tumor of bone derived stromal cells by targeting COA1,GLE1 and PDIA6[J].Cancer Lett,2016,371(1):134-141.

[11]CONNER J R,HORNICK J L.SATB2 is a novel marker of osteoblastic differentiation in bone and soft tissue tumours[J].Histopathology,2013,63(1):36-49.

[12]NAKAJIMA K,KHO D H,YANAGAWA T,et al.Galectin-3 in bone tumor microenvironment:a beacon for individual skeletal metastasis management[J].Cancer and Metastasis Reviews,2016,35(2):333-346.

[13]HE B H,HE G P,ZHENG X F,et al.Inhibitory effect of bone morphogenetic protein-2 on the proliferation of giant cell tumor of bone stromal cells in vitro[J].Exp Ther Med,2016,11(1):309-314.

[14]NUGENT M.MicroRNA function and dysregulation in bone tumors:the evidence to date[J].Cancer Manag Res,2014,6:15-25.

[15]LIU H,SUN Q,WAN C Y,et al.MicroRNA-338-3p regulates osteogenic differentiation of mouse bone marrow stromal stem cells by targeting Runx2 and Fgfr2[J].J Cell Physiol,2014,229(10):1494-1502.

[16]WEI J W,SHIMAZU J,MAKINISTOGLU M P,et al.Glucose uptake and Runx2 synergize to orchestrate osteoblast differentiation and bone formation[J].Cell,2015,161(7):1576-1591.

[17]DENG Y,WU S,ZHOU H F,et al.Effects of a miR-31,Runx2,and Satb2 regulatory loop on the osteogenic differentiation of bone mesenchymal stem cells[J].Stem Cells Dev,2013,22(16):2278-2286.

[18]LEONG D T,LIM J,GOH X,et al.Cancer-related ectopic expression of the bone-related transcription factor RUNX2 in non-osseous metastatic tumor cells is linked to cell proliferation and motility[J].Breast Cancer Res,2010,12(5):R89.

[19]CHIMGE N O,BANIWAL S K,LUO J Q,et al.Opposing effects of Runx2 and estradiol on breast cancer cell proliferation:in vitro identification of reciprocally regulated gene signature related to clinical letrozole responsiveness[J].Clin Cancer Res,2012,18(3):901-911.

[20]PANDE S,BROWNE G,PADMANABHAN S,et al.Oncogenic cooperation between PI3K/Akt signaling and transcription factor Runx2 promotes the invasive properties of metastatic breast cancer cells[J].J Cell Physiol,2013,228(8):1784-1792.