GLUT1與MCT1在直腸癌組織中的表達及意義

趙盼 周虹 武劍

結直腸癌是較為常見的消化道惡性腫瘤之一[1]。研究發現，隨著人們飲食習慣的改變及生活水平的提高，結直腸癌病死率及發病率逐年上升[2]。在結直腸癌發病過程中腫瘤的侵襲和增殖起到了重要作用，但目前這一作用的機制尚未完全明了[4]。本研究旨在探討葡萄糖轉運蛋白 1（glucose transporter 1 ，GLUT1）和單羧酸轉運蛋白 1（mono-carboxylate transporters 1，MCT1）的表達在直腸癌發生、發展過程中的作用及臨床意義，現報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2014年3月至2016年6月在本院外科進行手術切除并經病理檢查確診為直腸癌75例患者的石蠟組織標本（直腸癌組），其中男43例，女32例，年齡 36～72（45.1±6.31）歲；TNM 分期：Ⅰ期 21 例，Ⅱ期 34例，Ⅲ期20例；手術前均未進行相關抗癌治療。另擇在本院進行直腸鏡活檢的32例正常腸上皮組織作為對照（對照組），其中男 18例，女 14例，年齡 33～55（42.6±7.23）歲。兩組對象性別、年齡比較差異均無統計學意義（均P＞0.05）。

1.2 試劑與耗材 GLUT1兔抗人多克隆抗體購自英國Abcam公司，MCT1兔抗人多克隆抗體購自英國Abcam公司，鼠抗兔HRP單克隆抗體購自美國R&D生物科技公司，DAB顯色試劑盒購自武漢博士德生物公司，PBS緩沖液購自上海生工生物，二甲苯、雙氧水、無水乙醇以及樹膠等其他化學試劑均購自北京國藥集團化學試劑有限公司，石蠟切片機購自德國徠卡公司（型號Leica-RM2135），顯微鏡購自日本 OLMPUS（型號 BX60）。

1.3 方法

1.3.1 免疫組化染色 107例標本均經3.7%中性甲醛固定，常規石蠟包埋，4μm連續切片。常規HE染色，光鏡觀察。所有樣本進行免疫組化EnVision法標記，二氨基聯苯胺（DAB）顯色，操作按說明書進行。

1.3.2 免疫組化結果判定 GLUT1和MCT1陽性細胞的染色定位于細胞質或細胞膜；顯微鏡下觀察并計算GLUT1和MCT1陽性細胞占總細胞數的比例，≤10%為表達陰性，＞10%為表達陽性。

1.4 統計學處理 采用SPSS21.0統計軟件，計量資料以表示，組間比較采用t檢驗；計數資料以百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。直腸癌的進展與GLUT1和MCT1陽性表達率的關系采用Cohran-Armitage趨勢檢驗。相關性分析采用Pearson相關。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 兩組GLUT1和MCT1表達的比較 見表1、插頁圖1-2。

圖1 GLUT1免疫組化染色結果（a：直腸癌組，b：對照組；×100）

圖2 MCT1免疫組化染色結果（a：直腸癌組，b：對照組；×100）

表1 兩組GLUT1和MCT1表達的比較[例（%）]

由表1可見，兩組GLUT1、MCT1陽性表達率差異均有統計學意義（均P＜0.05）。

2.2 GLUT1、MCT1表達與TNM分期及淋巴結轉移的關系 見表2。

表2 GLUT1、MCT1表達與TNM分期及淋巴結轉移的關系[例（%）]

由表2可見，在TNM分期各期患者中GLUT1、MCT1陽性表達率差異均有統計學意義（χ2=9.252、9.744，P＜0.05或 0.01）。隨著直腸癌的進展，GLUT1和MCT1陽性表達率均呈上升趨勢（Z=2.969、3.109，均P＜0.01）。淋巴結轉移情況在GLUT1、MCT1陽性表達率比較差異均有統計學意義（χ2=6.460、9.316，P＜0.05或0.01）。

2.3 GLUT1與MCT1在直腸癌組織中表達的關系 見表3。

表3 GLUT1與MCT1在直腸癌組織中表達的關系（例）

對GLUT1及MCT1均陽性的42例患者直腸癌組織進一步分析發現，GLUT1表達水平與MCT1表達水平呈線性正相關（r=0.639，P＜0.05），見圖 3。

圖3 直腸癌組織中GLUT1與MCT1陽性表達的散點圖

3 討論

直腸癌是臨床上最常見的惡性腫瘤之一，在世界范圍內其病死率及發病率呈上升趨勢，嚴重影響人類的健康與生命，其死因主要是出現化療耐藥和發生侵襲轉移[5]，直腸癌侵襲轉移機制涉及到多種抑癌基因及癌基因的表達異常[6]。由于發病隱匿，直腸癌大多數患者確診時即為晚期，綜合治療方法以放化療為主，療效較差。為提高直腸癌患者的總生存期，關鍵是要尋找新的治療手段[7]，抑制惡性腫瘤的侵襲和增殖。惡性腫瘤難治愈的根本原因即是其生物學特性：侵襲和增殖[8]。哺乳動物葡萄糖跨膜轉運的主要載體是GLUT1，促進細胞代謝和葡萄糖向細胞內擴散，腫瘤細胞增殖需要上調GLUT1的表達，以增加葡萄糖的攝取來滿足能量要求[9]。研究顯示，促使腫瘤體積增大，腫瘤細胞的分化、生長及變異需要GLUT1的過度表達來支持。也有報道表明，GLUT1的表達與腎癌、非小細胞肺癌、肝癌等惡性腫瘤發生、發展及淋巴結轉移有著重要關系[10]。徐培生等[12]在大腸癌細胞GLUT1的表達中發現，GLUT1通過增加腸癌細胞對葡萄糖的吸收，促進腫瘤的發展，并且其表達水平與腸癌的發生、發展呈正相關；梁輝等[10]在肝癌細胞的研究中發現，GLUT1在肝癌細胞中高表達，并且通過缺氧誘導因子-1α參與腫瘤的增殖、侵襲等過程。

本研究發現在75例直腸癌組織中，GLUT1的陽性表達率高達78.67%，而在32例對照組患者腸組織中，GLUT1的陽性表達率僅為3.13%，差異顯著，提示直腸癌的發生可能與GLUT1的表達有關；隨著直腸癌TNM分期的增加，GLUT1在腸癌組織中的表達率也逐漸升高，在Ⅲ期和Ⅳ期的直腸癌細胞中，GLUT1陽性表達率高達95.0%，而在Ⅰ期直腸癌患者中，其GLUT1陽性表達率僅為57.12%，差異有統計學意義；在75例直腸癌患者中發生淋巴結轉移18例，其中GLUT1表達17例，占比高達94.44%；而在未發生淋巴結轉移的47例直腸癌患者中GLUT1表達僅42例，占比為73.68%，差異有統計學意義，表明GLUT1的表達可能與直腸癌患者淋巴結的轉移相關。

研究已證實，腫瘤組織主要依靠糖酵解供能，在細胞內糖酵解產生大量乳酸，為不影響酵解反應的速度及方向，MCT1需立刻將其從細胞中轉出，否則乳酸在細胞內堆積可酸化細胞，使細胞死亡[13]。MCT1的研究熱點目前主要集中在腫瘤細胞的能量代謝方面，有研究報道稱MCT1在結腸癌、乳腺癌、肺癌、胃癌以及其他腫瘤中均可檢測到高水平表達[14]。Ritzhaupt等[16]首先在結腸癌中報道了MCT1的表達呈下降缺失；然而Pinheiro等[16]的研究表明，與正常組織相比，MCT1在結腸癌中存在高表達，這可能與腫瘤細胞的乳酸轉運有關。在非小細胞肺癌中，朱超男等[18]檢測到MCT1的高表達，并且其表達水平與肺癌的淋巴結轉移有關；在對宮頸癌以及病變程度不同的宮頸組織研究發現，宮頸癌組MCT1陽性表達率高于宮頸病變組，而宮頸病變組MCT1的陽性表達率高于正常對照組，并且隨著病變程度的加深，MCT1的陽性表達率逐漸升高，表明MCT1在宮頸組織中的表達與宮頸組織病變以及癌癥的發展密切相關[19]。

同樣在75例直腸癌組織中，檢測到 MCT1的陽性表達率高達62.67%，而在32例正常腸組織中，MCT1的陽性表達率僅為6.25%，差異有統計學意義，表明MCT1的表達可能與直腸癌的發生相關；隨著直腸癌TNM分期的加深，MCT1在直腸癌組織中的陽性表達率也逐漸升高，在Ⅲ期和Ⅳ期的直腸癌組織中，MCT1陽性表達率高達85.0%，而在Ⅰ期直腸癌患者中，其MCT1陽性表達率僅為38.10%，差異有統計學意義；在有淋巴結轉移的18例直腸癌患者中，MCT1陽性表達15例，占83.33%；而在未發生淋巴結轉移的57例直腸癌患者中MCT1陽性表達僅32例，占68.09%，差異有統計學意義，表明MCT1的表達可能與淋巴結轉移相關。在42例MCT1與GLUT1均陽性表達的直腸癌組織中，MCT1與GLUT1的表達水平呈線性相關，表明兩者在直腸癌的發展過程中存在協同作用，共同參與了腫瘤的發展、侵襲過程。

綜上所述，直腸癌患者組織中GLUT1與MCT1存在顯著高表達，并且隨著腫瘤的惡化以及轉移，其表達水平逐漸升高。此外，GLUT1與MCT1的表達水平在直腸癌患者組織中呈顯著正相關，提示著兩者在疾病發生、發展過程中可能存在一定的協同作用，共同發揮生理功能，為進一步對腸癌患者進行臨床治療提供了實驗支持和理論依據。