NSCLC癌組織中UCP1和UCP3表達及臨床意義*

任王勝,王 波,曾 濤

四川綿陽四〇四醫院胸外科，四川綿陽 621000

肺癌是人類最常見的惡性腫瘤，全世界每年發病達180萬例，死亡患者高達159萬例[1]。肺癌分為小細胞肺癌和非小細胞肺癌(NSCLC)，其中NSCLC最為常見，主要包括肺鱗癌、肺腺癌等。近年來隨著基因分型、靶向治療及免疫治療的臨床應用，一定程度上改善了NSCLC患者的生存預后，但仍有部分患者治療后發生腫瘤復發或轉移[2]。NSCLC的發生與吸煙、環境、職業暴露、慢性肺病及肺部感染等因素關系密切[3]。解偶聯蛋白 (UCP) 是一種質子轉運蛋白/通道，位于線粒體內膜上，負責產生部分熱量[4]。目前已經在哺乳動物中發現了5種不同的UCP，其中解偶聯蛋白1 (UCP1)主要分布在棕色脂肪組織，解偶聯蛋白3 (UCP3)主要位于肌肉組織中。UCP具有多種功能，包括寒冷條件下機體產熱、抑制活性氧形成和葡萄糖感知等[5-6]。近年來有研究報道，UCP1、UCP3在腎癌[7]、乳腺癌[8]及肺癌[9]等惡性腫瘤中異常表達上調或下調，通過促進腫瘤細胞葡萄糖吸收、糖酵解增強和無氧葡萄糖，促進腫瘤的惡性增殖和轉移。本研究通過檢測NSCLC癌組織中UCP1與UCP3的表達，分析兩者表達的臨床預后意義。

1 資料與方法

1.1一般資料 收集2015年3月至2016年2月本院診治的92例NSCLC患者的臨床資料。納入標準：(1)病理診斷為NSCLC；(2)首次診治，無腫瘤治療史；(3)隨訪資料完整，患者及家屬已簽署知情同意書。排除標準：(1)伴肺炎、上呼吸道感染等疾??；(2)合并其他惡性腫瘤；(3)一般狀況較差，伴嚴重肝腎功能障礙。NSCLC患者男54例，女38例，年齡34～79歲，平均(62.3±7.1)歲。NSCLC患者按照病理類型分為腺癌55例、鱗癌37例；按照腫瘤最大徑分為腫瘤最大徑≤5 cm者57例、腫瘤最大徑>5 cm者35例；按照腫瘤TNM分期分為Ⅰ～Ⅱ期64例、Ⅲ期28例；按照病理分級分為高中分化49例、低分化43例；按照淋巴結有無轉移分為淋巴結轉移29例、無轉移63例。本研究經本院倫理委員會審核批準并通過。

1.2免疫組化檢測組織UCP1、UCP3表達 石蠟包埋癌組織及癌旁組織，切片，二甲苯脫蠟；梯度酒精水化；檸檬酸緩沖液(pH 6.0)中微波爐加熱至煮沸10 min；3%過氧化氫阻斷內源性過氧化物酶；3%羊血清室溫封閉2 h；一抗4 ℃過夜 (UCP1、UCP3稀釋比1∶200，購自Abcam公司，貨號ab234430、ab10985)；二抗室溫孵育30 min；顯色液顯色；蘇木素復染；梯度酒精脫水；中性樹脂封片。200倍鏡下(日本OlymbusDM500)觀察染色強度和范圍，將染色強度(0分：無染色、1分：染色淺、2分：染色深)與染色面積(0分：陽性細胞所占百分比≤25%、1分：陽性細胞所占百分比>25%～50%、2分：陽性細胞所占百分比>50%)相乘得到染色評分。染色評分<2分為陰性表達，染色評分≥2分為陽性表達[10]。

1.3隨訪 所有NSCLC患者自確診之日起開始隨訪，每3個月隨訪1次，以門診或電話方式進行，隨訪內容為患者的生存狀態等，隨訪截止至2021年3月1日。隨訪終點為患者死亡或隨訪結束。

2 結 果

2.1NSCLC癌與癌旁組織中UCP1、UCP3表達 UCP1棕黃色陽性染色主要位于細胞漿和細胞膜。NSCLC癌組織中UCP1表達陽性率為73.91%(68/92)，明顯高于癌旁組織中UCP1表達陽性率[11.96%(11/92)]，差異有統計學意義(χ2=72.069，P<0.05);UCP3棕黃色陽性染色主要位于細胞漿和細胞膜，部分位于細胞核。癌組織中UCP3表達陽性率為28.26%(26/92)，明顯低于癌旁組織中UCP3表達陽性率[81.52%(75/92)]，差異有統計學意義(χ2=52.700，P<0.05)。見圖1。

圖1 NSCLC癌與癌旁組織中UCP1、UCP3表達(×200)

2.2NSCLC癌組織中UCP1、UCP3表達的相關性 Spearman秩相關分析結果，NSCLC癌組織中UCP1與UCP3表達呈顯著負相關(r=-0.457，P<0.05)。

2.3NSCLC癌組織中UCP1、UCP3表達與臨床病理參數的關系 不同腫瘤TNM分期、分化程度及淋巴結轉移患者NSCLC癌組織中UCP1、UCP3表達陽性率比較差異有統計學意義(P<0.05)，而不同性別、年齡、病理類型及腫瘤最大徑患者癌組織中UCP1、UCP3表達陽性率比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 UCP1、UCP3表達與NSCLC臨床病理特征的關系

續表1 UCP1、UCP3表達與NSCLC臨床病理特征的關系

2.4UCP1、UCP3表達對NSCLC患者生存預后影響 92例NSCLC患者隨訪3～60個月，平均(47.2±6.2)個月。隨訪過程中死亡51例，5年總體生存率44.57%(41/92)。UCP1陽性表達患者5年總體生存率為35.29%(24/68)，明顯低于UCP1陰性表達患者[70.83%(17/24)]，差異有統計學意義(χ2=5.194，P=0.003)；UCP3陰性表達患者5年總體生存率為34.85%(23/66)，明顯低于UCP3陽性表達患者[69.23%(18/26)],差異有統計學意義(χ2=4.897，P=0.011)。見圖2。

注：A為UCP1表達對NSCLC患者生存預后影響；B為UCP3表達對NSCLC患者生存預后影響。

2.5單因素及多因素COX分析影響NSCLC預后的危險因素 以NSCLC患者的生存情況為因變量(1=死亡，0=存活，t=生存時間)，以患者年齡(賦值：<60歲=0，≥60歲=1)、性別(賦值：男=1，女=0)、腫瘤最大徑(賦值：≤5 cm=0，>5 cm=1)、病理類型(賦值：腺癌=0，鱗癌=1)、病理分級(賦值：高中分化=0，低分化=1)、腫瘤TNM分期(賦值：Ⅰ～Ⅱ期=0，Ⅲ期=1)、淋巴結轉移(賦值：無=0，有=1)、UCP1(賦值：陰性=0，陽性=1)、UCP3(賦值：陽性=0，陰性=1)為自變量。單因素分析結果，TNM分期Ⅲ期、淋巴結轉移、UCP1陽性表達、UCP3陰性表達是影響NSCLC患者生存預后的因素。多因素分析結果表明TNM分期Ⅲ期、淋巴結轉移、UCP1陽性表達、UCP3陰性表達是影響NSCLC患者預后的危險因素。見表2、3。

表2 單因素COX分析影響NSCLC預后的危險因素

表3 多因素COX分析影響NSCLC預后的危險因素

3 討 論

臨床上，NSCLC的治療主要包括手術、放化療、分子靶向治療及免疫治療等，但對于晚期NSCLC患者，免疫檢查點治療的有效率僅20.00%[11]。深入研究NSCLC的發病機制，尋找新的早期診斷、治療及預后判斷的NSCLC的分子標志物，具有重要臨床意義。近年來，UCP在肥胖、糖尿病、免疫學、衰老和癌癥等多個醫學領域進行了深入研究。由 UCP1 介導的跨線粒體內膜的質子泄露不依賴三磷酸腺苷合酶能夠快速耗氧和產熱[12]。除了具有產熱活性外，UCP 在控制線粒體產生活性氧方面也具有重要作用，研究表明，UCP3 的激活會減弱活性氧的產生并增強脂肪酸氧化[13]。

UCP在腫瘤發生發展中的作用最近成為許多研究者關注的焦點，例如，UCP1 已被證明在前列腺癌中高表達并與轉移表型有關，前列腺癌細胞具有骨髓間充質干細胞的特性，UCP1作為一種獨特的標記物，能夠誘導成脂，促進前列腺癌進展和骨轉移[14]。本研究中，NSCLC癌組織中UCP1表達顯著升高，提示UCP1表達升高可能參與NSCLC的腫瘤進展。UCP1的表達受到微小RNA的表達調控。研究發現，微小RNA-494-3p能夠在轉錄后水平降低UCP1 mRNA的穩定性，抑制UCP1表達[15]。而肺癌中存在微小RNA-494-3p表達下調的現象，因此，NSCLC中UCP1的表達升高可能與微小RNA-494-3p的表達降低有關[16]。此外，UCP1表達與NSCLC的腫瘤分期、病理分級及淋巴結轉移有關，提示UCP1參與促進NSCLC的腫瘤惡性進展。分析其機制可能是UCP1 通過影響腫瘤的代謝有關。研究發現，UCP1能夠促進腫瘤微環境中干細胞亞群的醛脫氫酶及果糖雙磷酸酶 1的表達，促進上皮間質轉換的關鍵轉錄因子snail的表達，促進腫瘤進展[8]。

除UCP1外，UCP3在腫瘤中也發揮重要的作用。但不同腫瘤類型中UCP3發揮不同的生物學功能，研究表明，在皮膚癌中UCP3表達下調，而在腎細胞癌中UCP3 表達增加，并通過影響線粒體內膜電位、超氧化物的形成，改變腫瘤細胞的缺氧/復氧抗性，影響腫瘤的發生發展過程[17-18]。本研究表明，NSCLC癌組織中UCP3表達下調，目前NSCLC癌組織中UCP3表達下調的機制尚不明確。UCP3的表達也受到微小RNA的調控，研究發現，微小RNA-152能夠靶向抑制UCP3基因的表達，而NSCLC中微小RNA-152表達明顯升高，研究者推測UCP3的表達下調與微小RNA-152的表達上調有關[19-20]。此外，本研究中，腫瘤分期Ⅰ～Ⅱ期、高中分化及無淋巴結轉移癌組織中UCP3表達陽性率較高，表明UCP3表達升高能影響NSCLC的腫瘤進展。研究發現，UCP3通過抑制線粒體解偶聯抑制促癌基因Akt的表達，進而發揮抑制腫瘤增殖和腫瘤發生的作用，該研究進一步闡明線粒體代謝和生長信號之間相互作用的新機制[17]。但目前NSCLC中UCP3是否發揮抑癌基因的作用，尚存在爭論。既往有學者發現，UCP3在肺鱗癌中的表達與糖酵解通路中的促進葡萄糖和單羧酸轉運蛋白的表達有關，其可能通過促進腫瘤的無氧糖酵解過程，為癌細胞增殖及轉移提供了生存優勢[9]。UCP3可能作為NSCLC腫瘤發生早期階段的重要因子，通過增強腫瘤的瓦博格效應，促進腫瘤細胞的生存，而在腫瘤晚期，UCP3表達下調，腫瘤組織不能獲得足夠的營養物質及能量，引起腫瘤組織壞死[9]。

本研究通過隨訪分析發現，UCP1陽性、UCP3陰性NSCLC患者生存預后較差，并且是患者不良生存預后的獨立危險因素，提示檢測NSCLC癌組織中UCP1、UCP3的表達有助于判斷患者的臨床預后，進而指導臨床決策。本研究發現，NSCLC癌組織中UCP1與UCP3表達的相關性，結果兩者呈顯著負相關。兩者之間的關系尚不明確，推測其機制可能是兩者共同參與腫瘤代謝的精細調控有關。研究表明，UCP1誘導異質核糖核蛋白A2/B1的表達，促進癌細胞中葡萄糖轉運蛋白和乳酸脫氫酶的表達，而UCP3的表達降低亦能促進葡萄糖轉運蛋白的表達[9]。因此，UCP1、UCP3作為線粒體代謝關鍵調節因子，共同參與促進腫瘤的無氧糖酵解過程，促進腫瘤的發生發展。但兩者之間的具體作用機制值得深入探索。

綜上所述，NSCLC癌組織中UCP1表達升高，而UCP3表達降低。兩者表達呈負相關，并且與腫瘤分期和淋巴結轉移有關，促進NSCLC腫瘤的發生發展。TNM分期Ⅲ期、淋巴結轉移、UCP1陽性表達、UCP3陰性表達是影響NSCLC患者預后的危險因素。檢測NSCLC中UCP1、UCP3的表達有助于提示NSCLC患者的預后，值得臨床關注。