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近年来肺癌已成为死亡率最高的恶性肿瘤,其导致的死亡人数比乳腺癌,前列腺癌和结直肠癌加起来还要多。大部分被诊断的肺癌病例是非小细胞肺癌,这些患者的五年生存率低,其不良预后主要与肿瘤细胞的增殖和侵袭转移有关。因此,寻找促进与肺癌增殖、侵袭和转移密切相关的因子成为我们研究的重中之重。
ataxia-telangiectasia group D complementing gene(ATDC),最早是作为共济失调性毛细血管扩张症的致病基因而被发现的,它具有抑制放疗敏感性的功能。ATDC,也称作TRIM29,是tripartite motif(TRIM)家族的一员。有研究指出该家族蛋白在细胞生长,发育以及一些人类疾病如HIV感染和白血病中都起到一定作用。已有文献报道ATDC在胰腺癌,胃癌,膀胱癌,结直肠癌,卵巢癌,子宫内膜癌以及多发性骨髓瘤中过表达,而在黑色素瘤,乳腺癌,前列腺癌以及头颈部肿瘤中却表达下调。有报道指出ATDC在体外可以促进胰腺癌细胞增殖,在体内能够加速肿瘤的生长和侵袭。在胰腺癌细胞中ATDC能够通过DVL-2来稳定beta-catenin的蛋白水平,从而beta-catenin入核与TCF/LEF结合,激活Wnt信号通路下游经典靶基因的转录。还有研究发现,当在鼠胚成纤维细胞中过表达ATDC后,ATDC能通过细胞骨架细丝与p53结合,改变p53的核定位,抑制p53在核内发挥功能,从而抑制p53下游基因p21的表达。但ATDC在肺癌进展中发挥的作用未见报道,ATDC究竟能通过什么样的机制影响肺癌的生物学行为也不清楚。
在本次研究中,我们通过免疫组化检测了ATDC在非小细胞肺癌中的表达情况,并对ATDC的表达与临床病理因素的关系进行了分析,同时应用双向调控ATDC表达后,进一步验证其对肺癌细胞增殖和侵袭的生物学作用及可能的机制。
材料与方法
1、组织来源
选取109例原发性NSCLC蜡块,标本来自2001年到2004年在中国医科大学附属第一医院实行手术的病人,患者术前均未接受放化疗。根据WHO2003标准进行诊断,按国际抗癌联盟(UICC,2007)进行P-TNM分期。
2、免疫组织化学染色
将石蜡组织块切成4μm厚切片,脱蜡,脱水,采用S-P法进行免疫组织化学染色。检测肺癌组织及正常肺组织中ATDC,p65,cyclinD1和Ki67表达。结果判定:ATDC免疫组化阳性信号定位于细胞浆或核/浆共表达。我们将1-25%的细胞浆着色记为1分。26-50%记为2分,51-75%记为3分,76-100%记为4分。同时根据染色强度:无染色记为0分,黄色颗粒记为1分,棕褐色颗粒记为2分。着色细胞数得分乘以着色强度得分为ATDC得分。我们将得分0-4分记做ATDC阴性,得分5-8分记做ATDC阳性。p65组化阳性信号定位于细胞核。染色范围:0-25%的细胞着色记为0分,26-50%记为1分,51-75%记为2分,76-100%记为3分。染色强度:无染色记为0分,黄色记为1分,棕黄色记为2分,棕褐色记为3分。二者相加0-2分记做阴性,3-6分记做阳性。Cyclin D1组化阳性信号定位于胞浆和(或)核,Ki67组化阳性信号定位于细胞核,随机选择5个高倍镜(×400)视野进行计数,每个视野计数100个细胞,Cyclin D1以核浆着色的阳性细胞数>25%视为阳性标本,Ki67以核着色的阳性细胞数>20%视为阳性标本。
3、细胞培养,质粒转染与siRNA干扰
向ATDC低表达的NHBE转染ATDC过表达质粒,向ATDC高表达的人肺腺癌细胞系A549和H1299(p53缺失)中转染ATDC特异性siRNA,并验证其效率。
4、MTT,集落形成,PI单染和Transwell实验
用MTT和集落形成检测ATDC对肺癌细胞增殖的影响;用PI单染检测ATDC对肺癌细胞周期的影响;用Transwell实验检测ATDC对肺癌细胞侵袭的影响。
5、免疫印迹和实时定量PCR
免疫印迹和定量PCR检测在ATDC在正常支气管上皮细胞和肺癌细胞中的基础表达量,转染和干扰效率以及ATDC调控肺癌增殖和侵袭中起关键作用的因子。
6、荧光素酶报告基因
荧光素酶报告基因检测ATDC调控肺癌增殖和侵袭中起关键作用的信号通路。
结果:
1、ATDC在正常支气管上皮和正常肺泡上皮细胞中呈阴性表达,而在NSCLC组织中的阳性率为56.88%(62/109),其阳性信号主要定位于细胞浆。ATDC的过表达与肿瘤大小(T1 vs T2-T4∶42.11% vs64.79%,p=0.0227),分化程度(高分化vs中低分化:31.43% vs68.92%,p=0.0002),组织学分型(鳞癌vs腺癌:97.83% vs26.98%,p<0.0001)有显著相关性。提示我们ATDC作为促癌因子发挥作用。
2、在人类正常支气管上皮细胞HBE中过表达ATDC可明显上调其Cyclin D1,CDK4/6和p-Rb的蛋白表达,促进细胞的增殖和克隆形成能力;而干扰内源性ATDC高表达的A549和H1299肺癌细胞中其基因表达后,可明显下调上述周期相关蛋白的水平,抑制肺癌细胞的增殖和克隆形成能力。转染ATDC可明显上调NF-KB信号通路活性,而干扰ATDC可明显下调NF-κ B信号通路活性;转染ATDC再加入NF-κ B抑制剂BAY11-7082后细胞周期相关蛋白表达明显下调。转染或干扰ATDC后,TOP/FLASH和p53的报告基因的活性均无明显的改变。
3、siRNA干扰ATDC的表达后,肺癌细胞的侵袭能力明显减弱,并且MMP-9、c-Jun和c-Fos的蛋白和mRNA表达均下调,同时AP-1报告基因的活性以及p-ERK和p-JNK的水平也同时下调。而在HBE细胞中转染ATDC质粒后,出现了与上述相反的结果,并且发现转染ATDC后加入MMP-9单抗可抑制细胞的侵袭能力,加入ERK抑制剂U0126或JNK抑制剂SP600125可阻断ATDC引起的MMP-9表达上调,AP-1的活化及其促进细胞侵袭能力的作用。
结论:
1、ATDC在非小细胞肺癌中的过表达与肿瘤大小,分化程度和组织学分型相关。
2、ATDC能活化NF-κB信号通路来上调cyclin D1表达,促进肺癌细胞增殖。
3、ATDC能够活化ERK/JNK信号通路来上调MMP-9表达,促进肺癌细胞侵袭。