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【摘要】 目的 探索整合素α6、β1亚基在人脑星形细胞瘤中的表达情况。方法 采用免疫组织化学方法SP检测42例人脑星形细胞瘤标本中整合素α6、β1亚基的表达情况。结果 在人脑星形细胞瘤标本中,整合素各亚基阳性染色主要定位于肿瘤细胞和部分血管内皮细胞,整合素α6亚基的阳性染色强度随着肿瘤级别的增高而显著降低,整合素β1亚基的阳性染色强度随着肿瘤级别的增高而显著增高,高级别组与低级别组之间的阳性表达有显著性差异(P<0.05)。结论 整合素α6、β1亚基的表达强度参与人脑星形细胞瘤恶性行为的调控。
【关键词】星形细胞瘤;整合素;免疫组化
Expressionpatternsofintegrinα6、β1 subunitinthe humanbrainastrocytoma
FENG Bing,LIN Zhi xiong,CHANG Wen hai,et al.The People’ s Hospital of Jiaozuo,Jiaozuo 454002,P.R.China
【Abstract】 Objective To explore expression patterns of integrin α6、β1 subunit in the human brain astrocytoma.Methods To examine the expression of integrin α6、β1 subunit in 42 cases of human brain astrocytoma specimens by immunohistochemistry.Results In the human brain astrocytoma specimens,integrin subunit positive staining was localized mainly in the glioma cells and some in blood vessel endothelial cells.The expression of integrin α6 subunit with histological grade were significantly decreased.The expression of integrin β1 subunit with histological grade were significantly increased.Low level and high level group showed a significant difference in expression(P<0.05).Conclusion The expression of integrin α6、β1 subunit in the human brain astrocytoma control its m alignant behavior.
【Key words】 Astrocytoma;Integrin;Immunohistochemistry
整合素由18种α亚基和8种β亚基通过非共价键组成的异构二聚体,α亚基与β亚基组合可形成20多种不同形式的整台素分子。目前国内外多数研究认为整合素在人脑星形细胞瘤中的表达可作为反映人脑星形细胞瘤细胞侵袭能力的指标,但能否作为与人脑星形细胞瘤恶性程度相关联的指标,尚无定论,同时对于整合素的研究中主要是针对α、β亚基的异构二聚体进行,对相应的亚基作为对象研究则较少。笔者采用免疫组化方法分析整合素α6、β1亚基在不同病理级别的脑星形细胞瘤中的表达情况,现报告如下。
1 资料和方法
1.1 临床资料 收集福建医科大学附属第一医院神经外科1999~2001年手术切除并经病理检查证实的人脑星形细胞瘤石蜡组织标本42例,其中男25例、女17例,年龄4~70岁、平均37.45岁。参照1999年WHO神经系统肿瘤分类、分级标准,其中星形细胞瘤Ⅰ级10例,Ⅱ级15例,Ⅲ级11例,Ⅳ级6例。
1.2 方法
1.2.1 检测方法 所有组织标本一经取下立即用10%福尔马林固定,常规石蜡包埋,实验时选取典型蜡块作2~4 μm厚连续切片,1张作HE染色用于重新确认病理结果,其余切片作免疫组化染色。羊抗人整合素α6、β1多克隆抗体为Santa Cruz产品,SP超敏免疫组化试剂盒购自福州迈新公司。整合素α6、β1多克隆抗体工作浓度为1∶100,采用SP法,操作步骤严格按照试剂盒要求进行,以PBS代替一抗作为阴性对照。
1.2.2 结果判定 整合素α6、β1亚基阳性染色定位于星形细胞瘤的胞浆和胞膜,部分血管内皮细胞亦可见染色。随机选择5个高倍视野(400×),阳性肿瘤细胞数≥5个,即为染色阳性。根据肿瘤细胞染色程度及肿瘤细胞染色百分率进行评分:“”示未见阳性着色细胞,“+”示着色淡或着色细胞≤10% ,“++”示着色适中或着色细胞占11%~50%,“+++”示着色深或着色细胞≥51%
1.2.3 统计学方法 根据实验资料要求,应用SPSS11.5统计软件包进行统计学处理,两样本阳性率的比较使用卡方检验,成组设计两个独立样本比较使用秩和检验(Mann Whitney法),以P<0.05作为有统计学意义。
2 结果
2.1 整合素α6、β1亚基的表达见表1。由表1可见,整合素α6在不同级别星形细胞瘤中的阳性表达率和表达强度相比较,具有统计学差异(P值分别为0.007和0.030),整合素β1在不同级别星形细胞瘤中的阳性表达率和表达强度相比较,具有统计学差异(P值分别为0.046和0.003)。所有染片背景着色清晰,阴性对照不着色,阳性产物为棕黄色颗粒。整合素α6亚基的染色强度与肿瘤的恶性程度相关,星形细胞瘤恶性级别越低,细胞阳性比例升高,染色程度越深,而整合素β1亚基则与之相反,星形细胞瘤恶性级别越高,细胞阳性比例升高,染色程度越深。
表1
整合素α6、β1亚基在星形细胞瘤中的表达强度与病理级别的关系
病理级别例数
整合素α6亚基的表达强度整合素β1亚基的表达强度
阴性低强度高强度阳性率
阴性低强度高强度阳性率
低级别(Ⅰ~Ⅱ级)2501411100%811664%
高级别(Ⅲ~Ⅳ级)175△7570.59%△1△51194.12%△
注:与低级别组比较,△P<0.05
3 讨论
整合素家族作为重要的跨膜表达蛋白,在信号传导中起着重要作用,可参与细胞内外信息的双向传递过程:① “外向内”的信号传导,即整合素与细胞外基质(ECM) 中的相应配体结合后,将细胞外信号传向细胞内;② “内向外”的信号传导,即细胞内的分子生物学变化可以调节整合素与其相应的ECM配体的结合力。整合素在信号传导通路中所起到的独特衔接作用能够介导细胞与细胞、细胞与ECM之间的粘附作用,目前被认为与肿瘤细胞的增殖、凋亡、分化、移动、侵袭和转移有着密切的联系。恶性肿瘤细胞的发生、侵袭和转移等恶性特征与整合素之间有着密切的关系,细胞表面某些整合素受体的改变与肿瘤恶性程度之间存在一定的联系,并且能够作为判断预后的可靠因素[1]。
整合素α6亚基在肿瘤生长、侵袭过程中所起的作用目前仍存在着较大地争议。Clarke等[2]对直肠癌进行研究发现,整合素α6亚基可使肿瘤细胞的生长滞留于G1期,进而发挥其促进肿瘤细胞凋亡的作用,表明整合素α6亚基的表达对肿瘤细胞的生长表现出一定的抑制作用。也有学者通过实验研究得出截然不同的结果,Previtali等[3]在对鼠胶质瘤模型研究后发现整合素α6亚基在胶质瘤增殖活跃区域有较高的表达,整合素α6亚基对于胶质瘤细胞生长具有促进作用。由于以上实验是通过体外肿瘤细胞株或动物模型所获得的,而实验之间存在着肿瘤细胞的异质性和ECM的特应性,不同的实验方法就可能获得不同的结论。本研究表明整合素α6亚基在肿瘤细胞上随着脑星形细胞瘤病理级别的增高而明显降低,高级别、低级别之间的表达强度有显著性差异。这与前者的研究结果基本一致,提示整合素α6亚基具有抑制人脑星形细胞瘤的恶性生物学特性的功能。对于星形细胞瘤细胞运动的影响,整合素α6亚基所具有的促进粘附作用可使从瘤体中脱落的肿瘤细胞局限于瘤体内ECM成分中的作用,进而实现其抑制肿瘤细胞运动、侵袭的作用。本研究还通过免疫组化定位发现,整合素α6亚基亦可表达于血管内皮细胞,也可能抑制血管内皮细胞运动,使其局限于ECM之中,从而抑制肿瘤新生血管形成的作用相关。
星形细胞瘤向周围组织侵袭的能力可通过对整合素β1亚基的拮抗作用而得到一定程度的抑制[4],整合素β1亚基拮抗剂的使用可明显减少VEGF诱导的新生血管形成[5],本研究结果表明整合素β1亚基随着脑星形细胞瘤病理级别的增高,肿瘤细胞整合素β1亚基的阳性表达率明显增高,高级别组、低级别组之间表达强度有显著性差异,提示整合素β1亚基与人脑星形细胞瘤的恶性生物学特性有密切关系。本研究通过对整合素β1亚基的免疫组化定位发现,整合素β1亚基不仅表达于星形细胞瘤细胞,而且同时表达于血管内皮细胞,可能类似于整合素αv亚基的表达,同样具有促进肿瘤新生血管形成的作用相关,说明整合素β1亚基对于人脑星形细胞瘤的恶性演进起着促进作用。
本研究表明星形细胞瘤细胞整合素α6、β1亚基在人脑星形细胞瘤的恶性演进起着主要作用。对于脑星形细胞瘤的治疗以单独整合素亚基作为抑制靶点是实现不了理想的治疗目的,只有多种整合素亚基拮抗剂的同时使用才能够达到预期治疗效果,为临床提供分子靶向治疗的新思路。
参考文献
[1] Guo HB,Lee I,Kamar M,et al.Aberrant N glycosylation of beta1 integrin causes reduced alpha5beta1 integrin clustering and stimulates cell migration.Cancer Res,2002,62(23):6837 6845.
[2] Clarke AS,Lotz MM,Chao C,et al.Activation of the p21 pathway of growth arrest and apoptosis by the beta 4 integrin cytoplasmic domain.J Biol Chem,1995,270(39):22673 22676.
[3] Previtali SC,Quattrini A,Pardini CL,et al.Laminin receptor alpha6beta4 integrin is highly expressed in ENU induced glioma in rat.Glia,1999,26(1):55 63.
[4] Tysnes BB,Haugland HK,Bjerkvig R.Epidermal growth factor and laminin receptors contribute to migratory and invasive properties of gliomas.Invasion Metastasis,1997,17(5):270 280.
[5] Senger DR,Claffey KP,Benes JE,et al.Angiogenesis promoted by vascular endothelial growth factor: regulation through alpha1beta1 and alpha2beta1 integrins.Proc Natl Acad Sci U S A,1997,94(25):13612 13617.
【关键词】星形细胞瘤;整合素;免疫组化
Expressionpatternsofintegrinα6、β1 subunitinthe humanbrainastrocytoma
FENG Bing,LIN Zhi xiong,CHANG Wen hai,et al.The People’ s Hospital of Jiaozuo,Jiaozuo 454002,P.R.China
【Abstract】 Objective To explore expression patterns of integrin α6、β1 subunit in the human brain astrocytoma.Methods To examine the expression of integrin α6、β1 subunit in 42 cases of human brain astrocytoma specimens by immunohistochemistry.Results In the human brain astrocytoma specimens,integrin subunit positive staining was localized mainly in the glioma cells and some in blood vessel endothelial cells.The expression of integrin α6 subunit with histological grade were significantly decreased.The expression of integrin β1 subunit with histological grade were significantly increased.Low level and high level group showed a significant difference in expression(P<0.05).Conclusion The expression of integrin α6、β1 subunit in the human brain astrocytoma control its m alignant behavior.
【Key words】 Astrocytoma;Integrin;Immunohistochemistry
整合素由18种α亚基和8种β亚基通过非共价键组成的异构二聚体,α亚基与β亚基组合可形成20多种不同形式的整台素分子。目前国内外多数研究认为整合素在人脑星形细胞瘤中的表达可作为反映人脑星形细胞瘤细胞侵袭能力的指标,但能否作为与人脑星形细胞瘤恶性程度相关联的指标,尚无定论,同时对于整合素的研究中主要是针对α、β亚基的异构二聚体进行,对相应的亚基作为对象研究则较少。笔者采用免疫组化方法分析整合素α6、β1亚基在不同病理级别的脑星形细胞瘤中的表达情况,现报告如下。
1 资料和方法
1.1 临床资料 收集福建医科大学附属第一医院神经外科1999~2001年手术切除并经病理检查证实的人脑星形细胞瘤石蜡组织标本42例,其中男25例、女17例,年龄4~70岁、平均37.45岁。参照1999年WHO神经系统肿瘤分类、分级标准,其中星形细胞瘤Ⅰ级10例,Ⅱ级15例,Ⅲ级11例,Ⅳ级6例。
1.2 方法
1.2.1 检测方法 所有组织标本一经取下立即用10%福尔马林固定,常规石蜡包埋,实验时选取典型蜡块作2~4 μm厚连续切片,1张作HE染色用于重新确认病理结果,其余切片作免疫组化染色。羊抗人整合素α6、β1多克隆抗体为Santa Cruz产品,SP超敏免疫组化试剂盒购自福州迈新公司。整合素α6、β1多克隆抗体工作浓度为1∶100,采用SP法,操作步骤严格按照试剂盒要求进行,以PBS代替一抗作为阴性对照。
1.2.2 结果判定 整合素α6、β1亚基阳性染色定位于星形细胞瘤的胞浆和胞膜,部分血管内皮细胞亦可见染色。随机选择5个高倍视野(400×),阳性肿瘤细胞数≥5个,即为染色阳性。根据肿瘤细胞染色程度及肿瘤细胞染色百分率进行评分:“”示未见阳性着色细胞,“+”示着色淡或着色细胞≤10% ,“++”示着色适中或着色细胞占11%~50%,“+++”示着色深或着色细胞≥51%
1.2.3 统计学方法 根据实验资料要求,应用SPSS11.5统计软件包进行统计学处理,两样本阳性率的比较使用卡方检验,成组设计两个独立样本比较使用秩和检验(Mann Whitney法),以P<0.05作为有统计学意义。
2 结果
2.1 整合素α6、β1亚基的表达见表1。由表1可见,整合素α6在不同级别星形细胞瘤中的阳性表达率和表达强度相比较,具有统计学差异(P值分别为0.007和0.030),整合素β1在不同级别星形细胞瘤中的阳性表达率和表达强度相比较,具有统计学差异(P值分别为0.046和0.003)。所有染片背景着色清晰,阴性对照不着色,阳性产物为棕黄色颗粒。整合素α6亚基的染色强度与肿瘤的恶性程度相关,星形细胞瘤恶性级别越低,细胞阳性比例升高,染色程度越深,而整合素β1亚基则与之相反,星形细胞瘤恶性级别越高,细胞阳性比例升高,染色程度越深。
表1
整合素α6、β1亚基在星形细胞瘤中的表达强度与病理级别的关系
病理级别例数
整合素α6亚基的表达强度整合素β1亚基的表达强度
阴性低强度高强度阳性率
阴性低强度高强度阳性率
低级别(Ⅰ~Ⅱ级)2501411100%811664%
高级别(Ⅲ~Ⅳ级)175△7570.59%△1△51194.12%△
注:与低级别组比较,△P<0.05
3 讨论
整合素家族作为重要的跨膜表达蛋白,在信号传导中起着重要作用,可参与细胞内外信息的双向传递过程:① “外向内”的信号传导,即整合素与细胞外基质(ECM) 中的相应配体结合后,将细胞外信号传向细胞内;② “内向外”的信号传导,即细胞内的分子生物学变化可以调节整合素与其相应的ECM配体的结合力。整合素在信号传导通路中所起到的独特衔接作用能够介导细胞与细胞、细胞与ECM之间的粘附作用,目前被认为与肿瘤细胞的增殖、凋亡、分化、移动、侵袭和转移有着密切的联系。恶性肿瘤细胞的发生、侵袭和转移等恶性特征与整合素之间有着密切的关系,细胞表面某些整合素受体的改变与肿瘤恶性程度之间存在一定的联系,并且能够作为判断预后的可靠因素[1]。
整合素α6亚基在肿瘤生长、侵袭过程中所起的作用目前仍存在着较大地争议。Clarke等[2]对直肠癌进行研究发现,整合素α6亚基可使肿瘤细胞的生长滞留于G1期,进而发挥其促进肿瘤细胞凋亡的作用,表明整合素α6亚基的表达对肿瘤细胞的生长表现出一定的抑制作用。也有学者通过实验研究得出截然不同的结果,Previtali等[3]在对鼠胶质瘤模型研究后发现整合素α6亚基在胶质瘤增殖活跃区域有较高的表达,整合素α6亚基对于胶质瘤细胞生长具有促进作用。由于以上实验是通过体外肿瘤细胞株或动物模型所获得的,而实验之间存在着肿瘤细胞的异质性和ECM的特应性,不同的实验方法就可能获得不同的结论。本研究表明整合素α6亚基在肿瘤细胞上随着脑星形细胞瘤病理级别的增高而明显降低,高级别、低级别之间的表达强度有显著性差异。这与前者的研究结果基本一致,提示整合素α6亚基具有抑制人脑星形细胞瘤的恶性生物学特性的功能。对于星形细胞瘤细胞运动的影响,整合素α6亚基所具有的促进粘附作用可使从瘤体中脱落的肿瘤细胞局限于瘤体内ECM成分中的作用,进而实现其抑制肿瘤细胞运动、侵袭的作用。本研究还通过免疫组化定位发现,整合素α6亚基亦可表达于血管内皮细胞,也可能抑制血管内皮细胞运动,使其局限于ECM之中,从而抑制肿瘤新生血管形成的作用相关。
星形细胞瘤向周围组织侵袭的能力可通过对整合素β1亚基的拮抗作用而得到一定程度的抑制[4],整合素β1亚基拮抗剂的使用可明显减少VEGF诱导的新生血管形成[5],本研究结果表明整合素β1亚基随着脑星形细胞瘤病理级别的增高,肿瘤细胞整合素β1亚基的阳性表达率明显增高,高级别组、低级别组之间表达强度有显著性差异,提示整合素β1亚基与人脑星形细胞瘤的恶性生物学特性有密切关系。本研究通过对整合素β1亚基的免疫组化定位发现,整合素β1亚基不仅表达于星形细胞瘤细胞,而且同时表达于血管内皮细胞,可能类似于整合素αv亚基的表达,同样具有促进肿瘤新生血管形成的作用相关,说明整合素β1亚基对于人脑星形细胞瘤的恶性演进起着促进作用。
本研究表明星形细胞瘤细胞整合素α6、β1亚基在人脑星形细胞瘤的恶性演进起着主要作用。对于脑星形细胞瘤的治疗以单独整合素亚基作为抑制靶点是实现不了理想的治疗目的,只有多种整合素亚基拮抗剂的同时使用才能够达到预期治疗效果,为临床提供分子靶向治疗的新思路。
参考文献
[1] Guo HB,Lee I,Kamar M,et al.Aberrant N glycosylation of beta1 integrin causes reduced alpha5beta1 integrin clustering and stimulates cell migration.Cancer Res,2002,62(23):6837 6845.
[2] Clarke AS,Lotz MM,Chao C,et al.Activation of the p21 pathway of growth arrest and apoptosis by the beta 4 integrin cytoplasmic domain.J Biol Chem,1995,270(39):22673 22676.
[3] Previtali SC,Quattrini A,Pardini CL,et al.Laminin receptor alpha6beta4 integrin is highly expressed in ENU induced glioma in rat.Glia,1999,26(1):55 63.
[4] Tysnes BB,Haugland HK,Bjerkvig R.Epidermal growth factor and laminin receptors contribute to migratory and invasive properties of gliomas.Invasion Metastasis,1997,17(5):270 280.
[5] Senger DR,Claffey KP,Benes JE,et al.Angiogenesis promoted by vascular endothelial growth factor: regulation through alpha1beta1 and alpha2beta1 integrins.Proc Natl Acad Sci U S A,1997,94(25):13612 13617.