miR—196a在下咽鳞状细胞癌血浆中的表达及其临床意义

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  [摘要] 目的 探讨miR-196a在下咽鳞状细胞癌(HSCC)患者血浆中的表达水平及其与下咽癌临床因素的关系,明确miR-196a的诊断价值及临床意义。 方法 利用57例临床确诊HSCC患者血浆配对样本,健康体检者血浆样本50例,从血浆标本中提取总RNA,应用实时荧光定量PCR(quantitative real time PCR,qRT-PCR)方法检测miR-196a在血浆中的表达水平,收集57例HSCC患者病理、临床资料,统计分析血浆miR-196a水平和临床病理特征的关系。构建受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC),探讨血浆miR-196a的诊断价值。结果 在HSCC患者中术前miR-196a的水平9.11(5.69,12.43)显著高于术后12.69(9.16,14.84)及健康体检者12.85(11.18,14.91)(P<0.01);血浆标本中HSCC患者术后miR-196a水平与健康体检者比较无显著差异(P>0.05)。miR-196a血浆中的表达水平和分化程度(P<0.05)、淋巴结转移(P<0.01)、临床分期(P<0.05)有显著相关性;与年龄、吸烟史无关(P>0.05)。ROC曲线下面积为0.755,截断(cut-off)值为△Ct=10.84,95%CI:0.66~8.85 (P<0.01)。结论 血浆miR-196a血浆表达水平与HSCC患者的肿瘤分期、淋巴结转移、病理类型等若干临床特征相关。miR-196a有望作为HSCC微创诊断分子标志物。
  [关键词] miRNA;下咽癌;肿瘤标志物;诊断
  [中图分类号] R759.63 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701(2015)03-0011-05
  下咽癌是耳鼻喉科常见恶性肿瘤之一,发病率有逐年上升趋势,其中约95%为下咽鳞状细胞癌(hypopharyngeal squamous cell carcinoma,HSCC),多发生在梨状窝、下咽后壁及环后区[1,2]。下咽癌起病隐匿,早期难以发现,多数下咽癌患者发现时已伴随肿瘤浸润、颈部淋巴结转移,甚至远处转移,预后较差,主要治疗方法包括手术、放化疗、分子靶向药物治疗[2]。术后患者发音、吞咽功能均受到不同程度影响,5年生存率约31.4%[3]。因此,下咽癌患者的早期诊断,对患者的预后及生活质量影响起着至关重要的作用。但是目前没有可靠的分子标志物诊断下咽癌及预测肿瘤转移,故探索下咽癌诊断分子标志物十分重要。
  通过分子生物学研究探索下咽癌的分子机制,为下咽癌的病因研究及诊治提供了新方向。微小RNA(miRNA) 是一种内源性长度为22~25 nt的非编码RNA,它可以通过特异性地与癌基因或者抑癌基因结合,在转录及转录后水平调控基因表达[4-5],许多研究证明miRNA参与了肿瘤细胞增殖、分化、凋亡过程[4]。Mitchell等通过实验证明miRNA能够在血浆和血清中稳定存在,随后大量研究者证明miRNA可以作为潜在的肿瘤诊断和预后评价的血液标志物[6-8]。本研究通过检测下咽鳞状细胞癌(hypopharyngeal squamous cell carcinoma,HSCC)患者及健康体检者外周血中的miR-196a的水平,探讨其在下咽癌的诊断中的作用。
  1资料与方法
  1.1 一般资料
  收集2012年1月~2013年11月李惠利医院经手术切除的57例下咽癌手术患者和50例健康体检者血浆标本。下咽癌标本来源均为男性,病理诊断为HSCC;年龄43~81岁,平均60.1岁;术后病理按2002年UICC标准判断下咽癌分期,组织类型及分化程度均由2名以上高年资病理医师确诊。57例下咽癌患者均无慢性肝病及肝、肾功能不全史。术前均未进行放化疗,其中淋巴结转移患者43例,影像学检查未见有明显的其他器官转移灶。健康体检人群无肿瘤病史,年龄40~79岁,平均60.5岁。下咽癌患者和健康查体人群的年龄、性别无统计学差异(P>0.05)。所有入组者均签署知情同意书,并经过医院伦理委员会批准。
  1.2 试剂与仪器
  MX3005P型全自动荧光定量PCR仪(Stratagene, USA)、NanoDrop2000分光光度计、Trizol LS 裂解液(Invitrogen, USA)、miScript Ⅱ逆转录反应试剂盒(miScript HiSpec Buffer, miScript Reverse Transcriptase Mix)(Qiagen,德国)、miR-196a 10×miScript Primer Assay(Qiagen,德国),Hs_RNU6B_2 miScript Primer Assay(Qiagen,德国)、定量PCR反应试剂盒(Qiagen,德国)。
  1.3 标本采集
  下咽癌患者的术前血液标本均在术前收集,术后1周收集空腹血液标本。收集后置于ETDA抗凝管中,所有血液自收集至处理时间不超过2 h。血液样本在4℃下、3 000 r/min离心10 min;取上层血浆置于新的1.5 mL无RNA酶的离心管中,随后在4℃下、12 000 r/min 离心10 min,获取的血浆于 -80℃冰箱深度保存。
  1.4 总RNA的提取
  将临床标本从超低温冰箱中取出,取250 μL血浆置于2 mL离心管中并加入750 μL Trizol LS,反复吹打混匀,在4℃离心机中,12 000 r/min离心10 min后,吸取上清置于1.5 mL去RNA酶离心管中,加入200 μL三氯甲烷,旋涡震荡20 s,然后在4 ℃,12 000 r/min离心15 min后吸取上层水相,加入600 μL异丙醇静置,4℃,12 000 r/min离心15 min,弃上清。加入1 mL 75%酒精,再次混匀。4℃,12 000 r/min离心5 min,弃上清。置于室外干燥 10 min,加入12 μL DEPC水溶解RNA并置于冰上备用。用NanoDrop 2000测定RNA浓度及OD值,OD260/OD280值在1.8~2.0之间的RNA样品可用于逆转录反应。   1.5 实时荧光定量PCR
  按照逆转录miScript II Reverse Transcription (RT)试剂盒说明书,将1 μg RNA加入逆转录反应体系转录为cDNA。反应条件为37℃ 1 h,95℃ 5 min。逆转录成功完成后,加入100 μL DEPC水备用。用5 μL cDNA为模板按照miScript SYBR Green PCR试剂盒说明书加入10 μL 2×QuantiTect SYBR Green PCR混合物、1 μL 10×miScript通用引物、1 μL特异性引物、3 μL DEPC水配制20 μL反应体系。采用实时荧光定量PCR技术检测特异性miRNA的表达水平,反应条件为:95℃预变性15 min,94 ℃变性15 s,60℃退火30 s,70℃延伸30 s,实验重复3次。实验结果用阈值循环数Ct(Cycle threshold)来表示,并采用U6小RNA为内参消除标本误差,实验引物均由Qiagen公司设计合成。特异性miRNA的相对表达水平用△Ct值表示,通过Mx3005P PCR System测出每个样品的Ct值,通过公式:△Ct=(CtmiRNA-CtU6)计算△Ct值,△Ct值越高说明样本中表达水平越低。
  1.6 统计学处理
  采用SPSS17.0 统计学软件,数据均以中位数和四分位数间距表示,本文实验数据样本间变异偏大,故两配对样本组间比较采用Wilcoxon 秩和检验,临床因素相关分组比较采用Mann-Whitney U秩和检验,P<0.05为差异有统计学意义。构建受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve, ROC),评价miR-196a的诊断价值。
  2 结果
  2.1 实时荧光定量PCR法检测miR-196a表达水平
  HSCC患者术前血浆中miR-196a水平9.11(5.69, 12.43)显著高于术后1周表达水平12.69(9.16,14.84)(图1),差异有统计学意义(u=-4.57,P<0.01)。同时,收集50例健康体检者血浆标本并检测miR-196a的表达水平发现,HSCC患者术前血浆中miR-196a水平亦显著高于正常体检者水平12.85(11.18,14.91)(u=-4.53,P<0.01)(图2)。患者术后1周血浆中miR-196a的表达水平降至和正常人群血浆水平无显著性差异(u=-0.69,P>0.05)。
  图 1 下咽癌患者术前血浆miR-196a水平明显高于术后(P<0.01)
  图2 下咽癌患者术前血浆miR-196a水平显著高于健康体检人群(P<0.01)
  2.2 下咽癌外周血血浆中miR-196a水平与临床资料相关性分析
  HSCC患者血浆miR-196a的水平与年龄(u=-0.36, P>0.05)、吸烟史(u=-0.60,P>0.05)等临床因素无关,差异无统计学意义。HSCC患者血浆miR-196a水平与其淋巴结转移相关(u=-3.78,P<0.01),淋巴结转移组miR-196a 血浆中的表达水平显著高于无淋巴结转移组。在中低分化组中miR-196a血浆中的表达水平显著高于高分化组(u=-2.49,P<0.05),且Ⅰ、Ⅱ期患者血浆中miR-196a显著低于Ⅲ、Ⅳ期患者(u=-2.13,P<0.05)。见表1。
  表1 下咽癌病例临床特征与miR-196a水平的相关分析
  2.3 miR-196a对下咽鳞状细胞癌的诊断价值
  通过构建ROC曲线并计算CI,探讨miR-196a能否作为HSCC的诊断标志物的意义。ROC曲线下面积为0.755, cut-off值为10.84,95%CI为0.66~8.85(P<0.01),见封三图2。
  3 讨论
  血液检测是患者住院检查中的常规检测项目,血液标本较组织标本更易于采集,且创伤小。甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)、糖蛋白抗原153(CA-153)等血液肿瘤标志物已广泛用于临床。有研究证明miRNA 可与肿瘤相关靶基因的3’非编码区(untranslated regions,3’UTRs)结合并在转录水平使其降解,调节相关基因的表达,从而影响肿瘤发生、发展过程[9]。许多miRNA发挥着癌基因或者抑癌基因的作用[6-8],并逐渐被用于肿瘤诊断并成为预后和疗效评估的潜在标志物[10]。通过检测血浆中miRNA等肿瘤标志物的表达水平,有利于为肿瘤早期筛查、诊断提供依据。
  下咽癌发病率呈现上升趋势,此病起病隐匿,病理类型多为中低分化鳞状细胞癌。肿瘤的病理分期、临床分期、淋巴结转移程度是影响下咽癌预后的重要因素。许多miRNA参与下咽癌的发生、发展、转移过程[11]。Orosz等[12]通过miRNA基因芯片技术构建下咽癌的miRNA表达谱,并证明miR-21、miR-143、miR-155在下咽癌中显著高表达。Hsu等[13]收集包括HSCC在内的头颈部鳞状细胞癌的血浆标本后检测发现miR-21水平在术前血浆标本中较高,且显著高于术后血浆标本和健康对照组,提示miR-21是头颈鳞状细胞癌的新型的生物标志物。同时Liu等[14]发现miR-21可以通过抑制PTEN基因表达参与下咽癌的发生过程。还有研究显示miR-504、miR-451a在HSCC中发挥着抑癌基因的作用[15,16]。
  miR-196a由MIR-196A1(17q21.32,RP11基因)和MIR-196A2(12q13.13,HOX基因簇)基因转录并加工形成成熟的miRNA。许多研究表明miR-196a在恶性肿瘤中高表达,如食道癌、胰腺癌、结肠癌、肺癌等[17-19]。Luthra等[17]实验证明miR-196a在包括食道癌、子宫内膜癌、乳腺癌等在内的12种细胞系中高表达,通过抑制miR-196a的表达后,发现与细胞增殖、凋亡有关的膜联蛋白A1和miR-196a的表达呈负相关。Slater等[20]通过对胰腺癌患者外周血中miR-196a的检测发现,miR-196a在术前血中表达上调,肿瘤切除术后降至正常水平。Saito等[21]通过基因芯片技术筛选出喉癌组织标本的miRNA芯片表达谱发现,miR-196a在喉癌组织标本中高表达,通过大样本实验验证芯片结果,并进一步研究证实miR-196a参与了喉癌细胞的增殖过程。目前关于血液中检测miR-196a的相关研究不多,且尚缺乏miR-196a和下咽癌关系的研究,因此本研究结合病理临床因素分析miR-196a在血浆中的水平和下咽癌之间的关系并研究其诊断价值。   本研究表明,下咽癌术前血浆miR-196a水平明显高于术后,且显著高于健康体检者血浆水平。通过构建ROC曲线分析miR-196a的诊断价值发现,ROC曲线下面积达0.755。吸烟是导致头颈部肿瘤的致病因素之一[22],肿瘤的临床分期、淋巴结转移及分化程度往往影响肿瘤患者的预后,因此本研究结合以上临床因素进行相关性分析表明,血浆miR-196a水平和肿瘤的分期相关,晚期下咽癌血浆标本中的表达量显著高于早期下咽癌患者血浆中miR-196a的水平(P<0.05)。研究进一步表明,合并淋巴结转移的患者血浆中miR-196a水平也显著提高(P<0.01),且中-低分化下咽鳞状细胞癌患者中miR-196a较高分化患者高表达(P<0.05)。表明miR-196a可能是下咽鳞状细胞癌的癌基因,miR-196a可能参与了肿瘤发生、发展的生物学过程。
  目前尚无特异性的下咽癌血液诊断标志物,本研究将为今后下咽鳞状细胞癌的诊断标志物的研究奠定基础,并为进一步探讨下咽癌发生的分子生物学机制提供理论依据,miR-196a有望成为下咽癌诊断的潜在标志物和基因治疗靶点。
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  (收稿日期:2014-10-28)
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