前列腺增生组织中细胞凋亡调控基因的表达
作者：谢庆祥 汪鸿 林福地 裴发光 缪友仁 李金雨
单位：谢庆祥 汪鸿 缪友仁 李金雨(解放军第175中心医院泌尿外科 福建漳州，363000)；林福地(解放军第175中心医院病理科)；裴发光(解放军第175中心医院儿科实验室)
关键词：前列腺增生症；细胞凋亡；基因表达调控
临床泌尿外科杂志000713摘要 目的：探讨细胞凋亡调控基因在良性前列腺增生症(BPH)发病中作用。方法：应用免疫组织化学结合计算机图像分析方法检测18例正常前列腺(NP)和62例BPH组织中bcl-2、bax、Fas和白细胞介素-1 β转化酶(ICE)表达。结果：上述4种蛋白均主要分布于上皮细胞。BPH上皮细胞的bcl-2表达显著高于NP，而其他3种蛋白表达均显著低于NP。BPH的上皮面积百分比与bax和ICE表达之间均呈负相关，而与bcl-2/bax比值呈正相关。BPH的Fas表达与bcl-2表达和bcl-2/bax比值之间均呈负相关。结论：多种细胞凋亡调控基因参与BPH尤其是其上皮细胞增生的发生发展过程。
, 百拇医药
The expressions and significance of bcl-2,bax,Fas and ICE in BPH
XIE Qing-xiang WANG Hong MIAO You-ren LI Jin-yu
(Department of Urology,the 175th Hospital of PLA,Zhangzhou,Fujian,363000)
LIN Fu-di
(Department of Pathology,the 175th Hospital of PLA)
PEI Fa-guang
(Paediatric laboratory,the 175th Hospital of PLA)
, 百拇医药
Abstract Purpose:To investigate the expressions of apoptosis regulatory proteins bcl-2,bax,Fas and interleukin- 1 β converting enzyme (ICE) in human prostatic tissues and their roles in the pathogenesis of benign prostatic hyperplasis (BPH).Methods:The immunohistochemitry conbined computer-assisted image analysis were adopted to examine four proteins in 18 normal prostatic tissues (NP)and 62 specimens with BPH.Results:The immunostaining of four proteins predominantly located in epithelium of prostates.The epithelial expression of bcl-2 in BPH was statistically higher than that in NP, while the epithelial expression of bax, Fas and ICE in BPH were statistically lower than those in NP,respectively. The proportion of epithelial area in BPH was negatively related to bax expression and ICE expression, respectively.However,the proportion of epithelial area in BPH was closely associated with the ratio of bcl-2 expression to bax expression.The expression of Fas in BPH existed negative relationships between bcl-2 expression and the ratio of bcl-2 expression to bax expression,respectively.Conclusions:Abnormal expressions and regulations of apoptosis regulatory genes play important roles in the development and progression of BPH,especially in epithelial hyperplasia.
, 百拇医药
Key words Benign prostaic hyperplasia Apoptosis Gene expression regulation
前列腺增生症(BPH)的发病机制尚未完全阐明，细胞凋亡在BPH的发生发展过程中的作用已为人们初步认识〔1，2〕。但对于BPH的细胞凋亡分子调控机制目前了解较少。本组应用免疫组织化学结合计算机图像分析方法检测凋亡抑制基因bcl-2和凋亡诱导基因bax、Fas以及白细胞介素-1β转化酶(ICE)在前列腺组织中的表达并探讨其意义。
1 材料与方法
组织标本：62例BPH，年龄51～80岁，平均64.3岁。均为耻骨上经膀胱前列腺切除标本。18例正常前列腺(NP)作为对照。石蜡包埋，切片厚4 μm。所有标本均常规H-E染色，经病理组织学证实。
免疫组织化学采用SP方法。bcl-2、bax、Fas和ICE均为兔抗多克隆抗体，稀释度均为1∶100。DAB显色，苏木素复染。PBS替代一抗作为阴性对照。计算机图像分析：应用医学真彩色图像处理系统进行定量分析。每张切片随机测量5～10个视野。H-E染色切片(×100)，分别计算间质、上皮和腺腔所占的面积百分比。免疫组织化学染色切片(×400)，分别测定bcl-2、bax、Fas和ICE在上皮组织中的阳性面积百分比。
, 百拇医药
相关分析：将NP和BPH的上皮组织中4种蛋白定量表达及bcl-2/bax比值的指标分别与上皮面积百分比、腺腔面积百分比和腺腔/上皮面积比进行相关分析。
统计学方法：两样本比较采用t检验和直线相关回归分析。
2 结果
4种蛋白主要分布于上皮细胞中，部分间质细胞中也可见bcl-2和bax阳性染色。NP和BPH的上皮组织中4种蛋白定量表达(阳性面积百分比)及bcl-2/bax比值见表1。
将表中各指标分别与各自组织的上皮面积百分比、腺腔面积百分比和腺腔上皮面积比进行直线相关分析结果显示，NP和BPH组织中各指标与腺腔面积百分比和腺腔/上皮面积比之间无相关性(P>0.05)；NP的上皮面积百分比与组织中各指标之间亦无相关性(P>0.05)；BPH的上皮面积百分比与bax(r=-0.348)、ICE(r=-0.356)和bcl-2/bax比值(r=0.329)之间均有显著相关性(P<0.01)，而与bcl-2和Fas表达之间均无相关性(P>0.05)。各指标之间相关分析，发现仅BPH组织中Fas与bcl-2(r=-0.261,P<0.05)和Fas与bcl-2/bax比值(r=-0.338,P<0.01)之间呈负相关，其余之间均无相关性(P>0.05)。
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表1 bcl-2、bax、Fas和ICE在前列腺上皮组织中表达及bcl-2/bax比值的结果
±s 组织
例数
bcl-2
bax
Fas
ICE
bcl-2/bax
NP
18
8.3±4.9
11.8±4.7
, 百拇医药
16.5±6.6
11.2±4.6
0.84±0.78
BPH
62
13.5±6.1
8.4±4.5
9.5±5.4
7.5±4.1
1.43±1.00
P值
<0.001
, 百拇医药
<0.001
<0.001
<0.005
<0.05
3 讨论
Fas是一种属于神经生长因子受体超家族成员的膜受体蛋白，在细胞凋亡过程中起信号传导作用，诱导表达Fas蛋白的细胞发生凋亡〔3〕。研究已显示Fas能够介导前列腺癌细胞凋亡〔4〕，但它在BPH组织中的作用目前尚不清楚。本组结果显示，Fas主要位于上皮细胞，这与其他报道基本一致〔5〕，提示Fas可能主要与上皮细胞凋亡有关。BPH组织中Fas表达显著低于NP组织，提示由于Fas表达减少而导致前列腺上皮细胞凋亡减少，进而促使上皮细胞增生，表明Fas参与BPH的发生过程。本组中BPH的Fas表达与上皮细胞面积之间虽呈负相关，但无统计学意义，推测Fas单因素作用对BPH的上皮细胞增生的影响是有限。
, 百拇医药
ICE是一种胱氨酸蛋白酶家族成员，研究表明ICE可介导多种细胞凋亡，是细胞凋亡的主要调节者及执行者〔6〕。虽然有作者对前列腺癌和增生组织中ICE进行研究，但由于缺乏正常的对照〔5〕，难以全面阐述其作用。本组结果显示，ICE主要分布于前列腺上皮细胞，而间质细胞仅偶见表达。鉴于ICE在细胞凋亡的信号传导途径中处于“下游”位置，因此ICE分布特点进一步表明前列腺细胞凋亡主要发生在上皮细胞，其他研究也报道了类似结果〔7〕。本组结果同时显示，ICE在BPH组织中表达较NP显著减少，而且其表达与上皮面积呈负相关，提示ICE参与BPH的发病过程，尤其在上皮细胞增生过程中起着重要作用。
以往研究已显示bcl-2和bax的异常表达与BPH发病有密切关系〔2〕。本研究则通过免疫组织化学并结合计算机图像分析进行定量研究，结果也表明，在BPH组织中bcl-2表达增高而bax表达减少，而且bax表达与上皮面积百分比呈负相关，bcl-2/bax比值则与上皮面积百分比呈正相关。进一步证实bcl-2和bax在BPH的上皮增生过程中起着重要的作用，而且两者之间的比例对上皮细胞凋亡的敏感性有着重要的影响，其中bax减少对上皮细胞增生的作用可能较bcl-2增多的作用更为显著。
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研究表明凋亡调控基因之间存在着相互调控机制〔8～10〕。上述结果已显示bcl-2与bax之间比例对前列腺上皮细胞增生有着重要的影响；此外，本组结果也显示BPH组织中Fas与bcl-2及Fas与bcl-2/bax之间均呈负相关。提示三者在体内可能存在着某种相互调控的机制，通过这种机制协调Fas和bcl-2、bcl-2/bax之间的比例，从而调节细胞对凋亡诱导的敏感性。因此，上述结果表明了BPH发病过程中存在复杂的细胞凋亡调控网络，凋亡调控基因之间相互关系的改变对BPH的发生发展尤其是上皮细胞增生起着重要的影响。
参考文献
1，Claus S,Berges R,Senge T,et al. Cell kinetic in epithelium and stroma of benign prostatic hyperplasia. J Urol,1997,158:217～221
, http://www.100md.com
2，谢庆祥,汪鸿,缪友仁,等. 细胞凋亡相关基因bcl-2和bax 在前列腺增生组织中表达的意义. 中华泌尿外科杂志,1998,19:98～100
3，Fas S, Ligand F.A death factor and its receptor. Adv Immunol,1994,57:129～144
4，Takeuchi T, Sasaki Y,Ueki T,et al. Modulation of growth and apoptosis response in PC-3 and LNCAP prostate-cancer cell lines by Fas.Int J Cancer,1996,67:709～714
5，Sasaki Y,Ahmed H,Takeuchi T,et al. Immunohistochemical study of Fas ,Fas ligand and interleukin-1 β converting enzyme expression in human prostatic cancer. Br J Urol, 1998,81:852～855
, 百拇医药
6，Gerretti D,Kozlosky C,Mosley B, et al. Molecular conling of the interleukin-1 β converting enzyme. Science,1992,256:97～100
7，Martin S J,Green D R.Protease activation during apoptosis: death by a thousand cuts? Cell,1995,82:349～352
8，Itoh N,Tsujimoto T,Nagata S.Effect of bcl-2 on Fas antigen-mediated cell death. J Immunol,1993,151:621～627
9，Enari M,Hase A,Nagata S. Appotosis by a cytosolic extract from Fas-associated cells. EMBO J,1995,14:5201～5208
10，Enari M,Hug H,Nagata S.Involvement of an ICE-like protease in Fas-mediated apoptosis.Nature,1995,375:78～81
收稿 1999-08-09, 百拇医药
单位：谢庆祥 汪鸿 缪友仁 李金雨(解放军第175中心医院泌尿外科 福建漳州，363000)；林福地(解放军第175中心医院病理科)；裴发光(解放军第175中心医院儿科实验室)
关键词：前列腺增生症；细胞凋亡；基因表达调控
临床泌尿外科杂志000713摘要 目的：探讨细胞凋亡调控基因在良性前列腺增生症(BPH)发病中作用。方法：应用免疫组织化学结合计算机图像分析方法检测18例正常前列腺(NP)和62例BPH组织中bcl-2、bax、Fas和白细胞介素-1 β转化酶(ICE)表达。结果：上述4种蛋白均主要分布于上皮细胞。BPH上皮细胞的bcl-2表达显著高于NP，而其他3种蛋白表达均显著低于NP。BPH的上皮面积百分比与bax和ICE表达之间均呈负相关，而与bcl-2/bax比值呈正相关。BPH的Fas表达与bcl-2表达和bcl-2/bax比值之间均呈负相关。结论：多种细胞凋亡调控基因参与BPH尤其是其上皮细胞增生的发生发展过程。
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The expressions and significance of bcl-2,bax,Fas and ICE in BPH
XIE Qing-xiang WANG Hong MIAO You-ren LI Jin-yu
(Department of Urology,the 175th Hospital of PLA,Zhangzhou,Fujian,363000)
LIN Fu-di
(Department of Pathology,the 175th Hospital of PLA)
PEI Fa-guang
(Paediatric laboratory,the 175th Hospital of PLA)
, 百拇医药
Abstract Purpose:To investigate the expressions of apoptosis regulatory proteins bcl-2,bax,Fas and interleukin- 1 β converting enzyme (ICE) in human prostatic tissues and their roles in the pathogenesis of benign prostatic hyperplasis (BPH).Methods:The immunohistochemitry conbined computer-assisted image analysis were adopted to examine four proteins in 18 normal prostatic tissues (NP)and 62 specimens with BPH.Results:The immunostaining of four proteins predominantly located in epithelium of prostates.The epithelial expression of bcl-2 in BPH was statistically higher than that in NP, while the epithelial expression of bax, Fas and ICE in BPH were statistically lower than those in NP,respectively. The proportion of epithelial area in BPH was negatively related to bax expression and ICE expression, respectively.However,the proportion of epithelial area in BPH was closely associated with the ratio of bcl-2 expression to bax expression.The expression of Fas in BPH existed negative relationships between bcl-2 expression and the ratio of bcl-2 expression to bax expression,respectively.Conclusions:Abnormal expressions and regulations of apoptosis regulatory genes play important roles in the development and progression of BPH,especially in epithelial hyperplasia.
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Key words Benign prostaic hyperplasia Apoptosis Gene expression regulation
前列腺增生症(BPH)的发病机制尚未完全阐明，细胞凋亡在BPH的发生发展过程中的作用已为人们初步认识〔1，2〕。但对于BPH的细胞凋亡分子调控机制目前了解较少。本组应用免疫组织化学结合计算机图像分析方法检测凋亡抑制基因bcl-2和凋亡诱导基因bax、Fas以及白细胞介素-1β转化酶(ICE)在前列腺组织中的表达并探讨其意义。
1 材料与方法
组织标本：62例BPH，年龄51～80岁，平均64.3岁。均为耻骨上经膀胱前列腺切除标本。18例正常前列腺(NP)作为对照。石蜡包埋，切片厚4 μm。所有标本均常规H-E染色，经病理组织学证实。
免疫组织化学采用SP方法。bcl-2、bax、Fas和ICE均为兔抗多克隆抗体，稀释度均为1∶100。DAB显色，苏木素复染。PBS替代一抗作为阴性对照。计算机图像分析：应用医学真彩色图像处理系统进行定量分析。每张切片随机测量5～10个视野。H-E染色切片(×100)，分别计算间质、上皮和腺腔所占的面积百分比。免疫组织化学染色切片(×400)，分别测定bcl-2、bax、Fas和ICE在上皮组织中的阳性面积百分比。
, 百拇医药
相关分析：将NP和BPH的上皮组织中4种蛋白定量表达及bcl-2/bax比值的指标分别与上皮面积百分比、腺腔面积百分比和腺腔/上皮面积比进行相关分析。
统计学方法：两样本比较采用t检验和直线相关回归分析。
2 结果
4种蛋白主要分布于上皮细胞中，部分间质细胞中也可见bcl-2和bax阳性染色。NP和BPH的上皮组织中4种蛋白定量表达(阳性面积百分比)及bcl-2/bax比值见表1。
将表中各指标分别与各自组织的上皮面积百分比、腺腔面积百分比和腺腔上皮面积比进行直线相关分析结果显示，NP和BPH组织中各指标与腺腔面积百分比和腺腔/上皮面积比之间无相关性(P>0.05)；NP的上皮面积百分比与组织中各指标之间亦无相关性(P>0.05)；BPH的上皮面积百分比与bax(r=-0.348)、ICE(r=-0.356)和bcl-2/bax比值(r=0.329)之间均有显著相关性(P<0.01)，而与bcl-2和Fas表达之间均无相关性(P>0.05)。各指标之间相关分析，发现仅BPH组织中Fas与bcl-2(r=-0.261,P<0.05)和Fas与bcl-2/bax比值(r=-0.338,P<0.01)之间呈负相关，其余之间均无相关性(P>0.05)。
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表1 bcl-2、bax、Fas和ICE在前列腺上皮组织中表达及bcl-2/bax比值的结果
±s 组织例数
bcl-2
bax
Fas
ICE
bcl-2/bax
NP
18
8.3±4.9
11.8±4.7
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16.5±6.6
11.2±4.6
0.84±0.78
BPH
62
13.5±6.1
8.4±4.5
9.5±5.4
7.5±4.1
1.43±1.00
P值
<0.001
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<0.001
<0.001
<0.005
<0.05
3 讨论
Fas是一种属于神经生长因子受体超家族成员的膜受体蛋白，在细胞凋亡过程中起信号传导作用，诱导表达Fas蛋白的细胞发生凋亡〔3〕。研究已显示Fas能够介导前列腺癌细胞凋亡〔4〕，但它在BPH组织中的作用目前尚不清楚。本组结果显示，Fas主要位于上皮细胞，这与其他报道基本一致〔5〕，提示Fas可能主要与上皮细胞凋亡有关。BPH组织中Fas表达显著低于NP组织，提示由于Fas表达减少而导致前列腺上皮细胞凋亡减少，进而促使上皮细胞增生，表明Fas参与BPH的发生过程。本组中BPH的Fas表达与上皮细胞面积之间虽呈负相关，但无统计学意义，推测Fas单因素作用对BPH的上皮细胞增生的影响是有限。
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ICE是一种胱氨酸蛋白酶家族成员，研究表明ICE可介导多种细胞凋亡，是细胞凋亡的主要调节者及执行者〔6〕。虽然有作者对前列腺癌和增生组织中ICE进行研究，但由于缺乏正常的对照〔5〕，难以全面阐述其作用。本组结果显示，ICE主要分布于前列腺上皮细胞，而间质细胞仅偶见表达。鉴于ICE在细胞凋亡的信号传导途径中处于“下游”位置，因此ICE分布特点进一步表明前列腺细胞凋亡主要发生在上皮细胞，其他研究也报道了类似结果〔7〕。本组结果同时显示，ICE在BPH组织中表达较NP显著减少，而且其表达与上皮面积呈负相关，提示ICE参与BPH的发病过程，尤其在上皮细胞增生过程中起着重要作用。
以往研究已显示bcl-2和bax的异常表达与BPH发病有密切关系〔2〕。本研究则通过免疫组织化学并结合计算机图像分析进行定量研究，结果也表明，在BPH组织中bcl-2表达增高而bax表达减少，而且bax表达与上皮面积百分比呈负相关，bcl-2/bax比值则与上皮面积百分比呈正相关。进一步证实bcl-2和bax在BPH的上皮增生过程中起着重要的作用，而且两者之间的比例对上皮细胞凋亡的敏感性有着重要的影响，其中bax减少对上皮细胞增生的作用可能较bcl-2增多的作用更为显著。
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研究表明凋亡调控基因之间存在着相互调控机制〔8～10〕。上述结果已显示bcl-2与bax之间比例对前列腺上皮细胞增生有着重要的影响；此外，本组结果也显示BPH组织中Fas与bcl-2及Fas与bcl-2/bax之间均呈负相关。提示三者在体内可能存在着某种相互调控的机制，通过这种机制协调Fas和bcl-2、bcl-2/bax之间的比例，从而调节细胞对凋亡诱导的敏感性。因此，上述结果表明了BPH发病过程中存在复杂的细胞凋亡调控网络，凋亡调控基因之间相互关系的改变对BPH的发生发展尤其是上皮细胞增生起着重要的影响。
参考文献
1，Claus S,Berges R,Senge T,et al. Cell kinetic in epithelium and stroma of benign prostatic hyperplasia. J Urol,1997,158:217～221
, http://www.100md.com
2，谢庆祥,汪鸿,缪友仁,等. 细胞凋亡相关基因bcl-2和bax 在前列腺增生组织中表达的意义. 中华泌尿外科杂志,1998,19:98～100
3，Fas S, Ligand F.A death factor and its receptor. Adv Immunol,1994,57:129～144
4，Takeuchi T, Sasaki Y,Ueki T,et al. Modulation of growth and apoptosis response in PC-3 and LNCAP prostate-cancer cell lines by Fas.Int J Cancer,1996,67:709～714
5，Sasaki Y,Ahmed H,Takeuchi T,et al. Immunohistochemical study of Fas ,Fas ligand and interleukin-1 β converting enzyme expression in human prostatic cancer. Br J Urol, 1998,81:852～855
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6，Gerretti D,Kozlosky C,Mosley B, et al. Molecular conling of the interleukin-1 β converting enzyme. Science,1992,256:97～100
7，Martin S J,Green D R.Protease activation during apoptosis: death by a thousand cuts? Cell,1995,82:349～352
8，Itoh N,Tsujimoto T,Nagata S.Effect of bcl-2 on Fas antigen-mediated cell death. J Immunol,1993,151:621～627
9，Enari M,Hase A,Nagata S. Appotosis by a cytosolic extract from Fas-associated cells. EMBO J,1995,14:5201～5208
10，Enari M,Hug H,Nagata S.Involvement of an ICE-like protease in Fas-mediated apoptosis.Nature,1995,375:78～81
收稿 1999-08-09, 百拇医药