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编号:10205596
脑胶质瘤患者尿激酶型纤溶酶原激活因子基因的表达
http://www.100md.com 《第四军医大学学报》 2000年第2期
     脑胶质瘤患者尿激酶型纤溶酶原激活因子基因的表达

    章翔 步星耀 甄海宁 付洛安 费舟 张剑宁 顾建文 刘卫平 王占祥 贺晓生 杨利孙

    摘 要:目的 研究尿激酶型纤溶酶原激活因子(uPA)与人脑胶质瘤恶性生物学行为的关系. 方法 采用Northern 印迹分子杂交和免疫组化方法检测43例人脑胶质瘤和5例正常脑组织uPA mRNA及蛋白的表达,并与临床生物学参数进行综合分析. 结果 上述组织或细胞均表达2.5 kb的uPA mRNA转录物,高级别胶质瘤较低级别和正常脑组织uPA mRNA表达水平明显增高(P<0.01),但低级别胶质瘤和正常脑组织uPA mRNA表达水平无明显差异(P>0.05). 术后18 mo内复发和生存期小于3 a者uPA mRNA表达显著高于术后18 mo无复发及生存期大于3 a者(P<0.01);靠近坏死区域的瘤细胞亦有uPA mRNA表达,uPA mRNA表达水平与胶质瘤微血管数量呈正相关(r=0.56,P<0.01),而与患者性别、年龄及肿瘤大小则无显著相关. uPA蛋白主要分布在胶质母细胞瘤、间变性星形细胞瘤组织的瘤细胞及内皮细胞, 低级别胶质瘤较少. 结论 uPA基因表达可能与胶质瘤的恶性发展有关,对预测高级别胶质瘤的侵袭性及术后复发方面具有重要作用.
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    关键词:胶质瘤;纤溶酶原激活因子;基因表达

    0 引言

    1976年Astedt等[1] 首先发现肿瘤细胞能产生尿激酶型纤溶酶原激活因子(urokinase type plasminogen activator, uPA),uPA活性与肿瘤恶性生物学行为相关. 近年研究表明,人uPA基因定位于10号染色体,由11个外显子构成,编码蛋白产物uPA介导的纤维蛋白溶解系统在胃癌、肺癌、乳腺癌等肿瘤侵袭和转移过程中起重要作用[2]. 我们采用Northern印迹分子杂交和免疫组织化学方法对人脑胶质瘤uPA基因的表达及临床意义进行回顾性对比研究.

    1 材料和方法

    1.1 材料 我院脑胶质瘤患者手术切除标本43例和正常脑组织标本5例,取材后立即液氮冻存,经4 μm厚石腊切片,HE染色,行免疫组化和病理学检查. 参照1993年WHO脑肿瘤分类、分级标准,低级别胶质瘤(LGG,Ⅰ,Ⅱ级)18例;高级别胶质瘤(HGG,Ⅲ,Ⅳ级)25例,其中11例间变性星形细胞瘤(AA,Ⅲ级),14例胶质母细胞瘤(GBM, Ⅳ级). 所有病例术前均未接受化疗或放疗,首次行胶质瘤全切或部分切除,术后辅以化疗和(或)放疗. 男24例,女19例,年龄3~72岁,平均42岁. 随访3 a以上,3 a以内死亡22例,均为肿瘤复发,其中18 mo复发者15例.
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    1.2 方法 Northern blot分子杂交用uPA cDNA探针长1.5 kb, 由美国Beatrice教授惠赠, 操作按文献[3]方法进行. 用以检测β-actin,mRNA,并确定所提取的mRNA进一步作Northern blot的实验. 微血管计数(microvessel quantity, MVQ) 采用LSAB免疫组化法(抗人Ⅷ因子相关抗原抗体及LSAB试剂盒购自Dako公司),微血管呈棕黄色,参照Maeda等[4]方法,在血管丰富区随机选择5个高倍(200×)瘤组织视野进行微血管数定量,求其均值. uPA免疫组化检测参考试剂说明,按常规ABC免疫组化方法进行.

    统计学处理:采用两样本均数比较的t检验和直线相关分析.

    2 结果

    2.1 uPA Northern 杂交 正常脑及胶质瘤组织均有2.5 kb片断的uPA mRNA表达,其中正常脑组织与低级别胶质瘤表达量较低,高级别胶质瘤组织有过表达(Fig 1). NB组与LGG组uPA mRNA水平无明显差别(P>0.05); AA组和GBM组uPA mRNA水平分别显著高于LGG组和AA组(P<0.01);术后18 mo内复发和生存期小于3 a者uPA mRNA表达水平显著高于术后18 mo无复发及生存期大于3 a者(P<0.01,Tab 1). 脑胶质瘤uPA mRNA表达水平与组织MVQ呈正相关(r=0.56, P<0.01),与患者性别、年龄及瘤体大小无明显相关(P>0.05).t170-1.gif (8153 字节)
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    图 1 脑胶质瘤uPA基因mRNA表达β-actin为内对照组

    Fig 1 uPA gene mRNA expression in brain gliomas,β-actinas internal control group

    1: Normal brain tissue; 2: Glioma(grade Ⅲ); 3: Glioma(grade Ⅳ);

    4 and 5: Glioma(grade Ⅰ); 6 and 7: Glioma(grade Ⅱ).

    表 1 脑胶质瘤uPA mRNA表达与病理特征的关系

    Tab 1 Relationship between uPA mRNA expression and
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    pathological characteristics in brain gliomas (X±s,%)

    Group

    n

    uPA mRNA

    NB

    5

    2.5±1.2

    LGG

    18

    2.7±2.1

    AA

    11
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    14.8±5.8b

    GBM

    14

    47.4±13.6

    Recurrence Yes, No

    15

    38.6±14.6

    28

    7.0± 6.7d

    Survival period ≤3 a, >3 a

    22
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    35.6±15.2

    21

    4.4± 6.7d

     bP<0.01 vs LGG AA, dP<0.01 vs inter group.2.2 uPA免疫组化染色 uPA蛋白与uPA mRNA表达一致,主要分布在GBM,AA组织的肿瘤细胞及血管内皮细胞,定位于胞质(Fig 2),LGG及正常脑组织则较少.t171-1.gif (20693 字节)

    图 2 多形性胶质母细胞瘤uPA蛋白免疫组化染色阳性

    Fig 2 uPA protein positive immunohistochemistry staining
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    in glioblastoma multiform Brown-yellow in cytoplasms.

    ABC with hematoxylin counterstain ×400

    2.3 MVQ与胶质瘤病理学的关系 微血管(microvessel,MV)MV为棕黄色,在不同级别胶质瘤细胞内分布呈异质性( Fig 3). AA,GBM组的MVQ较LGG组明显增加(P<0.01). 轻、中、重度瘤周水肿的瘤组织MVQ显著高于无明显瘤周水肿的瘤组织(P<0.01).t171-2.gif (15311 字节)

    图 3 多形性胶质母细胞瘤微血管(MV)免疫组化染色阳性

, http://www.100md.com     Fig 3 Positive microvessel immunohistochemistry staining in

    glioblastoma multiform Brown-yellow in cytoplasms of microvessel wall.

    ABC method with hematoxylin counterstain ×400

    3 讨论

    uPA是一种丝氨酸蛋白酶,由肿瘤细胞或其他细胞分泌,以单链原酶形式(Pro-uPA)出现. Pro-uPA与肿瘤细胞表面uPA-R结合,激活成双链活性形式,活性uPA可使纤溶酶激活,对细胞外基质及基底膜成分起降解作用,参与或调节肿瘤细胞的迁移和侵袭过程[2]. 关于uPA与胶质瘤的关系研究,国内尚未见报道. 1995年Moonen等[5] 采用提纯人的uPA,通过实验诱导新生大鼠小脑显微移植的GFAP阳性细胞增殖生长,提出uPA对星形细胞具有促进有丝分裂作用. 免疫荧光定位证实,人脑胶质母细胞瘤胞质存在uPA,且产生uPA的胶质瘤细胞较不产生者生长速度快;肿瘤边缘或肿瘤浸润的脑组织,反应增生的星形细胞uPA组化染色阳性[6]. Yamamoto等[7]研究显示,uPA mRNA表达在高恶性胶质瘤中明显高于低恶性胶质瘤及正常脑组织(P<0.01). 且免疫组化及蛋白酶谱分析提示,uPA蛋白无论是表达量还是蛋白活性在高级别胶质瘤中均显著高于低级别胶质瘤及正常脑组织(P<0.01). Hsu等[6]认为uPA表达高者其生存期明显缩短(P<0.01),uPA启动肿瘤侵袭过程的关键性细胞机制,是造成局部治疗失败的主要因素. 本研究发现,正常脑组织和LGG均有低水平uPA mRNA表达,两组间无统计学差异(P>0.05). 随着病理分级和恶性程度的增高uPA mRNA水平呈明显上升趋势,AA组uPA mRNA水平显著高于LGG组(P<0.01);GBM组显著高于AA组(P<0.01);术后18 mo复发和生存期小于3 a者uPA mRNA表达水平显著高于术后18 mo无复发者及生存期大于3 a者(P<0.01),而且uPA蛋白与uPA mRNA表达一致,主要分布在GBM,AA组织的肿瘤细胞及血管内皮细胞,LGG组较少. 提示胶质瘤细胞可合成uPA,而且uPA基因表达参与或促进了胶质瘤的侵袭作用和恶性演变过程.
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    血管形成本身具有一定的组织侵蚀性,瘤细胞可以沿新生血管启开的组织裂隙向外侵袭,侵蚀周围组织. 伴随血管内皮细胞增生的大量微血管生成是胶质瘤的恶性表型之一. 尽管恶性胶质瘤细胞可产生uPA,但体内uPA的主要来源可能是血管内皮细胞. 新生毛细血管顶端的内皮细胞可以分泌降解酶,使血管逐渐伸入肿瘤实质,并在肿瘤组织中形成新的血管网络. 由于新生血管基底膜的缺损,瘤细胞易于穿过新生血管进入血流,易位增殖而造成肿瘤的侵袭和转移. 在脑胶质瘤组织中,发现多种血管生成因子,包括FGF,VEGF,PDGF等,它们不仅是促细胞分裂原,而且也是内皮细胞产生uPA的潜在诱导剂[8]. Hsu等[6] 发现,uPA强阳性的胶质瘤,其增生的血管内皮细胞也呈阳性,推测uPA可能有助于肿瘤血管生成. 我们采用Ⅷ因子抗原单抗的组化染色进行肿瘤微血管计数,发现MV随胶质瘤恶性程度增高而增加,AA,GBM组的MVQ较LGG组明显增多(P<0.01). 提示MVQ增加导致的血液供应增加在脑胶质瘤的快速增殖中起重要作用. 同样,高恶性胶质瘤血管增生显著的内皮细胞,uPA蛋白表达亦较高.
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    基金项目:国家自然科学基金资助项目(39970752)

    作者简介:章翔(1951-), 男(汉族), 湖南省长沙市人. 教授, 主任医师, 博士生导师,中华医学会理事, 发表论文100篇. Tel.(029)3375323

    章翔(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    步星耀(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    甄海宁(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    付洛安(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    费舟(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)
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    张剑宁(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    顾建文(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    刘卫平(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    王占祥(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    贺晓生(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    杨利孙(第四军医大学西京医院神经外科,陕西 西安 710033)

    参考文献:

    [1] Astedt B, Holimberg L. Immunological identity of urokinase and ovarian carcinoma plasminogen activator released in tissue culture[J]. Nature,1976;261(5):595-606.
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    [2] Heiss MM, Babic R, Allgayer H et al. Tumor-associated proteolysis and prognosis:New functional risk factors in gastril cancer defined by the Urokinase type prognosisactivator system[J]. J Clin Oncol, 1995;13(10):2084-2092.

    [3] 步星耀,金百祥,叶颖江 et al. nm23-H1 mRNA表达与肾母细胞癌临床行为的关系[J]. 中肿瘤临床,1997;24(2):179-182.

    [4] Maeda K, Chung YS, Takatsuka S et al. Tumor angiogenesis and tumor cell roliferation as prognostic indicators in gastric carcinoma[J]. Br J Cancer, 1995;72(3):319-328.
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    [5] Moonen G, Grau-Wagemans MP, Selak I et al. Plasminogen activator is a mitogen for astrocytes in developing cerebellum[J]. Brain Res, 1985;352(1):41-52.

    [6] Hsu Dw, Efird JT, Hedley-Whyte ET. Prognostic role of Urkinase-type lasminogen activator in human gliomas[J]. Am J Pathol,1995;147(1):114-125.

    [7] Yamamoto M, Sawaya R, Mohanam S et al. Expression and localization of urokinase-type plasminogen activator in human astrocytomas in vivo[J]. Cancer Res,1994;54(13):3656-3667.

    [8] Chen ZQ, fisher RJ, Riggs CW et al. Inhibition of vascular endothelial growth factor induced endothelial cell migration by ETS1 antisense oligonucleotides[J]. Cancer Res, 1997;57(7):2013-2026., http://www.100md.com