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基质金属蛋白酶-7和组织型金属蛋白酶抑制因子-1在膀胱移行细胞癌中的表达及意义

来源:《中华现代外科学杂志》 作者: 2009-8-24
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摘要: 【摘要】 目的 探讨基质金属蛋白酶-7(MMP-7)和金属蛋白酶组织抑制因子-1(TIMP-1)在膀胱移行细胞癌中的表达及意义。方法 应用免疫组织化学技术检测60例膀胱移行细胞癌[Ⅰ级25例,Ⅱ级15例,Ⅲ级20例。浅表性膀胱癌(Tis~T1)29例,浸润性(T2~T4)31例]和5例正常膀胱组织中MMP-7和TIMP-1的表达情况,χ2检......


【摘要】  目的 探讨基质金属蛋白酶-7(MMP-7)和金属蛋白酶组织抑制因子-1(TIMP-1)在膀胱移行细胞癌中的表达及意义。方法 应用免疫组织化学技术检测60例膀胱移行细胞癌[Ⅰ级25例,Ⅱ级15例,Ⅲ级20例;浅表性膀胱癌(Tis~T1)29例,浸润性(T2~T4)31例]和5例正常膀胱组织中MMP-7和TIMP-1的表达情况,χ2检验分析其表达与膀胱移行细胞癌分级分期的关系。结果 MMP-7和TIMP-1在正常膀胱组织中不表达,而在膀胱移行细胞癌组织表达较强。60例膀胱移行细胞癌标本中MMP-7阳性表达40例(66.7%)。MMP-7的阳性表达率与肿瘤的病理分级显著相关,而与肿瘤的临床分期无明显相关性。60例膀胱移行细胞癌标本中TIMP-1阳性表达32例(53.3%)。TIMP-1在不同的组织分化程度,不同临床分期之间均差异无统计学意义(P>0.05)。而MMP-7/TIMP-1表达比值与肿瘤的病理分级显著相关。结论 MMP-7及MMP-7/TIMP-1比值可反映膀胱移行细胞癌的恶性程度,为膀胱移行细胞癌的预后判断提供一种新的参考指标。

【关键词】  膀胱肿瘤;癌;金属蛋白酶类; 金属蛋白酶组织抑制因子

Expression and significance of matrix metalloproteinase-7 and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1 in transitional cell carcinoma of bladder

    LI Wen-lin,DUAN Jian-min,MA Guang-xu,et al.Traditional Chinese Medicine Hospital of Rizhao,Rizhao 276800,China

    [Abstract]  Objective  To evaluate the expression of matrix metalloproteinase-7( MMP-7)and tissue inhibitor of matrix metalloproteinase-1(TIMP-1)in transitional cell carcinoma of bladder(TCCB)and its significance.Methods  Immunohistochemistry was used to detect the expression of MMP-7 and TIMP-1 in 60 cases of BTCC(Grade Ⅰin 25 cases,Grade Ⅱ in 15,Grade Ⅲ in 20)and 5 subjects with normal bladder tissues.Of the 60 cases 29 had superficial(≤pT1)bladder cancer and 31 had invasive(≥pT2)bladder cancer.χ2 test was used to assess the relationship between expression of MMP-7,TIMP-1 and tumor grade,stage.Results  The expression of MMP-7 and TIMP-1 were negative in all normal bladder tissues but high in BTCC.Of the 60 cases,40 were positive and 20 were negative for MMP-7.MMP-7 positivity was correlated with high histogical grade,but no significant difference was observed between superficial bladder cancer and invasive bladder cancer.32 were positive and 28 were negative for TIMP-1.TIMP-1 was no significant difference in different pathological grades or different clinical stages.But the ratio of MMP-7/TIMP-1 was correlated with high histogical grade.Conclusion  MMP-7 and the ratio of MMP-7/TIMP-1 could reflect more accurately the malignant degree of BTCC.These results would provide a new significant marker in estimate of prognosis in patients with BTCC.

    [Key words]  bladder neoplasmas;carcinoma;matrix metalloproteinases;tissue inhibitor of matrix metalloproteinases

    基质金属蛋白酶是人体内降解细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的主要酶类,在肿瘤演进等众多生理和病理过程中均发挥重要的作用[1]。MMP-7是MMPs家族中的主要成员之一,与多种肿瘤的恶性生物学表现以及预后密切相关。金属蛋白酶组织抑制因子(TIMPs)通过下调MMPs的活性及分泌,而抑制肿瘤的浸润和转移[2]。我们采用免疫组化方法检测60例膀胱移行细胞癌组织标本中MMP-7和TIMP-1的表达,探讨 MMP-7 、TIMP-1表达在膀胱移行细胞癌发生发展中的意义。

    1  材料与方法

    1.1  组织标本  2005年至2008年外科手术切除且经病理诊断的膀胱移行细胞癌组织标本60例。男52例,女8例。年龄41~78岁。病理分级按WHO标准,Ⅰ级25例,Ⅱ级15例,Ⅲ级20例。临床分期按UICC-TNM标准,浅表性癌(Tis~T1)29例,浸润性癌(T2~T4)31例。5例正常膀胱组织作为对照。组织均经福尔马林固定,常规石蜡包埋。

    1.2  实验试剂  一抗分别为鼠抗人MMP-7单克隆抗体,稀释度1∶75;鼠抗人TIMP-1单克隆抗体,稀释度为1∶100,二抗生物素标记兔抗鼠IgG及S-P试剂盒均购于北京中杉金桥生物技术公司。

    1.3  免疫组织化学检测  采用免疫组化S-P法。石蜡标本作4 μm厚连续切片,切片常规脱蜡,梯度酒精水化,抗原修复;3%过氧化氢孵育,加入一抗于4 ℃中孵育过夜。滴加生物素标记二抗及S-P复合物。DAB显色,苏木素复染,无水酒精脱水,二甲苯透明,中型树胶封片,光镜观察。用已知胃癌阳性切片作阳性对照,用PBS代替一抗作阴性对照。HE染色进行分级分期。

    1.4  结果判定  镜下观察,以肿瘤细胞、间质细胞中出现棕黄色颗粒判定为阳性细胞,高倍镜下随机观察三个不同视野并计数200个细胞,按阳性细胞率和显色强度分为三级,阳性细胞率<25%或无显色为阴性(-),阳性细胞率25%~50%或显色浅为阳性(+),阳性细胞率>50%或显色深为强阳性(++)。

    1.5  统计学方法  计量资料比较采用单因素方差分析,计数资料比较采用χ2检验,小样本资料使用Fisher精确检验法。所有资料均输入计算机,用SPSS 11.5统计软件完成。

    2  结果

    2.1  MMP-7和TIMP-1在膀胱移行细胞癌及正常膀胱组织中的表达情况  膀胱移行细胞癌组织中MMP-7的蛋白质表达只定位于癌细胞浆内,呈均匀棕黄色颗粒,集中分布于肿瘤浸润先端即肿瘤与间质交界处,癌组织表层及中央部均呈现弱表达,间质及正常上皮细胞为阴性表达。60例膀胱移行细胞癌组织中40例MMP-7阳性表达,阳性率为66.7%。对照组5例正常膀胱组织标本全部呈阴性表达。TIMP-1主要位于癌细胞胞膜、胞浆和肿瘤组织间质内。胞浆呈不同程度、基本均匀的棕色反应,呈巢状或片状分布于肿瘤病灶的周边区、间质及血管临界面,肿瘤组织内部癌细胞表达较少。60例膀胱移行细胞癌组织中32例TIMP-1阳性表达,阳性率为53.3%。对照组5例正常膀胱组织标本全部呈阴性表达。

    2.2  MMP-7、TIMP-1表达及MMP-7/TIMP-1比值与肿瘤分级分期的关系  MMP-7、TIMP-1蛋白表达与肿瘤分级、分期的关系见表1。 表1  MMP-7、TIMP-1表达与BTCC的分级、分期之间的关系

    经统计分析,膀胱移行细胞癌Ⅱ级和Ⅲ级的MMP-7阳性表达率差异无统计学意义(P=0.631),但Ⅰ级与Ⅱ级以及Ⅰ级与Ⅲ级之间的差异具有统计学意义(P=0.014,P=0.001)。MMP-7在侵犯到肌层的浸润性癌(T2~T4)中的阳性表达率与浅表性癌比较有升高的趋势,但无统计学意义(P=0.465)。TIMP-1的阳性表达随肿瘤的分级分期增加呈递增趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。将MMP-7、TIMP-1(-)、(+)、(++)表达分别记作1、2、3分,将半定量资料转化成定量资料,采用单因素方差分析发现,MMP-7/TIMP-1比值与肿瘤病理分级密切相关,随着分级增加呈递增趋势(P<0.05)。MMP-7/TIMP-1比值在侵犯到肌层的浸润性癌与浅表性癌比较有升高的趋势,但无统计学意义(P>0.05)。

    3  讨论

    在肿瘤浸润和转移过程中,肿瘤细胞离开原发病灶,浸润肌层、周围组织和血管等过程均需要突破细胞外基质和基底膜屏障,MMP家族在此过程中发挥了重要作用[3]。MMP-7又称基质溶解素,是MMP家族中最小的独立分子,也是一个比较重要的成员。本试验结果显示,MMP-7在膀胱移行细胞癌组织中的表达明显增高,在正常膀胱组织中无表达,表明其可能在肿瘤的发生过程中起一定作用。 MMP-7主要集中在肿瘤浸润先端的癌细胞中高表达,说明了这些癌细胞可通过分泌MMP-7来降解周围细胞外基质,使自己更易于局部游走,侵入邻近毛细淋巴管及小静脉,促成局部浸润和远膈转移。本实验结果还显示,MMP-7的表达与膀胱移行细胞癌的细胞分化程度有密切关系,随着癌细胞分级的增高,MMP-7的表达亦增强,提示分化越差的肿瘤表达MMP-7的能力越强,即肿瘤细胞产生蛋白降解酶的能力越强,利于肿瘤细胞降解细胞外基质和基底膜,发生浸润和转移。另外,MMP-7的表达与浸润深度无显著相关性,浅表癌和浸润癌表达水平上的差异无统计学意义,在Ta、T1期已有明显表达,提示MMP-7在细胞发生恶性转化以后,在膀胱移行细胞癌的发生早期就参与癌的进展,如果阻断MMP-7的活性,可能阻止膀胱移行细胞癌发生浸润和转移[4]。

    在正常情况下,MMPs的活性受到多种因素影响并在不同水平调节,包括基因转录、酶的合成分泌、酶原激活及抑制物的相互作用。以酶原形式分泌出来的MMPs主要受TIMPs的抑制,TIMPs调控是MMPs活性的主要调节因子。本试验结果显示,TIMP-1在正常膀胱组织中无表达,在膀胱移行细胞癌组织中有53.3%表达,较MMP-7表达减弱,提示其对肿瘤细胞浸润、转移过程的抑制作用降低,这种降低的作用包括TIMP-1量和功能的异常。TIMP-1的阳性表达与膀胱移行细胞癌的分级分期无显著相关,但MMP-7/TIMP-1比值与肿瘤病理分级密切相关,这可能与MMPs的调控有关。国内外学者对于TIMPs在抑制肿瘤浸润与转移中的作用进行研究,认为MMPs与TIMPs之间的平衡与细胞外基质降解的关系可能更为密切[5]。膀胱移行细胞癌中TIMP-1的高表达可能是对MMP-7过表达的一种反应性增高。也就是说,随着膀胱移行细胞癌分级增高,MMP-7表达显著增高,而TIMP-1也表达增高,但其增高程度小于MMP-7。这种MMP-7:TIMP-1不平衡,使瘤细胞侵袭能力显著增强,导致恶性行为的发生。MMPs与TIMPs 在肿瘤浸润和转移过程中的相互作用,也为抗肿瘤转移治疗提供了一个重要靶点。McCabe等[6]研究发现二十二碳六烯酸(一种多烯不饱和脂肪酸,鱼油中含量较高)可通过提高TIMP-1表达抑制肾癌细胞的浸润。目前某些具有MMPs抑制作用的药物已进入了Ⅲ期临床研究阶段[7]。

    实验结果提示,MMP-7在细胞外基质和基膜降解中起重要作用,MMP-7及MMP-7/TIMP-1比率可反映膀胱移行细胞癌的恶性程度,为膀胱移行细胞癌的预后判断提供一种新的参考指标。对MMP-7及TIMP-1的研究开发可能为膀胱移行细胞癌的治疗提供一个新的途径。

【参考文献】
  1 Visse R,Nagase H.Matrix metallo- proteinase and tissue inhibitors of metalloproteinase:structure,function,and biochemistry.Circ Res,2003,92:827-839.

2 Itoh Y,Nagase H.Matrix metallo- proteinases in cancer.Essays Biochem,2002,38:21-36.

3 Yoon SO,Park SJ,Yn CH,et al.Role of matrix metalloproteinases in tumor metastasis and angiogenesis.J Biochem Mol Biol,2003,36:128-137.

4 Sumi T,Yoshida H,Hyun Y,et al.Expression of matrix metalloproteinases in human transitional cell carcinoma of the urinary bladder.Oncol Rep,2003,10(2):345-349.

5 Lambert E,Dasse E,Haye B,et al.TIMPs as multifacial proteins.Crit Rev Oncol Hematol,2004,49:187-198.

6 McCabe AJ,Wallace JM,Gilmore WS,et al.Docosahexaenoic acid reduces in vitro invasion of renal cell carcinoma by elevated levels of tissue inhibitor of metallo- proteinase-1.J Nutr Biochem,2005,16:17-22.

7 Purcell WT,Rudek MA,Hidalgo M,et al.Development of matrix metallo- proteinase inhibitors in cancer therapy.Hematol Oncol Clin North Am,2002,16:1189-1227.

(本文编辑:江 宇)


作者单位:1 276800 山东,日照市中医医院泌尿外科 2 730030 甘肃,兰州大学第二医院泌尿外科


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