血清可溶性E钙粘蛋白与胃癌生物学行为的关系

摘要

目的: 检测胃癌患者及健康者血清可溶性E钙粘蛋白(sE-Cadherin)浓度; 探讨sE-Cadherin浓度与胃癌临床病理学及生存期之间的关系.

方法: 收集2003-03/2004-09 127例胃癌患者术前及31例健康者外周血标本, 用酶联免疫吸附双抗体夹心法检测sE-Cadherin浓度, 所有胃癌患者均接受手术治疗, 收集癌组织临床病理学数据, 并随访获得生存期.

结果: 127 例胃癌患者 sE-Cadherin浓度为43.83 μg/L±15.77 μg/L, 31例健康者为17.17 μg/L±5.38 μg/L, 前者显著高于后者(P = 0.000, t = 8.34), sE-Cadherin浓度与胃癌分化程度、浸润深度、淋巴结转移密切相关(P<0.05), sE-Cadherin浓度较低者具有显著的生存优势(P<0.01), 且独立于浸润深度、淋巴结转移及分化程度.

结论: sE-Cadherin可作为一种新的辅助胃癌诊断, 评价病变程度及判断预后的血清学指标.

关键词: 血清; 钙粘蛋白; 胃癌; 临床病理学; 生存期

Clinical significance of serum levels of soluble E-cadherin in patients with gastric carcinoma

Yue Zhao, Yong-Ning Zhou, Jun-Tao Ran, Shao-Jing Zou, Qiang Li, Zhao-Feng Chen

Yue Zhao, Yong-Ning Zhou, Jun-Tao Ran, Shao-Jing Zou, Qiang Li, Zhao-Feng Chen, Department of Gastroenterology, the First Hospital of Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China

Supported by: National Natural Science Foundation of China, No. 30872478C160401.

Correspondence to: Yong-Ning Zhou, Professor, Department of Gastroenterology, the First Hospital of Lanzhou University, Lanzhou 730000, Gansu Province, China. yongningzhou@sina.com

Received: July 1, 2011
Revised: August 24, 2011
Accepted: September 1, 2011
Published online: September 8, 2011

Abstract

AIM: To measure serum levels of soluble E-cadherin (sE-cadherin) in patients with gastric cancer and to evaluate the relationship of serum levels of sE-cadherin with tumor clinicopathological features and patient survival.

METHODS: Peripheral blood samples were collected from 127 gastric cancer patients and 31 healthy controls from March 2003 to September 2004. Serum levels of sE-cadherin were measured using double-antibody sandwich enzyme-linked immunosorbent assay. The clinical pathological data and survive data for all patients were recorded.

RESULTS: Serum levels of sE-cadherin were significantly higher in patients with gastric cancer than in healthy controls (43.83 μg/L ± 15.77 μg/L vs 17.17 μg/L ± 5.38 μg/L, P = 0.000, t = 8.34). Serum levels of sE-cadherin were closely associated with tumor differentiation, depth of invasion and lymph node metastasis (all P < 0.05). Patients with lower levels of serum sE-cadherin had significant survival advantage over those with higher levels of serum sE-cadherin (P < 0.001), and such survival advantage was independent of depth of invasion, lymph node metastasis and tumor differentiation.

CONCLUSION: sE-cadherin may serve as a potential biological marker for the diagnosis and prognosis of gastric cancer.

Key Words: Serum; E-cadherin; Gastric cancer; Clinical pathology; Survival

0 引言

黏附丧失是胃癌细胞侵袭生长的重要因素. 上皮细胞钙黏蛋白(E-Cadherin, E-Cad)所介导的黏附系统早已被公认为"浸润抑制系统", 但关于其降解片段-血清可溶性E钙粘蛋白(sE-Cadherin)与胃癌生物学行为间的关系研究尚少且结果不一, 本实验研究sE-Cadherin与胃癌生物学行为的关系.

1 材料和方法

1.1 材料

清取自2003-03/2004-09兰州大学第一医院127例经病理确诊的胃癌患者及31例健康者(男22例, 女9例), 胃癌患者不合并其他恶性肿瘤, 均接受手术治疗, 收集术后临床病理资料, 男105例, 女22例, 年龄28-75(中位年龄59)岁; 浸润局限于黏膜或黏膜下层(T1)9例、至肌层(T2)43例、至浆膜层(T3)36例、至浆膜层以外者(T4)39例; 无淋巴结转移59例, 淋巴转移68例; 肿瘤低、中、高分化分别为64、41、22例. 并随访获５年生存期. sE-Cadherin定量检测ELISA试剂盒购自美国R&D Systems Inc, 酶标仪(Powerwave X Bio-tek Instruments Inc, 美国)、微量离心机(BECKMAN Microfuge lite, 美国)、超净水机(MILLIPORE water purification systems, 日本)均由兰大一院中心实验室提供.

1.2 方法

胃癌患者及健康者基础代谢状态下采集患者末梢静脉3mL, 即刻分离血清, -70 ℃保存. 每份血样重复检测2次. sE-Cadherin检测采用ELISA双抗体夹心法: 96孔板预包被E-Cadherin特异性鼠抗人单克隆抗体, 加入20倍稀释血样和标准品, 反应后洗涤去除未结合标本; 加入酶标E-Cadherin特异性抗体反应后洗涤去除未反应酶标抗体; 加入底物显色; 30 min内测定各标本光密度值(波长450nm, 参考波长570nm); 通过标准品曲线得出待测血样中sE-Cadherin浓度.

统计学处理 采用SPSS15.0软件统计, sE-Cadherin与胃癌临床病理学的关系用t检验, 与患者生存期之间的关系用Kaplan-meier曲线分析, Log-rank检验. 多因素生存分析用Cox回归分析法. 均以P<0.05为有统计学意义.

2 结果

2.1 sE-Cadherin浓度

127例胃癌患者sE-Cadherin 浓度为43.83 µg/L±15.77 µg/L. 31例健康者sE-Cadherin浓度为17.17 µg/L±5.38 µg/L, 胃癌患者 sE-Cadherin浓度显著高于健康者(t = 8.34, P = 0.000).

2.2 sE-Cadherin与胃癌临床病理学的关系

sE-Cadherin 浓度与淋巴结转移、分化程度和浸润深度密切相关(P<0.05), 而与年龄、性别无关(P>0.05, 表1).

表1 sE-Cadherin与胃癌临床病理特征的关系.

病理参数	n	sE-Cadherin(μg/L)	t值	P值
性别			0.045	0.964
男	105	43.86±15.86
女	22	43.69±15.69
年龄(岁)			1.864	0.065
≥50	87	42.71±16.10
<50	20	49.80±12.59
浸润深度1			-7.249	0.000
T1/T2	52	33.57±7.92
T3/T4	75	50.95±15.96
分化程度			-2.611	0.011
低	64	47.45±19.73
中-高	63	40.27±9.43
淋巴结转移			-7.087	0.000
有	68	51.46±16.3
无	59	35.04±9.26

¹因例数少, 故合并T1/T2与T3/T4.

2.3 sE-Cadherin与生存分析

到随访结束时, 获得127例患者中106例的生存期数据, 21例失访, 失访率为16.54%, 所得数据中, 生存期为2.6-57.87 mo, 平均为27.03 mo±16.42 mo, 半数生存期为28 mo, 3年生存率为44.2%, 5年生存率为39.6%(图1). 以sE-Cadherin浓度中位数41.04 µg/L将106例分为低浓度组和高浓度组, 每组各53例. 应用 Kaplan-Meier 生存分析显示: sE-Cadherin浓度(图2)与生存期密切相关(P = 0.000), 浓度较低组具有显著的生存优势. COX多因素生存分析显示: sE-Cadherin浓度与生存期密切相关(P<0.05), 并且是独立于胃癌分化程度、浸润深度及淋巴结转移的生存预测因素.

图1 106例胃癌Kaplan-Meier生存曲线.

图2 sE-Cadherin浓度与生存期的关系(P = 0. 000).

3 讨论

sE-Cadherin相对分子质量为80 000-84 000 Da, 首先由Damsky等于1983年在人乳腺癌细胞MCF-7无血清培养液中发现. Katayama等于1994年首先发现癌症患者血清中也存在这个片段, 并且较正常人水平高. sE-Cadherin一经发现就引起了广泛关注, 试图探讨其作为一种肿瘤诊断及预后判断的新指标. 现已发现sE-Cadherin浓度在膀胱癌[1]、非小细胞肺癌[2]、肝癌[3]、皮肤黑素瘤[4]、乳腺癌[5]等恶性肿瘤均明显的升高, 我们的实验表明胃癌患者sE-Cadherin浓度明显高于正常人, 且与胃癌的浸润深度、淋巴结转移成正相关, 而与分化程度呈负相关. 有实验证明, sE-Cadherin浓度与膀胱癌的临床病理学间也有类似的关系[6], sE-Cadherin浓度还是预测胃癌手术复发的敏感指标[7].

E-Cadherin作为重要的细胞黏附分子, 存在于上皮细胞膜上, 为Ⅰ型跨膜糖蛋白, 在建立与保持上皮细胞极性和细胞细胞紧密连接中起到关键的作用. 其相对分子质量为120 000 Da, 由细胞外肽段、跨膜区和细胞内肽段构成. 其胞外部分含5个(E-Cadherin1-E-Cadherin5)重复的结构域(motif), 每个结构域含一个由组氨酸-精氨酸-缬氨酸(histidine arginine valine, HAV)组成的模体, 长度约为110个氨基酸. E-Cadherin跨膜、胞内段主要与连接素(catenin)结合, 从而形成完整的E-Cadherin/catenin复合体. Catenin是与E-Cadherin关系最为密切的细胞质黏附相关蛋白, 主要包括α、β和γ-Catenin. E-Cadherin的嗜同性特异黏附作用主要是细胞间的E-Cadherin的胞外段共同形成"拉链(Zipper)"结构的黏附连接.

健康个体无论性别和年龄, 代谢过程中E-Cadherin可通过降解产生少量的sE-Cadherin, 在血清中可微量检测. 恶性肿瘤的病理过程中, 快速的细胞增殖和生长可引起 E-Cadherin代谢和蛋白降解作用加快, 从而导致sE-Cadherin浓度升高. 实验证明, 恶性肿瘤的病理过程中, sE-Cadherin浓度的升高常常伴随着基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)的过表达[8], 进一步研究发现, MMPs是降解E-Cadherin蛋白的关键分子[9], 他作用于E-Cadherin蛋白胞外段根部, 发挥蛋白水解作用, 产生蛋白质片段(E-Cadherin1-E-Cadherin5及 E-Cadherin5和跨膜段胞外端之间的部分氨基酸残基, 共约含有545个氨基酸残基), 即sE-Cadherin. MMPs家族中又以MMP-7作用最为活跃[10]. 在体外培养的肿瘤细胞中加入MMP-7, 培养基中出现sE-Cadherin, 并且肿瘤细胞的浸润能力明显加强[10]. 在用博来霉素治疗后的野生型小鼠支气管肺泡灌洗液中可检测到sE-Cadherin, 而在同等条件下的MMP-7基因敲除小鼠的支气管肺泡灌洗液中却检测不到[11]. 因此证明MMP-7能以E-Cadherin为底物进行降解, 从而破坏细胞之间的正常连接, 导致细胞分散能力和肿瘤浸润能力增强. MMPS的调控机制复杂, Wnt/β-catenin信息通路起着非常重要的作用[12], β-catenin是Wnt/β-catenin信息通路的关键因子, 他具有双重作用: 在胞膜正常表达的β-catenin可与E-Cadherin结合形成复合体参与介导上皮细胞黏附, 保持细胞极性, 抑制肿瘤转移; 而进入胞质中的β-catenin如不能被及时分解, 将在胞质、胞核中积累及异常表达. 异常表达的β-catenin不但可以启动Wnt/β-catenin信息通路的下游靶基因, 从而上调MMPS[13], 还可以在细胞核内与TCF形成复合物, β-catenin/TCF复合物可作为转录因子上调MMPs表达, 后者可降解E-Cadherin蛋白[14]. TGF-β通过 TGF-β/Smad通路中的Smad7介导降解细胞膜上的β-catenin并造成β-catenin在胞质中的积累[15]. 此外, MMPs的活性增强还与MMP与组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP)之间的比例失衡密切相关[16]. 因此, sE-Cadherin浓度增高意味着组织E-Cadherin蛋白降解增加, 而E-Cadherin蛋白作为重要的黏附分子与胃癌的分化、转移及患者生存期密切相关[17]. 另外, sE-Cadherin还有其独特的作用: 可与相邻细胞E-Cadherin胞外段结合, 抑制细胞黏附, 并引起异常信号传导, 进一步提高肿瘤细胞浸润转移能力[18]. 但也有学者[19]对81例胃癌患者进行研究, 结果发现sE-Cadherin浓度较健康者明显升高, 但是与胃癌临床病理学仅有相互关联的趋势, 却无统计学差异. 这可能是因为样本小导致了较大抽样误差所致, 有待于扩大样本进一步研究.

sE-Cadherin浓度增高不仅意味着组织E-Cadherin蛋白降解增加, 细胞黏附作用下降, 而且还可通过与相邻细胞E-Cadherin胞外段结合, 进一步抑制细胞黏附, 引起细胞间异常的信号传导, 从而导致了胃癌细胞的异常分化和浸润转移, 而这正是影响患者生存期的主要因素. 我们对获得随访的106例应用Kaplan-Meier曲线和Cox多元回归方法进行分析, 结果表明sE-Cadherin是一种独立的生存预后因素, 其浓度与生存期密切相关, 浓度较低者具有显著的生存优势, 这与Chan等[20]的研究结果一致.

总之, 本实验发现, 胃癌患者sE-Cadherin浓度显著高于健康者, sE-Cadherin浓度与胃癌的浸润深度、淋巴结转移成正相关, 而与分化程度呈负相关, 并与患者生存期密切相关, 是独立于浸润深度、淋巴结转移及分化程度的生存预后因素, sE-Cadherin可作为一种新的辅助胃癌诊断, 评价病变程度及判断预后的血清学指标.

评论

背景资料

胃癌是严重威胁人类健康的疾病, 其发生、发展的机制尚不十分清楚, 目前可作为胃癌诊断及疗效观察、判断预后的指标较少, 因此有必要寻找可作为胃癌诊断及疗效观察, 对监测肿瘤转移、复发、预后具有意义的新指标.

同行评议者

王小众, 教授, 福建医科大学附属协和医院消化内科

研发前沿

黏附丧失是恶性肿瘤细胞具备侵袭性生长的主要因素, E-cadherin作为一种重要的细胞黏附分子, 已经发现与多种恶性肿瘤的生物学行为密切相关, 其在恶性肿瘤中异常表达的分子机制已成为目前研究热点之一.

创新盘点

E钙粘蛋白所介导的黏附系统已被公认为"浸润抑制系统", 但关于其降解片段-血清可溶性E钙粘蛋白(sE-Cadherin)与胃癌生物学行为间的关系研究尚少且结果不一, 本实验研究了sE-Cadherin与胃癌生物学行为的关系.

应用要点

寻找可作为胃癌诊断及疗效观察, 有助于胃癌患者病情动态分析, 对监测肿瘤转移、复发、预后、指导临床治疗具有意义的新指标.

同行评价

本文对胃癌患者血清可溶性E钙粘蛋白进行检测, 结果对胃癌的临床诊断具有一定辅助价值.

备注

编辑:李军亮 电编:何基才

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