孫 劍 靳 松 趙宏穎 劉 洋 金木蘭 邢念增 牛亦農(nóng)
(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院泌尿外科, 北京 100020)
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5-α還原酶的表達(dá)與前列腺癌生物學(xué)行為相關(guān)性研究
孫劍靳松趙宏穎劉洋金木蘭邢念增牛亦農(nóng)*
(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院泌尿外科, 北京 100020)
【摘要】目的 探討兩型5-α還原酶表達(dá)情況與前列腺癌Gleason分級(jí)、血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen,PSA)濃度、TNM分期的相關(guān)性。方法選取2013至2014年間首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院病理科前列腺癌的石蠟包埋組織40例,并收集患者基本信息、前列腺體積,術(shù)前PSA濃度,術(shù)后病理TNM分期,Gleason分級(jí)等。采用χ2檢驗(yàn)和Spearman相關(guān)分析對(duì)2種5-α還原酶表達(dá)與病理分期、Gleason分級(jí)、PSA濃度及年齡等參數(shù)的關(guān)系進(jìn)行分析。 結(jié)果Ⅰ型5-α還原酶在前列腺癌組織中的表達(dá)明顯高于癌旁組織(P<0.001),相反Ⅱ型5-α還原酶在癌旁組織的表達(dá)強(qiáng)于癌組織(P=0.002),Ⅰ型5-α還原酶在癌細(xì)胞中的表達(dá)與腫瘤的惡性程度呈正相關(guān),Gleason分級(jí)越高,病理分期越高,Ⅰ型5-α還原酶的表達(dá)越強(qiáng);Ⅰ型5-α還原酶表達(dá)和血PSA濃度及年齡呈正相關(guān)。結(jié)論5-α還原酶在前列腺癌組織中呈現(xiàn)差異性表達(dá)的特點(diǎn),前列腺癌組織內(nèi)I型酶升高,II型酶降低;I型酶的表達(dá)與年齡、PSA濃度、病理分期及Gleason分級(jí)呈正相關(guān),在老年人群前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中可能具有重要的作用,I型酶對(duì)判斷前列腺癌的生物學(xué)行為及預(yù)后可能具有一定意義。
【關(guān)鍵詞】5-α還原酶;Gleason分級(jí);TNM分期;前列腺特異性抗原;前列腺癌
前列腺是男性生殖器官,常見疾病包括良性前列腺增生和前列腺癌等。雄激素在前列腺增生和前列腺癌的發(fā)生與發(fā)展中起著重要作用,睪酮經(jīng)5-α還原酶(5-α reductase, 5-AR)的作用轉(zhuǎn)變?yōu)殡p氫睪酮(dihydrotestosterone, DHT)[1],后者生物活性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于睪酮,與良性前列腺增生和前列腺癌的發(fā)生與發(fā)展具有密切的關(guān)系。人體內(nèi)的5-α還原酶主要有Ⅰ型(5-alpha reductase 1,5-AR1)和Ⅱ型(5-alpha reductase 2,5-AR2)兩種同工酶,5-AR1主要存在于肝、腦、肺和非生殖器部位的皮膚及其附屬器,而5-AR2主要分布于前列腺、附睪、精囊、生殖器部位皮膚及毛囊內(nèi)毛根鞘等部位[2]。目前關(guān)于2種5-α還原酶在前列腺癌中的表達(dá)情況以及與患者年齡、血清前列腺特異性抗原(prostate specific antigen,PSA)、前列腺癌病理分期及Gleason分級(jí)等指標(biāo)的關(guān)系尚未完全明確。本實(shí)驗(yàn)采用免疫組織化學(xué)技術(shù)從蛋白水平對(duì)前列腺癌組織中2種5-α還原酶表達(dá)情況進(jìn)行檢測(cè),并分析其表達(dá)與前列腺癌生物學(xué)行為的關(guān)系。
1材料與方法
1.1標(biāo)本來源
選取2013至2014年首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京朝陽醫(yī)院病理科前列腺癌的石蠟包埋組織40例,并收集該40例患者的基本信息如姓名、年齡、體質(zhì)量指數(shù)(body mass index, BMI)等以及B超檢查的前列腺大小,術(shù)前PSA濃度,術(shù)后病理TNM分期,Gleason分級(jí)等。
1.2免疫組織化學(xué)染色
將選取的前列腺癌組織樣本石蠟包埋后,切成4~5 μm厚的組織切片;免疫組織化學(xué)染色參照Abcam免疫組織化學(xué)染色試劑盒說明書進(jìn)行,依次經(jīng)二甲苯脫蠟、梯度乙醇化、過氧化氫處理、熱修復(fù)抗原、分別滴加5AR1(Abcam-ab110123)(1∶50)、5AR2(Santa Cruze-sc20400)(1∶50)單克隆抗體,4℃過夜,加入二抗、加入DAB 顯色、蘇木素輕度復(fù)染、脫水、透明、封片、顯微鏡觀察。
免疫組織化學(xué)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn):胞質(zhì)或胞核出現(xiàn)棕色顆粒的細(xì)胞為陽性細(xì)胞,每個(gè)樣本在40×視野下選3個(gè)代表區(qū)域,手動(dòng)計(jì)數(shù)每個(gè)代表區(qū)域內(nèi)500個(gè)細(xì)胞,將<10%、11%~50%、>50%分別定義為-(陰性)、+(弱陽性)、++~+++(強(qiáng)陽性)3級(jí)。
1.3前列腺癌病理分級(jí)與臨床分期
前列腺癌腺體分化采用Gleason分級(jí)系統(tǒng),采用五級(jí)十分制,將腫瘤分為主要類型和次要類型,每個(gè)類型分為5級(jí)計(jì)1~5分,最后分級(jí)的評(píng)分為二者之和。Gleason 2~4分屬于分化良好,5~7分屬于中等分化,8~10分為分化差或未分化。前列腺癌分期采用臨床常用的病理TNM分期系統(tǒng)[3]。
1.4統(tǒng)計(jì)學(xué)方法
2結(jié)果
2.15-α還原酶在癌組織及癌旁組織中的表達(dá)
前列腺癌組織及癌旁組織中都存在著兩型5-AR。前列腺癌組織中5-AR1表達(dá):5AR1在前列腺癌上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)均有表達(dá),以上皮表達(dá)為主;在前列腺癌細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有表達(dá)(圖1);在癌組織中強(qiáng)陽性28例,弱陽性6例,陰性6例,在癌旁組織中強(qiáng)陽性6例,弱陽性33例,陰性1例,5-AR1在癌組織中的表達(dá)顯著高于癌旁組織(P<0.05),詳見表1;5-AR2表達(dá):5AR2在前列腺癌上皮細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞內(nèi)均有表達(dá),以上皮表達(dá)為主;在前列腺癌細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有表達(dá)(圖2);在癌組織中強(qiáng)陽性9例,弱陽性25例,陰性6例,在癌旁組織中強(qiáng)陽性33例,弱陽性5例,陰性2例,5-AR2在癌旁組織的表達(dá)與癌組織差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.551),詳見表1。
圖1 5-AR1在前列腺癌組織及癌旁組織免疫組織化學(xué)染色病理切片
A: strong positive in prostate cancer tissue; B: weakly positive in prostate cancer tissue; C: negative in prostate cancer tissue; D: strong positive in para-neoplastic tissue; E: weakly positive in para-neoplastic tissue; F: negative in para-neoplastic tissue; 5-AR: 5-α reductase.
圖2 5-AR2在前列腺癌組織及癌旁組織免疫組織化學(xué)染色病理切片
A: strong positive in prostate cancer tissue; B: weakly positive in prostate cancer tissue; C: negative in prostate cancer tissue; D: strong positive in para-neoplastic tissue; E: weakly positive in para-neoplastic tissue; F: negative in para-neoplastic tissue; 5-AR: 5-α reductase.
表1 5-α還原酶Ⅰ、Ⅱ在不同部位的表達(dá)情況
2.25-AR表達(dá)程度與前列腺癌病理分期的關(guān)系
在前列腺癌組織中,5-AR1在癌細(xì)胞中的染色程度與腫瘤的病理分期呈正相關(guān),病理分期越高,5-AR1的表達(dá)越強(qiáng),其相關(guān)性差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.021);而5-AR2的表達(dá)與腫瘤的病理分期的相關(guān)性差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.061),詳見表2。
表2 5-α還原酶Ⅰ、Ⅱ不同表達(dá)程度與臨床分期
2.35-AR表達(dá)程度與前列腺癌Gleason分級(jí)的關(guān)系
40例前列腺癌患者標(biāo)本組織中5-AR1與Gleason分級(jí)的關(guān)系:2~4分10例,5~7分13例,8~10分17例。5-AR1表達(dá)和Gleason分級(jí)具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.012)并呈正相關(guān),Gleason評(píng)分越高,其表達(dá)越強(qiáng);5-AR2與Gleason分級(jí)的關(guān)系:2~4分9例,5~7分14例,8~10分17例。5-AR2表達(dá)和Gleason分級(jí)無相關(guān)性(P=0.417),詳見表3。
表3 5-α還原酶Ⅰ、Ⅱ不同表達(dá)程度與Gleason分級(jí)
2.45-AR在前列腺癌組織中的表達(dá)與血清PSA濃度之間的關(guān)系
血清PSA值為1.22 ng/mL至282 ng/mL。其中5例患者血清PSA<4 ng/mL,9例為4~10 ng/mL,26例為>10 ng/mL。按照5-AR1強(qiáng)陽性、弱陽性、陰性分組,各組血清PSA值的中位數(shù)和四分位間距分別為(10.00,38.23)ng/mL 、(4.58,40.38) ng/mL、(3.22,12.17)ng/mL。5-AR1表達(dá)和PSA濃度呈正相關(guān)(P=0.013),詳見表4。
6例患者血清PSA值為<4 ng/mL,7例為4~10 ng/mL,27例為>10 ng/mL,按照5-AR2強(qiáng)陽性、弱陽性、陰性分組,各組血清PSA值的中位數(shù)和四分位間距分別為(11.26,40.90)ng/mL、(6.44,25.00)ng/mL、(3.32,21.82)ng/mL。5-AR2表達(dá)和PSA濃度無相關(guān)(P=0.053),詳見表5。
2.55-AR在前列腺癌中的表達(dá)和患者年齡的關(guān)系
40例前列腺癌患者平均年齡(68.56±7.58)歲。其中,50~59歲8例,60~69歲10例,70~79歲22例,5-AR1表達(dá)與年齡呈正相關(guān),年齡越大,其表達(dá)強(qiáng)度越強(qiáng)(P=0.009),詳見表6。5-AR2表達(dá)與年齡的相關(guān)性無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.718),詳見表7。
3討論
前列腺癌是一種嚴(yán)重威脅老年男性健康的惡性腫瘤,在美國為男性最常見的腫瘤,并且是男性癌癥死亡的主要原因, 在我國也呈逐年上升趨勢(shì)[4-5]。其病因可能與種族、遺傳、環(huán)境、吸煙、肥胖及性激素水平有關(guān),例如家族發(fā)病率較高、發(fā)病年齡較輕、過多的攝入動(dòng)物脂肪也有可能促進(jìn)前列腺癌的發(fā)展。5-AR將睪酮轉(zhuǎn)化為雙氫睪酮,在前列腺增生及前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用,包括三型5-AR,分別為Ⅰ型、Ⅱ型和III型[6]。
關(guān)于2種5-AR在前列腺組織中的表達(dá),一些研究[7]報(bào)道2種5-AR均表達(dá)于前列腺組織中,也有研究[8]認(rèn)為在前列腺組織中沒有5-AR1的表達(dá)與活性。本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在前列腺癌組織及癌旁組織中2種5-AR均有表達(dá),5-AR1在前列腺癌組織中表達(dá)高于癌旁組織,并且在前列腺癌組織中5-AR1表達(dá)與腫瘤的惡性程度相關(guān),病理分期越高,腺體分化越差的腫瘤組織中其表達(dá)程度也越高。這說明在前列腺癌的發(fā)生發(fā)展過程中,5-AR1還原酶可能起重要作用,這也與筆者在前列腺癌細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)5-AR1,而5-AR2陰性相吻合(未發(fā)表),與國外一些酶動(dòng)力學(xué)研究[9]所證實(shí)的在多種前列腺癌細(xì)胞系中存在5-AR1高表達(dá)的情況也相符。并且國內(nèi)外有研究[10-11]報(bào)道前列腺組織中5-AR2表達(dá)缺失和5-AR2基因啟動(dòng)區(qū)CpG島甲基化有關(guān),甲基化主要發(fā)生在CpG二核苷酸的C5位點(diǎn),由甲基轉(zhuǎn)移酶1(DNMT1)作用,DNMT1主要作用是DNA復(fù)制過程中維持子鏈DNA的甲基化,DNMT1的異常高表達(dá)使CpG島啟動(dòng)子甲基化從而導(dǎo)致5-AR2的表達(dá)下降[12]。而5-AR1高表達(dá)則與腫瘤細(xì)胞增生過快,組織缺氧微環(huán)境有關(guān),其有利于5-AR將睪酮催化為雙氫睪酮,改變腫瘤細(xì)胞代謝,促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長和細(xì)胞內(nèi)基本PH值變化,這些變化反過來有利于5-AR1基因的表達(dá)[13]。
表4 5-α還原酶Ⅰ不同表達(dá)程度與血清PSA濃度
表5 5-α還原酶Ⅱ不同表達(dá)程度與血清PSA濃度
表6 5-α還原酶Ⅰ不同表達(dá)程度與年齡構(gòu)成
表7 5-α還原酶Ⅱ不同表達(dá)程度與年齡構(gòu)成
前列腺特異性抗原(prostate specific antigen,PSA)作為前列腺癌特異性標(biāo)志物,在前列腺癌的臨床診斷與治療中已得到廣泛應(yīng)用,血清 PSA檢測(cè)是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為廣泛的前列腺癌篩查和前列腺癌治療效果評(píng)價(jià)指標(biāo)[14-16]。前列腺癌的危險(xiǎn)性及侵襲性與PSA濃度直接相關(guān)[17],國內(nèi)研究[18]報(bào)道表明血清PSA值與前列腺癌的病理分級(jí)呈正相關(guān),血清總前列腺特異性抗原(TPSA)、游離前列腺特異性抗原(FPSA)與前列腺癌患者的Gleason評(píng)分、臨床分期均呈正相關(guān),且TPSA>30 ng/mL時(shí)要高度懷疑前列腺癌處于晚期。本組實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,5-AR1的表達(dá)與PSA濃度具有顯著正相關(guān)。提示檢測(cè)癌組織中5-AR1的表達(dá)情況對(duì)于前列腺癌的早期診斷、病理分期、術(shù)后療效觀察及隨訪具有重要的臨床意義。
40例前列腺癌患者中,5-AR1表達(dá)程度與患者年齡具有顯著相關(guān),年齡越大,5-AR1表達(dá)越高,而5-AR2不具有這種相關(guān)性,結(jié)合5-AR1與血清PSA濃度、前列腺癌病理分期與腺體分化的相關(guān)性,提示對(duì)于前列腺癌這種老年性疾病,5-AR1的升高可能在前列腺癌的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
綜上所述,5-AR在前列腺癌組織中呈現(xiàn)差異性表達(dá),Ⅰ型酶升高,Ⅱ型酶降低;并且與腫瘤的病理分期、Gleason分級(jí)、患者血清PSA濃度及年齡因素具有正相關(guān)性;I型酶的表達(dá)對(duì)老年人群前列腺癌的發(fā)生發(fā)展可能是重要事件;對(duì)于前列腺癌篩查、診斷、治療及預(yù)后判斷也可能具有重要的參考意義;同時(shí)提示應(yīng)用具有5-AR1與5-AR2雙重抑制作用的抑制劑對(duì)于預(yù)防前列腺癌可能具有更好的療效。
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編輯陳瑞芳
Correlation between 5-α reductase and biological behavior of prostate cancer
Sun Jian, Jin Song, Zhao Hongying, Liu Yang, Jin Mulan, Xing Nianzeng, Niu Yinong*
(DepartmentofUrology,BeijingChaoyangHospital,CapitalMedicalUniversity,Beijing100020,China)
【Abstract】ObjectiveTo investigate the correlation between the expression of two types of 5-αreductase and Gleason score, serum prostate-specific antigen (PSA) concentration, and TNM stage in prostate cancer (PCa). MethodsParaffin-embedded PCa specimens of 40 cases were collected in our hospital from 2013 to 2014. Other data of these patients were also collected including the basic information, prostate volume, preoperative serum PSA concentration, postoperative pathological TNM stage, Gleason score and so on. Chi-square test and Spearman rank correlation were used to analyze the correlation.ResultsThe expression of type I 5-α reductase in PCa tissues was significantly stronger than that in the paraneoplastic tissues (Chi-square test, P<0.001). On the contrary, the expression of type II 5-α reductase in the paraneoplastic tissues was stronger than that in PCa tissues (Chi-square test, P=0.002). expression of type I 5-α reductase in PCa epithelial cells was positively correlated with patient’s age, serum PSA, the degree of tumor malignancy, Gleason score, and clinical stage.ConclusionExpression of 5-α reductases in PCa are different, type I enzyme is increased, and type II enzyme is decreased. The expression of type I enzyme is positively correlated with age, serum PSA concentration, pathological stage and Gleason score. These findings suggest that these enzymes may play an important role in the development and progression of prostate cancer in the elderly population. Type I enzyme may have a certain significance in judging the biological behavior and prognosis of prostate cancer.
【Key words】5-α reductase; Gleason score; TNM stage;prostate specific antigen (PSA); prostate cancer
基金項(xiàng)目:北京市自然科學(xué)基金(7122074)。This study was supported by Natural Science Foundation of Beijing(7122074).
*Corresponding author, E-mail:farmerniu@163.com
[doi:10.3969/j.issn.1006-7795.2016.03.010]
【中圖分類號(hào)】R 737.25
(收稿日期:2016-04-06)
網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間:2016-06-0719∶00網(wǎng)絡(luò)出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/11.3662.r.20160607.1900.032.html
· 前列腺癌發(fā)病機(jī)制與臨床治療研究 ·