劉 鑫 胡皆樂 李 佑 劉 坤 蔣奕玫 羅秀芳 趙 任

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FOXO3在結(jié)直腸癌組織中的表達(dá)及臨床意義

劉 鑫 胡皆樂 李 佑 劉 坤 蔣奕玫 羅秀芳 趙 任

目的 探討叉頭框蛋白O3(forkhead box class O3，F(xiàn)OXO3)在結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)組織中的表達(dá)及其臨床意義。方法 選擇手術(shù)切除的結(jié)直腸癌標(biāo)本100份，采用實(shí)時(shí)定量PCR(real-time quantitative PCR，RT-qPCR)檢測(cè)結(jié)直腸癌組織及相應(yīng)正常癌旁組織中FOXO3基因mRNA水平表達(dá)，采用蛋白免疫印跡法(Western blot，WB)檢測(cè)上述患者FOXO3蛋白的表達(dá)，采用免疫組織化學(xué)方法(immunohistochemistry，IHC)檢測(cè)腸癌組織樣本與正常腸粘膜組織FOXO3蛋白的表達(dá)。結(jié)果 腸癌腫瘤組織中FOXO3 mRNA、蛋白表達(dá)水平顯著低于遠(yuǎn)端癌旁組織(P<0.05)；FOXO3陰性組生存率較FOXO3陽(yáng)性組和FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性組生存率顯著降低(P<0.05)；FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性組與FOXO3陽(yáng)性組生存率比較無(wú)明顯差異(P>0.05)；FOXO3表達(dá)與腫瘤分化(χ2=32.7468，P=1.05e-08)、浸潤(rùn)深度(χ2=4.0921，P=0.04308)、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移(χ2=5.7301，P=0.01668)、TNM分期(χ2=9.2374，P=0.01451)及組織學(xué)分類(χ2=8.5963，P=0.01359)密切相關(guān)。結(jié)論 FOXO3表達(dá)可能與結(jié)直腸癌的腫瘤分化、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和組織學(xué)分類有關(guān)。FOXO3表達(dá)可能成為判定結(jié)直腸癌嚴(yán)重程度及預(yù)后效果的預(yù)測(cè)因子。

結(jié)直腸癌；免疫組織化學(xué)；FOXO3；RT-qPCR；Western Blot

(ThePracticalJournalofCancer,2016,31:1773～1777)

結(jié)直腸癌(colorectal cancer，CRC)是消化道常見的惡性腫瘤之一[1-4]，隨著我國(guó)人民生活質(zhì)量的不斷提高以及飲食習(xí)慣的改變，結(jié)直腸癌已成為近年來(lái)發(fā)病率增長(zhǎng)最快的腫瘤之一，現(xiàn)已成為我國(guó)發(fā)病率第三、病死率第五的惡性腫瘤[5]。結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展是1個(gè)長(zhǎng)期多因素、多階段參與的復(fù)雜過程[2-3]，其詳細(xì)病因及發(fā)病機(jī)制尚不明確。Forkhead轉(zhuǎn)錄因子是2000年才正式統(tǒng)一命名的新轉(zhuǎn)錄因子家族[6]，其中研究最深入的是O亞家族(FOXO)。叉頭框蛋白O3(forkhead box class O3，F(xiàn)OXO3)是FOXO亞家族的重要成員，研究表明FOXO3在肝癌、肺癌、胃癌、原發(fā)性乳腺癌等多種惡性腫瘤中表達(dá)降低，與腫瘤的發(fā)生、侵襲和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，已成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)[7-9]。Bullock等[10]于2013年對(duì)FOXO3在結(jié)直腸癌中的表達(dá)和臨床意義進(jìn)行了探究。Bullock等的研究病例樣本為歐羅巴人種，由于人種的差異，可能其中的某些結(jié)果不能很好的反映中國(guó)人的情況。

綜上，為深入研究FOXO3在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展中的作用，本研究選擇手術(shù)切除的結(jié)直腸癌標(biāo)本100份，采用RT-qPCR、Western Blot、免疫組織化學(xué)等方法檢測(cè)了結(jié)腸癌腫瘤組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3在mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)水平，同時(shí)通過對(duì)腸癌患者進(jìn)行為期3年的隨訪，結(jié)合病人癌組織中FOXO3的表達(dá)進(jìn)行分組并統(tǒng)計(jì)其生存率，并采用計(jì)數(shù)資料列聯(lián)表的相關(guān)分析法分析FOXO3表達(dá)與結(jié)直腸癌臨床病理特征的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 標(biāo)本及醫(yī)療數(shù)據(jù)收集

收集上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院2008至2011年經(jīng)手術(shù)切除的結(jié)直腸癌凍存組織100例及相應(yīng)正常腸黏膜凍存組織(距腫瘤組織5 cm以上)100例，收集整理該100例患者3年的隨訪記錄，用于生存率分析。所有病例臨床及病理資料完整，其中男性65例，女性35例；≤60歲患者38例，>60歲患者62例；腫瘤直徑≤5 cm的病例43例，>5 cm的病例57例；腫瘤高分化31例(男性15例、女性16例)，腫瘤中分化程度37例(男性18例、女性19例)，低分化32例(男性27例，女性5例)；腫瘤浸潤(rùn)程度低(T1～2)52例，浸潤(rùn)程度高(T3～4)48例；淋巴結(jié)無(wú)轉(zhuǎn)移56例，淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移44例；TNM Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分期患者分別為23例、33例、30例、14例；組織學(xué)分類:腺癌、粘液癌、未分化癌患者分別為68例、22例和10例。所有患者術(shù)前均未進(jìn)行放療、化療以及其他針對(duì)腫瘤的特殊治療，術(shù)后病理檢查均經(jīng)兩位病理醫(yī)師診斷。

按照患者腫瘤分化程度及性別，從31例腫瘤高分化患者中隨機(jī)選取2例(男女各1例)，37例中分化患者中隨機(jī)選取2例(男女各1例)，32例低分化患者中隨機(jī)選取1例(男性)，分別記為C1、N1、C2、N2、C3、N3、C4、N4、C5、N5(其中C代表癌癥組織，N代表癌旁正常組織)。

1.2 主要試劑

兔抗人FOXO3多克隆抗體和EnVisionⅢ加強(qiáng)型試劑盒購(gòu)于Thermo Fisher Scientific公司。RT-qPCR試劑盒購(gòu)自大連寶生物工程有限公司。

1.3 RT-qPCR法測(cè)定CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3 mRNA的表達(dá)水平

采用RT-qPCR法測(cè)定五個(gè)樣本中CRC組織及癌旁正常組織中FOXO3 mRNA的表達(dá)水平，每個(gè)樣品設(shè)置5個(gè)平行重復(fù)。

①根據(jù)文獻(xiàn)，應(yīng)用primer premier 6.0軟件設(shè)計(jì)引物FOXO3：上游引物，5'-AAGCCAGCTACCTTCTCTTCCA-3'；下游引物，5'-GTGGCTAAGTGAGTCCGAAGTGA-3'。②采用異硫氰胍一步法快速提取總RNA。③根據(jù)寶生物公司RT-qPCR試劑盒說明書操作，瓊脂糖凝膠電泳后，用凝膠成像分析系統(tǒng)及灰度分析軟件測(cè)平均灰度值，以β-actin為內(nèi)參照。

1.4 Western Blot法檢測(cè)CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3蛋白表達(dá)水平

采用Western Blot檢測(cè)CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3蛋白表達(dá)水平。裂解各樣本細(xì)胞提取總蛋白，按每個(gè)泳道20 μg進(jìn)行十二烷基硫酸鈉-聚丙酰胺凝膠電泳，采用Bio-Red標(biāo)準(zhǔn)濕式轉(zhuǎn)膜裝置轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素膜上，轉(zhuǎn)膜電流300 mA，轉(zhuǎn)膜時(shí)間為90 min；加入5%脫脂奶粉封閉液，室溫?fù)u床封閉1 h后加入FOXO3及β-actin鼠抗單克隆一抗，4 ℃孵化過夜；洗膜后加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的單克隆鼠抗，1∶4000稀釋，室溫孵化1 h；洗膜后使用增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光試劑及凝膠成像分析系統(tǒng)進(jìn)行掃描，采用Image J圖像分析軟件對(duì)FOXO3蛋白表達(dá)進(jìn)行分析，以目的條帶吸光度與β-actin條帶吸光度比值作為各目的條帶的相對(duì)表達(dá)水平。

1.5 免疫組織化學(xué)測(cè)定FOXO3在CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中表達(dá)情況

采用EnVisionTM二步法，分別測(cè)定100份CRC組織及相應(yīng)正常癌旁組織中FOXO3蛋白表達(dá)。各樣本石蠟切片常規(guī)脫蠟至水，以依地酸為抗原修復(fù)液進(jìn)行微波抗原修復(fù)，3%過氧化氫溶液常溫孵育15 min，滴加一抗(兔抗人FOXO3單克隆抗體，濃度1∶50)，4 ℃過夜后滴加二抗(EnVisionⅢ加強(qiáng)型試劑盒)，室溫孵育2 h，DAB顯色，脫水，透明，封片，顯微鏡觀察。

本實(shí)驗(yàn)中所有免疫組織化學(xué)染色結(jié)果均采用雙盲法閱片，由兩位有經(jīng)驗(yàn)的病理醫(yī)師分別作出判斷。FOXO3蛋白免疫組化以細(xì)胞核呈現(xiàn)棕黃色顆粒為陽(yáng)性，每張切片于400倍光鏡下隨機(jī)取5個(gè)視野，每個(gè)視野計(jì)數(shù)100個(gè)細(xì)胞，根據(jù)每個(gè)視野中陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)百分比和染色強(qiáng)弱進(jìn)行評(píng)分。鏡下觀察腫瘤實(shí)質(zhì)細(xì)胞著色強(qiáng)度：0分，細(xì)胞無(wú)著色；1分，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)染色呈淡棕色；2分，陽(yáng)性細(xì)胞染色呈棕色；3分陽(yáng)性細(xì)胞染色呈棕褐色。著色廣度：0分，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比率<1 %；1分，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比率2%～25%；2分，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比率26%～50%；3分，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比率51%～75%；4分，陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)比率>75%。然后判定各標(biāo)本的染色得分。著色總分(0-12)：廣度強(qiáng)度；總分分級(jí)：0～4分視為0級(jí)，為陰性表達(dá)(FOXO3+/-)；5～8分視為I級(jí)，為陽(yáng)性表達(dá)(FOXO3+/+)；9～12分視為Ⅱ級(jí)，為強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)(FOXO3+++-++++)。

1.6 結(jié)直腸癌患者生存率分析

對(duì)100例接受手術(shù)的結(jié)直腸癌患者進(jìn)行為期3年的隨訪，按照免疫組織化學(xué)結(jié)果，將100例患者分為三組(FOXO3陰性組、FOXO3陽(yáng)性組和FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性組)，每組分別根據(jù)不同時(shí)間下患者的存活數(shù)目繪制結(jié)直腸癌患者的生存率圖。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3 mRNA表達(dá)水平(圖1)

CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3mRNA相對(duì)表達(dá)水平見圖1，隨機(jī)選取的5例CRC腫瘤組織中FOXO3表達(dá)水平顯著低于相應(yīng)癌旁正常組織的(P<0.05)。

圖1 CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3 mRNA的表達(dá)水平

2.2 CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3蛋白表達(dá)水平

在CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3蛋白相對(duì)表達(dá)水平見圖2，由灰度圖和相對(duì)表達(dá)量柱狀圖可知，與癌旁正常組織相比，隨機(jī)選取的5例CRC患者腫瘤組織中FOXO3蛋白的表達(dá)水平顯著降低(P<0.05)。

圖2 CRC組織和相應(yīng)癌旁正常組織中FOXO3蛋白表達(dá)水平

2.3 免疫組織化學(xué)結(jié)果

對(duì)100例CRC組織及相應(yīng)癌旁正常組織進(jìn)行免疫組化染色。FOXO3蛋白陽(yáng)性產(chǎn)物為棕黃色顆粒，定位于細(xì)胞核。經(jīng)雙盲法閱片，根據(jù)每個(gè)視野中陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)百分比和染色強(qiáng)弱進(jìn)行評(píng)分并比較其陽(yáng)性率，統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，CRC組織中FOXO3蛋白表達(dá)陽(yáng)性率顯著低于正常粘膜組織(P<0.01)。

2.4 3年生存率

FOXO3不同表達(dá)水平組3年生存率見圖3，F(xiàn)OXO3陰性組患者的3年生存率顯著低于FOXO3陽(yáng)性組和FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性組(P<0.01)，而FOXO3陽(yáng)性組和FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性組3年生存率比較無(wú)顯著性差異(P>0.05)。

圖3 FOXO3不同表達(dá)水平組3年生存率比較

2.5 FOX03蛋白表達(dá)與結(jié)直腸癌臨床病理特征的關(guān)系

FOXO3蛋白表達(dá)(FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性組和FOXO3陰性組)與結(jié)直腸癌臨床病理特征的關(guān)系見表1，結(jié)果顯示，F(xiàn)OXO3蛋白表達(dá)與患者性別、年齡及腫瘤直徑無(wú)顯著相關(guān)性，與腫瘤分化、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期及組織學(xué)分類密切相關(guān)。

表1 FOXO3蛋白表達(dá)與結(jié)直腸癌臨床病理特征的關(guān)系/例

3 討論

近年來(lái)，隨著人民生活水平的不斷提高，飲食習(xí)慣和飲食結(jié)構(gòu)的改變以及人口老齡化，我國(guó)結(jié)直腸癌的發(fā)病率和死亡率均保持上升趨勢(shì)，深入研究其關(guān)鍵分子機(jī)制為新藥開發(fā)和臨床治療具有極大的社會(huì)價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。FOXO轉(zhuǎn)錄因子是Forkhead蛋白大家族的一個(gè)亞群，從蠕蟲到人均有表達(dá)。FOXO家族的轉(zhuǎn)錄因子穿梭于細(xì)胞核內(nèi)外，在代謝、細(xì)胞增殖、氧化應(yīng)激、凋亡、分化和老化中發(fā)揮重要作用，多個(gè)研究表明其可作為腫瘤治療靶點(diǎn)之一[11]。FOXO3是FOXO亞家族中的重要成員，其磷酸化失活及亞細(xì)胞定位與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。研究表明，F(xiàn)OXO3表達(dá)缺失在甲狀腺癌[12]、卵巢癌[13]、乳腺癌[14]、尿路上皮癌[15]等多種腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程密切相關(guān)，且與患者預(yù)后密切相關(guān)。深入研究FOXO3在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中的分子機(jī)制，對(duì)研制分子靶向治療藥物、制定臨床治療策略具有重要意思。鑒于結(jié)直腸癌嚴(yán)峻的上升趨勢(shì)以及FOXO3在其他癌癥中的重要作用，本研究收集整理了100例結(jié)直腸癌患者的腫瘤及癌旁正常組織標(biāo)本、臨床病理數(shù)據(jù)和隨訪記錄，探究FOXO3在結(jié)直腸癌中的表達(dá)情況以及FOXO3的表達(dá)與臨床病理特征的關(guān)系，即FOXO3在結(jié)直腸癌的發(fā)生、發(fā)展過程中可能發(fā)揮的作用。設(shè)計(jì)了一系列實(shí)驗(yàn)，包括：FOXO3在CRC組織和癌旁正常粘膜組織中mRNA水平和蛋白質(zhì)水平的表達(dá)，F(xiàn)OXO3表達(dá)高低對(duì)結(jié)直腸癌病人生存率的影響，F(xiàn)OXO3表達(dá)與臨床病理特征相關(guān)性的分析等。

RT-qPCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果、Western Blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果均表明，F(xiàn)OXO3 mRNA、蛋白在CRC腫瘤組織中表達(dá)顯著低于正常組織，同時(shí)也表明FOXO3蛋白在CRC組織低表達(dá)極有可能是在發(fā)生在轉(zhuǎn)錄過程中，F(xiàn)OXO3發(fā)生低表達(dá)的原因可能與基因組的表達(dá)調(diào)控有關(guān)。FOXO3低表達(dá)是否在翻譯水平受到影響還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，相關(guān)研究仍在進(jìn)行。對(duì)腫瘤組織和正常癌旁組織的免疫組織化學(xué)分析也可以得出FOXO3在腫瘤組織中發(fā)生了低表達(dá)，也與RT-qPCR實(shí)驗(yàn)結(jié)果、Western Blot實(shí)驗(yàn)結(jié)果相類似，同時(shí)也進(jìn)一步印證了FOXO3在結(jié)直腸組織中的抑癌作用。

對(duì)腫瘤組織免疫組織化學(xué)切片觀察及評(píng)分，將腫瘤患者分為3組(FOXO3陰性表達(dá)組、FOXO3陽(yáng)性表達(dá)組和FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)組)，結(jié)合3年間患者隨訪數(shù)據(jù)，本研究分析了3個(gè)分組患者的生存率，結(jié)果表明FOXO3陰性表達(dá)組患者的生存率顯著低于其它兩組患者，但FOXO3強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)組患者生存率與FOXO3陽(yáng)性表達(dá)組患者的生存率無(wú)顯著差異。該結(jié)果暗示FOXO3蛋白陽(yáng)性表達(dá)可提高結(jié)腸癌患者的生存率，但當(dāng)FOXO3的表達(dá)量提高至一定水平后，繼續(xù)升高FOXO3的表達(dá)量對(duì)結(jié)腸癌患者生存率無(wú)顯著性影響。該結(jié)果可為靶向FOXO3治療手段相關(guān)研究提供參考，即在用藥時(shí)需注意FOXO3蛋白濃度調(diào)控。

本研究中，我們也對(duì)FOXO3蛋白與結(jié)直腸癌臨床病理特征的相關(guān)性進(jìn)行了探究，結(jié)果表明FOXO3蛋白的表達(dá)與病人性別、年齡及腫瘤直徑無(wú)顯著相關(guān)性，但與腫瘤分化、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期及組織學(xué)分類密切相關(guān)，暗示FOXO3在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展過程中產(chǎn)生了重要影響，相關(guān)結(jié)論可能為靶向FOXO3治療結(jié)直腸癌提供一定理論指導(dǎo)。

總之，F(xiàn)OXO3在結(jié)直腸癌中的表達(dá)顯著下調(diào)，其表達(dá)與結(jié)直腸癌的腫瘤分化、浸潤(rùn)深度、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、TNM分期和組織學(xué)分類有關(guān)，F(xiàn)OXO3的表達(dá)下調(diào)可能在結(jié)直腸癌發(fā)生、發(fā)展過程中起重要作用，F(xiàn)OXO3可能為臨床結(jié)直腸癌基因治療提供新的基因靶點(diǎn)。FOXO3可能與結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展相關(guān)，此結(jié)論鮮見報(bào)道，尚需擴(kuò)大研究范圍進(jìn)一步研究證實(shí)。

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(編輯：吳小紅)

Expression and Clinical Significance of FOXO3 in Colorectal Carcinoma

LIUXin，HUJiele，LIYou，etal.

RuijinHospital,ShanghaiJiaoTongUniversitySchoolofMedicine，Shanghai,200025

Objective To investigate the expression and clinical significance of FOXO3(forkhead box class O3) in colorectal carcinoma.Methods 100 cases of colorectal cancer treated with surgical resection were selected,FOXO3 mRNA expression of colorectal cancer and normal tissues were detected using real-time quantitative PCR (Real-time quantitative PCR,RT-qPCR),FOXO3 protein expression was detected by western blot,Immunohistochemical method (Immunohistochemistry,IHC) was used to detect FOXO3 protein expression in human colorectal carcinoma and normal tissues.Results As compared with normal colorectal mucosa tissues,FOXO3 expression in colorectal cancer tissues obviously decreased(P<0.05) both at mRNA and protein levels.The survival rate of FOXO3 negative group significantly decreased (P<0.05) compared with the other 2 groups,and that of FOXO3 positive group and FOXO3 strongly positive group have no significant difference(P>0.05).The expression of FOXO3 in colorectal cancer was significantly correlated with tumor differentiation(χ2=32.7468，P=1.05e-08)、depth of tumor invasion(χ2=4.0921，P=0.04308)、metastasis of lymph node(χ2=5.7301，P=0.01668)、TNM stage(χ2=9.2374，P=0.01451，P=0.01451)and tumor histological differentiation(χ2=8.5963，P=0.01359).Conclusion The expression of FOXO3 may be closely related with differentiation,depth of tumor invasion,metastasis of lymph node,TNM stage,and histological differentiation of colorectal cancer,and it may be an important indicator to evaluate the malignant degree and prognosis of the colorectal cancer.

Colorectal cancer；Immunohistochemistry；FOXO3；RT-qPCR；Western Blot

200025 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院(劉 鑫，趙

任)；201801 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院北院(胡皆樂，李 佑，劉 坤，蔣奕玫，羅秀芳)

趙 任

10.3969/j.issn.1001-5930.2016.11.010

R735.3+7

A

1001-5930(2016)11-1773-05

2015-12-02

2016-06-01)