莊燕燕

福建省晉江市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院 362000

胃癌是全球最常見的惡性腫瘤之一，預(yù)后差，死亡率高，而我國(guó)是胃癌高發(fā)的國(guó)家，發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)均約占世界的50%，因此，胃癌是我國(guó)重點(diǎn)防控的癌癥之一[1]。盡管胃癌死因順位在所有惡性腫瘤中有所下降，但胃癌死亡人數(shù)每年仍高達(dá)30萬(wàn)，約占全國(guó)總癌癥死亡的15%[2]，防控胃癌任重道遠(yuǎn)。隨著基因芯片技術(shù)和生物信息學(xué)的快速發(fā)展，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種基因參與胃癌的發(fā)生發(fā)展，并且與胃癌的預(yù)后高度相關(guān)[3]。Warburg首次發(fā)現(xiàn)，與正常細(xì)胞不同，腫瘤細(xì)胞采用糖酵解作為主要的產(chǎn)能方式，以滿足其快速增殖的能量需求，即瓦伯格效應(yīng)[4]。隨后人們發(fā)現(xiàn)，糖酵解代謝模式與丙酮酸脫氫酶復(fù)合物(Pyruvate dehydrogenase complex，PDC)的活性抑制有關(guān)，而這種活性抑制腫瘤發(fā)生與發(fā)展的重要分子事件[5]。

在人體內(nèi)，PDC的活性主要受丙酮酸脫氫酶激酶(Pyruvate dehydrogenase kinase，PDK)調(diào)控，PDK是PDC的重要負(fù)性調(diào)節(jié)因子，其活性域可使PDC的關(guān)鍵蛋白發(fā)生磷酸化而抑制其活性，PDK蛋白的異常表達(dá)與多種惡性腫瘤的惡性行為相關(guān)[6-8]。PDK存在4種異構(gòu)體，即PDK1、PDK2、PDK3、PDK4，其中PDK4是最重要的PDC調(diào)控因子。目前，國(guó)內(nèi)外尚無(wú)學(xué)者探討PDK4在胃癌組織中的表達(dá)及其與胃癌臨床預(yù)后關(guān)系，因此PDK4在胃癌中的作用尚不明確。因此，本文采用生物信息學(xué)分析和大數(shù)據(jù)分析，探討PDK4 mRNA在胃癌組織及癌旁組織中的表達(dá)情況，分析PDK4對(duì)胃癌總生存和無(wú)進(jìn)展生存的影響，初步探討PDK4的臨床意義。

1 資料與方法

1.1 PKD4基因表達(dá)的數(shù)據(jù)收集 收集TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)(https://www.cancer.gov/about-nci/organization/ccg /research/structural-genomics/tcga)中375例胃癌組織和45例癌旁組織的mRNA表達(dá)矩陣，然后采用R語(yǔ)言篩選PDK4的mRNA數(shù)據(jù)，并記錄其表達(dá)水平。

1.2 生存數(shù)據(jù)來(lái)源 采用Kaplan-Meier plotter在線數(shù)據(jù)庫(kù)收集不同PDK4表達(dá)水平生存曲線，其官方網(wǎng)址是http://kmplot.com/analysis[9]。本文提取基因是PDK4，對(duì)應(yīng)的基因編碼是205960_at。根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)提供的參數(shù)條件，設(shè)置以下篩選條件：(1)數(shù)據(jù)模塊：Start KM plotter for Gastric cancer；(2)基因符號(hào)(Gene symbol)：PDK4；(3)人群分組：采用自動(dòng)分組(Auto select best cutoff)；(4)生存結(jié)局：總生存和無(wú)進(jìn)展生存。

1.3 研究指標(biāo)及統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 本文主要的研究指標(biāo)是胃癌組織和癌旁組織中PDK4的表達(dá)差異以及不同PDK4基因表達(dá)水平下的生存結(jié)果?；虮磉_(dá)差異采用t檢驗(yàn)，利用R語(yǔ)言統(tǒng)計(jì)。生存比較采用Kaplan-Meier生存曲線圖表示，采用Kaplan-Meier plotter在線分析。主要效應(yīng)指標(biāo)為風(fēng)險(xiǎn)比(HR)及其95%置信區(qū)間、P值。P<0.05組間差別有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 胃癌組織及癌旁組織中PDK4的表達(dá)情況 共有420個(gè)樣本納入分析，其中癌旁組織45個(gè)樣本，PDK4中位表達(dá)水平為4 211(2 897～6 245)；而胃癌組織375個(gè)樣本，PDK4中位表達(dá)水平為6 777(2 799～9 374)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。見圖1。

圖1 胃癌組織及癌旁組織中PDK4的表達(dá)情況

2.2 不同PDK4表達(dá)水平下的總生存(OS)結(jié)果 共875例胃癌患者納入總生存分析，其中646例患者屬于PDK4高表達(dá)組，229例患者為低表達(dá)組。PDK4基因低表達(dá)組患者中位OS為53.43個(gè)月，而PDK4基因高表達(dá)組OS為27.8個(gè)月；風(fēng)險(xiǎn)比HR=1.46，95% CI 1.18～1.79，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.000 36)。相應(yīng)的OS曲線見圖2。

圖2 不同PDK4基因表達(dá)狀態(tài)的總生存和無(wú)進(jìn)展生存曲線圖

2.3 不同PDK4表達(dá)水平下的無(wú)進(jìn)展生存(PFS)結(jié)果 共有640例胃癌患者被納入PFS分析。其中479例患者為PDK4高表達(dá)組，161例為低表達(dá)組。PDK4基因低表達(dá)組患者中位PFS為30.00個(gè)月，高表達(dá)組為17.3個(gè)月；風(fēng)險(xiǎn)比HR=1.37，95% CI 1.06～1.75，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.014)。PFS生存曲線見圖2。

3 討論

胃癌是一種常見的消化道腫瘤，手術(shù)是其最重要的治療手段，然而對(duì)于多數(shù)胃癌患者，即使接受手術(shù)治療，其5年生存率也只有15%～20%。如何提高胃癌的長(zhǎng)期生存是目前腫瘤防控的重要任務(wù)[10]。既往研究表明，腫瘤細(xì)胞獲取能量的主要途徑是糖酵解，而這一現(xiàn)象也被稱為Warburg效應(yīng)[4]。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制糖酵解，可以抑制Warburg效應(yīng)，并切斷腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)，繼而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡，是一種潛在的治療措施[8]。PDK介導(dǎo)的PDC可能參與Warburg效應(yīng)[11]，因此越來(lái)越多學(xué)者關(guān)注PDK在惡性腫瘤中的表達(dá)及預(yù)后價(jià)值。

童晶濤等人發(fā)現(xiàn)，PDK1基因在結(jié)腸癌組織中高表達(dá)，而在癌旁組織中則是低表達(dá)，進(jìn)一步采用PDK抑制劑來(lái)抑制PDK1的活性時(shí)，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸癌細(xì)胞增殖活性被明顯抑制[8]。陳艷榮等人發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸癌組織中PDK4蛋白的表達(dá)率顯著高于癌旁組織，且PDK4蛋白的表達(dá)水平與腫瘤的分化程度、臨床分期、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移、預(yù)后等密切相關(guān)，提示PDK4可能參與結(jié)腸癌的發(fā)生、發(fā)展，是重要的促癌基因[6]。

胃癌同樣屬于消化道腫瘤，但目前尚無(wú)學(xué)者探索PDK4在胃癌中的預(yù)后價(jià)值。筆者通過(guò)TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)下載mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)胃癌組織PDK4中位表達(dá)水平為6 777(2 799～9 374)，而癌旁組織中位表達(dá)水平為4 211(2 897～6 245)，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)，說(shuō)明與結(jié)腸癌相似，PDK4同樣可能參與腫瘤的發(fā)生發(fā)展。在本研究中，基于Kaplan-Meier plotter在線分析顯示，PDK4基因低表達(dá)組患者中位OS和PFS均顯著優(yōu)于PDK4基因高表達(dá)組，說(shuō)明PDK4基因是一種促癌基因，明顯影響胃癌患者的預(yù)后。

目前，PDK4基因發(fā)揮促癌的機(jī)制尚未形成共識(shí)。一種觀點(diǎn)認(rèn)為，PDK4基因高表達(dá)，顯著提高了腫瘤細(xì)胞的糖酵解能力，改善了腫瘤細(xì)胞的能量供應(yīng)，從而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生發(fā)展。PDK4表達(dá)的調(diào)控還可以改變并促進(jìn)人乳腺癌細(xì)胞、膀胱癌細(xì)胞耐藥性，影響腫瘤內(nèi)分泌治療或化療的療效[12-13]。因此，PDK4可望成為惡性腫瘤有效的治療靶點(diǎn)。

總之，根據(jù)TCGA數(shù)據(jù)分析和Kaplan-Meier plotter在線分析，筆者發(fā)現(xiàn)PDK4的表達(dá)水平與胃癌的預(yù)后存在相關(guān)性，或許PDK4可成為改善胃癌預(yù)后的新靶標(biāo)，為今后對(duì)胃癌的基礎(chǔ)研究和臨床靶向治療提供參考。需要注意的是，本文僅基于生物信息學(xué)分析，需要在實(shí)際病人群眾進(jìn)行驗(yàn)證，因此需要開展相關(guān)的臨床和基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，以確認(rèn)PDK4的價(jià)值。