胃癌微环境和胶原重构的特点及胶原受体DDR2对胃癌生长和侵袭的影响

发布时间：2018-05-13 16:02

  本文选题：胃癌 + 肿瘤微环境　； 参考：《第三军医大学》2017年博士论文

【摘要】：胃癌是世界范围内发病率列第四位的恶性肿瘤,居肿瘤相关死因的第三位。尽管胃癌的治疗在近年来取得了较大进展,患者的预后仍然较差,5年总体生存率仅为29.6%。预后评估在确定胃癌治疗方案时具有重要作用,对预后较差的患者宜采用较激进的治疗方案,以最大限度地清除肿瘤,延长患者生存期;而对预后较好的患者,治疗方式则不宜过于激进,以避免过度治疗。在胃癌预后评估方面,目前使用最广泛的是TNM分期,该指标包含肿瘤侵犯深度(T分期)、淋巴结转移(N分期)和远处转移(M分期)三个方面,是最重要的预后指标。然而,即使TNM分期完全相同的胃癌患者,其预后也不尽相同,甚至可能存在较大差异。因此,寻找新的胃癌预后指标具有十分重要的意义。以往的胃癌预后指标,包括TNM分期在内,多为反映癌细胞生物行为的指标。而肿瘤组织除了由癌细胞构成的实质以外,还包含一定量的间质成分。肿瘤间质形成肿瘤细胞赖以生存的微环境,对肿瘤的生长、侵袭和转移方面具有重要影响。因此,反映肿瘤间质或微环境特点的某些指标也可能用于胃癌预后的评估。肿瘤间质比率(TSP,tumor stroma percentage)和Klintrup M?kinen分级(KM分级)是近年来受到较多关注的两个肿瘤微环境相关的预后指标。其中TSP反映肿瘤间质在肿瘤组织中所占的比率(百分比),而KM分级通过衡量肿瘤侵袭前沿炎细胞浸润数量来反映肿瘤微环境内炎症反应的程度,KM分级越高则炎症反应程度越显著。既往研究发现,上述两个指标可较好地用于对某些肿瘤预后的评估。有学者进一步将TSP和KM分级结合起来,提出了一个新的评估肿瘤微环境的指标——Glasgow微环境评分(Glasgow microenvironment score,GMS)。在该评分系统中,高KM分级定义为0分(无论TSP如何),低KM分级/低TSP为1分,低KM/高TSP为2分。研究证实,GMS的预后价值较高,明显优于单一的TSP或KM分级。然而,GMS在胃癌能否成为评估预后有用指标,目前尚不清楚。在本研究中,我们考察了GMS与胃癌患者生存期的关系,提出胃癌存在两种典型的肿瘤微环境:炎症性微环境和促纤维增生性微环境。其中,具有炎症性微环境的病例预后较好,而促纤维增生性微环境与胃癌的快速进展密切相关,此类患者预后极差。促纤维增生性微环境的一个重要特点在于富含大量胶原纤维,而迄今尚不清楚胃癌微环境中胶原纤维发生了何种病理改变,胶原纤维对胃癌细胞的生物行为有何影响也缺乏研究。我们进而以胶原纤维为对象,探讨了胶原纤维含量与胃癌预后的关系,从质和量的角度系统阐述了胃癌组织内胶原重构的特征以及胶原纤维的构筑表型,并检测了胶原对胃癌侵袭和增殖的影响。同时,由于胶原纤维位于细胞外,其对细胞的影响需通过细胞表面的胶原受体发挥作用,而盘状结构域受体2(DDR2,discoidin domain receptor 2)是一种重要的胶原受体,有关DDR2在胃癌中的作用和意义尚缺乏研究。本课题继而通过三维立体培养,模拟含I型胶原的肿瘤微环境,初步探讨了DDR2对胃癌细胞增殖和侵袭的影响,明确其在胃癌进展中的意义。主要实验方法和结果:1.基于组织形态学观察评估225例胃癌的GMS,其中32例为GMS 0分,111例为GMS 1分,82例为GMS 2分。GMS 0分的患者其5年OS和DFS分别为78.1%和62.5%,显著高于GMS 1分者(5年OS:54.1%;5年DFS:45.9%),而GMS 2分的患者预后最差,其5年OS和DFS均为24.4%。采用Cox多因素回归分析发现,GMS是胃癌的独立预后因素。2.免疫组织化学染色显示,GMS 0分的胃癌更易于出现错配修复基因表达缺失(P=0.042),癌细胞表达PD-L1的阳性率更高(P=0.030);显色原位杂交提示,GMS 0分的胃癌伴有EB病毒感染的几率也更高(P=0.037)。3.免疫组织化学染色显示,GMS 2分的胃癌含有更多的肿瘤相关纤维母细胞(P0.001);苦味酸-天狼星红染色和双光子显微镜观察发现,GMS 2分的胃癌组织内胶原纤维更为丰富(P0.001),其成熟度也明显更低。4.对TCGA数据库中155例胃癌评估GMS后,进行mRNA表达谱聚类分析,发现GMS 0分的胃癌有282个基因高表达,其中涉及炎症相关信号通路的基因最为多见;GMS 2分的胃癌有1589个基因高表达,高表达基因主要是涉及细胞-细胞以及细胞-ECM之间相互作用的基因。5.查询网络公共数据库(Kaplan-Meier Plotter)发现,胃癌组织中I型胶原的mRNA表达水平与胃癌的总体生存密切相关(P0.001),表达水平越高患者预后越差。而对225例胃癌I型胶原的含量评估后也证实,富含胶原的胃癌5年-OS及5年-DFS率更低(P0.001)。体外侵袭实验发现,增加I型胶原浓度可促进胃癌细胞的侵袭;动物实验发现,增加I型胶原的浓度可促进裸鼠胃癌皮下移植瘤的生长。6.胃癌组织中存在明显的胶原重构现象,包括胶原纤维的含量明显增加以及成熟度下降;同时,胶原纤维的形态发生明显改变:其直径更为粗大,弯曲度下降,嗜酸性下降,致密度增加。7.胶原纤维的相关参数,无论是反映单条纤维结构的参数(长度、宽度、直度),还是反映一组纤维的组织特点的参数(排列值、密度),在胃癌组织中均明显上升。同时,胶原纤维的长度、宽度和密度与患者的预后密切相关,其中宽度的预后价值最大。8.胶原受体DDR2可表达于胃癌细胞,表达量与预后密切相关,其中表达量较低的患者预后较差,但DDR2表达不是独立的预后因素。同时,癌细胞DDR2低表达的胃癌,间质中I型胶原的含量明显更高。9.在I型胶原微环境中进行三维培养时,下调胃癌细胞DDR2的表达可提高其克隆形成率,并促进癌细胞的增殖和侵袭,而上调DDR2表达后,胃癌细胞的增殖和侵袭明显被抑制。10.裸鼠皮下移植瘤实验发现,下调胃癌细胞DDR2的表达后,成瘤率明显增加,且移植瘤体积明显增大;而上调DDR2表达后,移植瘤生长被抑制。结论:1.GMS可作为胃癌预后评估的有用指标。胃癌存在两类典型的肿瘤微环境:炎症性微环境和促纤维增生性微环境。具有炎症性微环境的胃癌预后较好,PD-L1表达阳性率和EB病毒感染率更高,也更易于出现错配修复基因的表达缺失;具有促纤维增生性微环境的胃癌含有丰富的肿瘤相关成纤维细胞和大量胶原纤维,预后较差。2.I型胶原纤维可促进胃癌的生长和侵袭,其含量与胃癌预后密切相关。同时,胃癌间质中的胶原纤维发生了明显的重构,表现为含量的增加(量变)和成熟度的降低(质变),其形态和构筑特点(胶原纤维的长度、宽度、直度、密度和排列)也发生了明显的变化,构筑表型的改变可用于胃癌预后的评估。3.胃癌细胞表达DDR2,在I型胶原微环境中DDR2的表达可抑制胃癌细胞的增殖和侵袭。在胃癌组织中,间质I型胶原的含量与癌细胞DDR2的表达负相关。
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本文编号：1883868