基质金属蛋白酶-12及其组织抑制物-1在皮肤鳞癌中的表达研究

发布时间：2018-12-24 07:18

【摘要】：皮肤鳞状细胞癌(Squamous Cell Carcinoma, SCC)是我国最常见的皮肤非黑色素瘤性肿瘤,是起源于表皮或附属器角质形成细胞的恶性肿瘤。日光中紫外线照射是SCC最主要的致病因素,并与化学物质、人乳头状病毒感染、免疫抑制及瘢痕、外伤等因素明显有关。老年人常见,好发于头皮、面颈部及手背等暴露部位,临床常见于暴露部位的浸润硬斑、斑块、结节,甚至破溃形成溃疡。病理表现可见癌组织突破基底膜并侵入真皮,其侵袭性和转移率高达20%。大部分早期SCC患者预后较好,5年生存率可达90%。如发生局部淋巴结和远处转移,其5年生存率可降至25%。Bowen病(Bowen's Disease, BD)是一种表皮内鳞状细胞癌,又称原位SCC,病变仅限于表皮内,演变成侵袭性癌的发生率高达20-30%,一旦发生侵袭性生长,则可迅速发生转移。皮肤SCC的发生和发展有多种因素调控参与,近年来的研究发现,SCC常大量异常表达MMPs及其组织抑制因子,密切影响着肿瘤的生长发育和侵袭转移。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)是一组在结构与功能上极为相似的含锌内肽酶,迄今已发现26个成员,依其结构与底物特异性分为5个亚型：胶原酶(MMP-1、-8、-13)、明胶酶(MMP-2、-9)、间质溶素(MMP-3、-7、-10、-11、-12)、膜型MMP (MMP-14、-15、-16、-17)和其它MMP (MMP-19、MMP-20)。MMPs降解ECM和基底膜成分、破坏局部组织结构及增加肿瘤诱导的血管形成,在肿瘤发展和侵袭的各个阶段均起重要作用。金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of metalloproteinase, TIMP)是机体内存在的MMPs特异性抑制剂,是一组多基因家族的编码蛋白,目前已克隆出4种：TIMP-1、TIMP-2、TIMP-3和TIMP-4。它们能与MMPs形成复合抑制物抑制MMPs,下调MMPs细胞外基质降解活性,抑制肿瘤血管生成,从而抑制瘤细胞的侵袭性。研究显示TIMP-1、TIMP-2能抑制除MT-MMP外所有MMP的活性。TIMP-1是一种相对分子质量为28.5kD的糖蛋白,主要抑制MMP-1、MMP-3、MMP-9,且TIMP-1优先与胶原酶和基质溶解素结合。TIMP-1能与活化状态的MMP以1：1分子比例非共价结合,形成不可逆且稳定的MMP-TIMP复合体,从而阻断MMPs与底物结合。目前对于TIMP-1在肿瘤组织的作用看法不一,一方面,TIMP-1作为MMPs的天然抑制物可下调MMPs的活性,对于维持ECM的稳定状态具有重要作用,同时在多个环节上抑制肿瘤血管的形成。另一方面,它还可以促进肿瘤生长,机制可能也与血管生长有关。因此,TIMP-1对于肿瘤的生长、侵袭、转移是一个双向调节因子。近几年的研究表明,癌组织中MMPs表达上调而TIMP表达下降是肿瘤的基本特点,所以肿瘤组织中MMPs活性增高而TIMP活性无变化可能是导致肿瘤侵袭与转移的主要原因。 MMP-12属于MMPs家族中的一员,最初被定义为由活化巨噬细胞分泌的促弹性纤维分解的MMP,故又叫做巨噬细胞金属弹性蛋白酶(macrophage meta lloelastase, MME),是巨噬细胞穿透基底膜和浸润组织必不可少的一种活性成分,后来发现肿瘤细胞本身亦分泌MMP-12。在生物学功能方面,MMP-12的已知作用底物众多,能够降解多种细胞外基质成分,包括弹力纤维、Ⅳ型胶原蛋白、Ⅰ型明胶蛋白、纤维连接蛋白、层粘连蛋白、蛋白多糖、玻璃体连接蛋白、蛋白多糖、髓磷脂碱蛋白和α1抗胰蛋白酶等基质成分和非基质蛋白。此外,MMP-12在粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子作用下可降解纤溶酶原成为血管抑素。以往对MMP-12的研究主要是其在巨噬细胞参与下的各种病理生理中所发挥的作用,如胚胎发育中的组织塑形、动脉粥样硬化及肺泡疾病肺间质的改变。随后的研究中发现,MMP-12在肿瘤的浸润和转移过程中起着重要作用。与其他MMPs家族成员不用,MMP-12在不同恶性肿瘤发展中的作用不尽相同,其表达的意义也不同。一方面它通过分解纤溶酶原和Ⅴ型、ⅩⅢ型胶原,产生血管抑素和内皮抑素,抑制血管生成,抑制肿瘤的生长和侵袭,如在结直肠癌、肝癌、黑色素瘤等中往往表现为抑制肿瘤发展的作用。相反,它还能分解细胞外基质结构成分,如Ⅳ型胶原和纤维蛋白,促进血管生成,促进肿瘤侵袭和转移,如在肺癌、皮肤鳞癌、胃癌、子宫内膜癌等中表现为促进肿瘤发展的作用,故MMP-12被认为在肿瘤发展上起双向作用。研究表明,皮肤鳞状细胞癌的瘤体大小、侵袭力和局部淋巴转移与MMPs的表达丰度呈高度正相关。在SCC的间质及肿瘤细胞中,MMP1-3、7、9-10、12-14、-19等都被检测出,而MMPs在正常角质形成细胞、完整皮肤及真皮创伤的上皮再生过程中却是阴性。目前,大量研究围绕在鳞癌MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9及其组织抑制物-1、2、3的表达对皮肤鳞癌的浸润、转移和预后展开,结果提示其在肿瘤发展中各有独特重要的作用。但有关MMP-12及其组织抑制因子在皮肤鳞状细胞癌不同分化级别中的表达国内外尚未见报道。目的：通过对鲍温病(Bowen's disease, BD)和皮肤鳞状细胞癌(Squamous Cell Carcinoma, SCC)中基质金属蛋白酶-12(matrix metalloproteinase-12)和基质金属蛋白酶组织抑制物-1(tussue inhibitors of metalloproteinase-1, TIMP-1)蛋白表达的研究,探讨MMP-12、TIMP-1与皮肤鳞癌分化、病理分级和淋巴结转移的关系；探讨二者在BD、SCC中的表达与SCC恶性生物学行为之间的关系,为临床皮肤SCC早期浸润转移的判断、治疗方法的选择和随访提供可靠的依据。方法：采用envision二步法检测MMP-12、TIMP-1两种蛋白在32例BD病、53例皮肤SCC及20例正常皮肤中的表达,应用SPSS13.0软件包对免疫组化结果进行X2检验及秩和检验,P0.05表示有显著性差异。结果： 1.MMP-12与TIMP-1表达分布 MMP-12在正常对照表皮中无表达,在真皮成纤维样细胞中呈弱阳性表达或无表达。BD中MMP-12只有2例弱阳性表达,主要集中在成纤维样细胞及巨噬样细胞。53例SCC患者中阳性表达41例(77.4%)；表达较弱者均匀分布于癌巢中,较强者常以癌巢中心为著,癌巢周围间质中部分巨噬样细胞、成纤维样细胞及内皮细胞亦有阳性表达。 TIMP-1在正常对照表皮中呈弱阳性表达,主要表达于颗粒层和棘细胞层,真皮层中成纤维样细胞、单一核细胞可见阳性染色。32例BD除1例外表皮全层均有TIMP-1表达,以颗粒层和棘细胞层为主,真皮层中成纤维样细胞、血管内皮细胞、单一核细胞等可见阳性染色。53例SCC患者中TIMP-1阳性表达45例(84.9%),其在高分化鳞癌的癌巢中央表达较强,而在低分化者中呈弥漫性分布,癌旁间质中梭形纤维样细胞、血管内皮细胞等部分见阳性染色。 2.MMP-12、TIMP-1表达与鳞癌分化、病理分级及转移的关系 MMP-12在正常皮肤组、BD组、SCC组的表达有显著差异(P=0.000),其中MMP-12的表达阳性率SCC组最高(77.4%),BD组次之(6.3%),对照组最低(5.0%)；TIMP-1在三组中的表达亦有显著差异(P==0.000),其中TIMP-1的表达阳性率BD组最高(96.9%),SCC组次之(84.9%),对照组最低(20.0%)。 MMP-12在肿瘤细胞不同分化程度组中的表达有显著差异(P=0.002),其中MMP-12的表达阳性率低分化组最高(94.4%),中分化组次之(80.0%),高分化组最低(60.0%)；TIMP-1在三组中的表达亦有显著差异(P=0.025),其中TIMP-1的表达阳性率高分化组最高(95.0%),中分化组次之(86.7%),低分化组最低(72.2%)。 MMP-12在肿瘤不同病理分级组中的表达有显著差异(P=0.003),MMP-12的表达阳性率Ⅲ+Ⅳ级组(100%)高于Ⅰ+Ⅱ级组(64.7%)；TIMP-1蛋白在Ⅰ+Ⅱ级组和Ⅲ+Ⅳ级鳞癌组中表达无显著差异(P=0.148)。 MMP-12在肿瘤有无发生局部淋巴结转移组中的表达有显著差异(P=0.001),MMP--12的表达阳性率在有淋巴结转移组(94.4%)高于无淋巴结转移组(68.6%)；TIMP-1在肿瘤有无发生局部淋巴结转移组中的表达亦有显著差异(P=0.029),TIMP-1的表达阳性率在无淋巴结转移组(88.6%)高于有淋巴结转移组(77.8%)。结论： 1.MMP-12和TIMP-1参与了皮肤SCC的发生、发展、浸润和转移。 2.MMP-12、TIMP-1蛋白的表达与SCC的侵袭性有关,在侵袭性SCC中MMP-12高表达、而TIMP-1表达较低,预示了SCC肿瘤细胞较高的侵袭转移潜能。 3.MMP-12和TIMP-1可能是早期判断皮肤鳞癌转移和侵袭性的一个有价值的指标。
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【学位授予单位】：南方医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：R739.5

【参考文献】