背景β-catenin在细胞的细胞膜、细胞质和细胞核三个部位均有表达,在细胞膜上作为细胞骨架蛋白主要介导细胞间的黏附,在细胞质中β-catenin作为Wnt信号通路中重要的信号传递下游蛋白,参与多种基因的表达调控,在细胞核中转录异常可使靶基因表达上调,直接激活相关基因转录,促进细胞的恶性转化和肿瘤的产生。Nanog基因在维持干性(stemness),既细胞自我更新和保持全能性中发挥重要作用,促进肿瘤的增生、侵袭和转移,能增加肿瘤的恶性程度。目前β-catenin在肺癌临床标本中的研究较少,大多研究对其表达未做深入具体的研究,对β-catenin在非小细胞肺癌(NSCLC)细胞上分布的位置,对预后产生的影响均有争议,其是β-catenin和Nanog在肺癌患者上的表达的关系目前尚未有人报道。目的本研究观察干细胞相关基因β-catenin和Nanog在非小细胞肺癌的临床病理及预后中的意义,明确β-catenin在非小细胞肺癌细胞上分布的位置对肿瘤的恶性程度和病情进展的影响,从位于细胞膜、细胞质和细胞核上三种不同位置的β-catenin对临床预后的的影响作一探讨,分析Nanog的表达是否与β-catenin的表达存在相关性,并分析Nanog在Wnt/β-catenin通路中的受到的调控和其作用机制,探讨β-catenin和Nanog基因导致的肿瘤恶性程度增高的机制。因此,本研究不仅从临床患者组织水平,而且从体外细胞水平不同角度,研究β-catenin和Nanog蛋白在非小细胞肺癌组织中的表达情况及其意义：体外研究主要通过基因敲除和过表达技术,沉默或者过表达β-catenin和Nanog基因,观察这两种基因对非小细胞肺癌细胞A549和H23的增殖、干细胞属性、药物耐受,及对裸鼠成瘤能力的影响。并进一步探讨其可能的作用机制,通过使用EGF刺激A549和H23细胞后使用蛋白印迹和免疫荧光技术观察对β-catenin和Nanog的影响,并分析二者之间存在的调控关系,明确使用EGF刺激后对细胞内处于细胞膜、细胞质和细胞核β-catenin影响的特点,尤其是β-catenin敲除的情况下使用EGF刺激是否对Nanog的表达产生的影响,研究β-catenin和Nanog基因与非小细胞肺癌发生和发展的分子机制,为β-catenin和Nanog成为非小细胞肺癌临床诊断参考指标和基因靶向治疗的新靶点等方面提供理论依据。方法1.收集湖南省肿瘤医院2001年2月至2005年10月手术确诊的初治的,早期和中期的非小细胞肺癌患者213例,桂林医学院附属医院2002年1月至2006年4月手术确诊的初治的,早期和中期的非小细胞肺癌患者96例,采用免疫组化二步法检测非小细胞肺癌组织β-catenin及Nanog的表达情况。2.回顾性分析非小细胞肺癌术后309例患者临床资料,根据病理或随访结果,使用SPSS统计分析β-catenin及Nanog的表达与临床病理参数的关系及对生存期产生的影响。3.分析β-catenine及Nanog基因在非小细胞肺癌组织标本中的表达相关性。4.对过表达β-catenin和Nanog基因的A549和H23细胞,进行干细胞富集的肿瘤球培养,比较各组间的差异以确定干细胞基因对肺癌细胞肿瘤球形成的影响。5. β-catenin和Nanog基因对肺癌细胞的侧群细胞(SP)比例的影响,分析两种基因对自我更新、分化的影响特。6.使用EGF刺激A549细胞和H23细胞后,用免疫荧光技术观察细胞内的P-catenin和Nanog的表达发生的变化,明确P-catenin发生变化后对Nanog发生的影响。7.使用EGF刺激A549细胞和H23细胞后,用蛋白印迹技术分析细胞核和细胞质中的β-catenin的表达特点,EGF对细胞的影响部位。8.通过基因敲除技术沉默β-catenin的表达后,观察对Nanog表达的影响,并且对沉默β-catenin的A549和H23细胞使用EGF刺激,再次对比观察Nanog表达发生的变化。结果1. beta-catenin在细胞膜和细胞核内的表达与病理分级相关(P=0.032,P<0.001)),细胞质中表达的catenin与病理分级无关。Nanog的表达主要位于细胞核,与病理分级也存在相关性(P<0.001)。2. beta-catenin在非小细胞肺癌病理组织的细胞膜、细胞质和细胞核上的表达分别为67.0%(207/309),43.0%(133/309)和45.0%(139/309)。Nanog主要表达在细胞核上,比例为30.4%(94/309)。3.随访截至日期是2009年9月29日,中位随访时间是52月(7-69.5).1-,3-and5-年总生存率(OS)分别为82.4%,52.5%,30.6%。4.依据beta-catenin蛋白的表达对309例NSCLC患者的生存期分析发现beta-catenin蛋白在细胞核和细胞质中阳性表达的患者5年生存期显著低于未表达的患者(p<0.001),然而beta-catenin在细胞膜表达的患者5年生存率有高于未表达的患者的倾向,但无统计学差异(p=0.067)。5.患者Nanog蛋白表达的患者具有一个较差的预后(p<0.001),HR=1.700,无Nanog蛋白表达的患者五年生存率为38.3%,Nanog蛋白表达的患者五年生存率为12.3%。6.单因素分析表明年龄(>52岁vs.≤52岁),性别(女vs.男),病理类型(腺癌vs.鳞癌),T分期(T3-T4vs.T1-T2),临床分期(Ⅲ-Ⅳ期vs.Ⅰ-Ⅱ期)均不能作为预后指标。细胞质和细胞核中的beta-catenin和Nanog为OS的预后指标,对临床参数的多因素(性别,年龄,病理类型,T分期,临床分期)分析表明,beta-catenin在细胞质和细胞核蛋白表达水平及Nanog在细胞核的表达水平均可作为预后指标(P<0.001)。7.对Nanog和beta-catenin蛋白在NSCLC患者中的表达的关性研究发现,细胞膜和细胞核上的beta-catenin蛋白表达和Nanog存在显著的相关,细胞膜上beta-catenin表达增高时Nanog表达降低,细胞核中的beta-catenin表达升高时Nanog表达升高。细胞浆中的beta-catenin表达和Nanog表达无相关性。细胞膜上的beta-catenin表达和细胞浆、细胞核中的表达无显著相关性,但是细胞浆中的beta-catenin表达和细胞核中的beta-catenin表达存在显著的相关性(P<0.001)。8. beta-catenin和Nanog的表达受EGFR通路的调节,免疫荧光显示空白对照的A549和H23细胞中beta-catenin主要位于细胞膜,细胞质也有较弱的分布,Nanog在细胞核中仅仅有淡淡的阳性表达,使用EGF刺激后,beta-catenin阳性表达转到细胞核内,Nanog阳性表达增强。9.对A549和H23使用EGF刺激后,Western Blot analysis结果提示,beta-catenin在细胞浆的蛋白表达无显著变化,但是在细胞核中的表达增高。10.对beta-catenin进行基因沉默后,使用EGF刺激,细胞核中的Nanog未发生显著变化。11.过表达beta-catenin后可导致A549和H23中SP的比例增加(P=0.005,P=0.002)),干扰beta-catenin的表达则可导致A549和H23中的SP比例下降(P=0.004,P=0.002))。12.过表达Nanog后可可导致A549和H23中SP的比例增加(P=0.002,P<0.001)),干扰Nanog的表达则可导致A549和H23中的SP比例下降(P<0.001,(P=0.002))。13.过表达β-catenin后可导致A549和H23的肿瘤球形成能力增加,干扰β-catenin的表达则可导致A549和H23的肿瘤球形成能力降低。14.过表达Nanog后可导致A549和H23的肿瘤球形成能力增加,干扰Nanog的表达则可导致A549和H23的肿瘤球形成能力降低。结论1.在NSCLC中细胞核表达β-catenin后导致肿瘤的预后较差,Nanog也可导致预后较差,两者具有协同作用。2.细胞核中的β-catenin通过调节Nanog可使A549和H23细胞的干细胞属性增加,进而增加肿瘤细胞的恶性程度。