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研究背景与目的:
鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)是一种高发于我国华南地区的头颈部肿瘤,其发生与环境、遗传、EB病毒感染等因素密切相关。EB病毒是一种人疱疹病毒,鼻咽癌细胞中潜伏感染的EB病毒能产生一系列基因:EB病毒核抗原1(EBNA1)、潜伏膜蛋白(LMP1,LMP2A,LMP2B)、EB病毒编码小RNA(EBERs)。其中,潜伏膜蛋白1(LMP1)是一种被公认的癌基因,在鼻咽癌中它能通过激活NF-κB、AP-1及JAK/STAT等信号通路产生多种病理效应(例如促进细胞成长增殖、促进转移、抑制凋亡等)促使肿瘤发生发展。因此,探讨与LMP1相关的信号通路对于明确鼻咽癌致瘤机制意义重大。
雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamacin,mTOR)是一种进化保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,通过调节核糖体合成和蛋白翻译来调控细胞生长和增殖。PI3K/AKT是mTOR信号通路中重要的上游信号分子;真核细胞翻译起始因子4E结合蛋白1(eukaryotic initiation factor4E(eIF4E)-binding protein,4E-BP1)和核糖体蛋白S6激酶(ribosomal protein S6 kinases,P70S6K)则是该信号通路两个重要的下游靶蛋白。
为了进一步明确鼻咽癌中LMP1调控的信号通路,本研究拟阐明鼻咽癌中LMP1与mTOR信号通路之间的关系,同时研究LMP1、p-mTOR、p-P70S6K和p-4EBP1在鼻咽癌组织中的表达情况,并探讨各基因表达与临床病理资料的关系及其预后意义。
方法:
应用人全基因组表达谱芯片检测鼻咽癌稳定转染LMP1细胞株HONE1-LMP1/HONE1-Vector,筛选与LMP1基因相关的差异表达基因。通过与KEGG数据库比对,得到差异基因相关的信号通路。应用定量PCR方法验证芯片结果。
运用Western blot方法检测鼻咽癌细胞株HONE1、6-10B瞬时转染或稳定转染LMP1基因后,mTOR信号通路各信号分子的蛋白表达情况;采用RNA干扰方法沉默鼻咽癌细胞株C666-1中LMP1基因后,运用免疫荧光方法检测该细胞中LMP1及mTOR信号通路各信号分子的蛋白表达情况。
采用免疫组化方法检测230例鼻咽癌组织中LMP1、p-mTOR、p-P70S6K和p-4EBP1的表达情况,并用SPSS16.0软件分析各基因与临床病理资料的关系及其预后意义。
结果:
1.基因表达谱芯片分析得到鼻咽癌稳定转染细胞株HONE1-LMP1中LMP1调控的差异表达基因
将鼻咽癌细胞系HONE1稳定转染B95.8-LMP1真核表达质粒后进行人全基因组芯片分析,共得到1533个LMP1调控的差异表达基因(上调基因1034个,下调基因499个)。通过与KEGG数据库比对,把这些差异基因按照通路重新聚类分析,获得数条信号通路。其中,与mTOR信号通路相关的差异表达基因经定量PCR验证,其差异表达情况与芯片结果完全一致。
2.鼻咽癌细胞系中LMP1调控mTOR信号通路基因
经免疫印迹证实,鼻咽癌稳定转染细胞株HONE1-LMP1中,LMP1能够上调mTOR信号通路上游分子p-AKT和p-mTOR以及下游信号分子p-P70S6K和p-4EBP1。同时,在瞬时转染LMP1质粒的鼻咽癌细胞系6-10B中,LMP1亦能正向调控这些信号分子。
反之,在EBV阳性表达的鼻咽癌细胞系C666-1中沉默LMP1基因后,经免疫荧光显示,mTOR信号通路分子p-mTOR和p-4EBP1均表达下调。
3.鼻咽癌组织中LMP1及mTOR信号通路基因的表达与临床病理资料的相关性
在鼻咽癌组织中LMP1的阳性表达部位主要位于肿瘤细胞胞浆,部分位于胞膜,其阳性表达率为62.9%(141/224);p-mTOR和p-P70S6K的阳性表达均定位于肿瘤细胞胞浆,其阳性表达率分别为48.9%(109/223)和47.3%(106/224);p-4EBP1的阳性表达主要位于肿瘤细胞胞浆,部分位于胞核,其阳性表达率为57.4%(128/223)。
p-mTOR的高表达与淋巴结转移(p=0.004)及复发(p=0.021)密切相关;p-P70S6K的高表达与远处转移密切相关(p=0.033);p-4EBP1高表达与与淋巴结转移密切相关(p=0.045)。而LMP1的表达与各临床资料均无明显相关性。经过Spearman's相关性分析,LMP1高表达分别与p-mTOR(r=0.359,p<0.001)、p-P70S6K(r=0.293,p<0.001)和p-4EBP1(r=0.290,p<0.001)的高表达均密切相关。
4.鼻咽癌组织中LMP1及mTOR信号通路基因的预后意义
鼻咽癌组织中,LMP1高表达组和低表达组患者5年总生存率分别为54%和68%,两组间总生存率差异显著(p=0.020);p-mTOR高表达组和低表达组患者5年总生存率分别为55%和62%,两组间总生存率无明显差异(p=0.311);p-P70S6K高表达组和低表达组患者5年总生存率分别为49%和69%,两组间总生存率差异显著(p=0.049);p-4EBP1高表达组和低表达组患者5年总生存率分别为49%和71%,两组间总生存率差异显著(p=0.010)。
多因素Cox回归模型分析结果显示LMP1、性别和远处转移三者是鼻咽癌独立的预后因子。
结论:
1.鼻咽癌中LMP1能正向调控mTOR信号通路,通过逐步激活
AKT/mTOR/P70S6K/4EBP1,最终上调下游分子p-P70S6K和p-4EBP1的表达,促使蛋白翻译,细胞生长增殖。
2.鼻咽癌组织中LMP1、p-P70S6K和p-4EBP1能够作为判断患者预后的指标,其表达水平越高,预后越差。
3.鼻咽癌组织中LMP1、性别和远处转移三者能够作为独立的预后判断指标。