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编号:10208465
骨肉瘤细胞凋亡和增殖与预后的关系
http://www.100md.com 《临床与实验病理学杂志》 1999年第4期
     作者:王东 陈俐 李增鹏 牟江洪 高奉浔

    单位:王东 陈俐 李增鹏 牟江洪 高奉浔(第三军医大学大坪医院野战外科研究所病理科,重庆 400042)

    关键词:骨肉瘤;细胞凋亡;预后

    临床与实验病理学杂志990411摘要 目的:探讨细胞凋亡指数与骨肉瘤病理、细胞增殖及预后的关系。方法:应用TUNEL方法检测80例骨肉瘤凋亡细胞,PCNA单克隆抗体PC10免疫组化检测肿瘤细胞增生,以100个肿瘤细胞中凋亡细胞和增生细胞分别作为凋亡指数AI(%)和增生指数PI(%)。结果:80例骨肉瘤中AI范围为0.63%~18.8%,其与骨肉瘤WHO新分型及PI值密切相关(P<0.05)。而且AI>7.21的骨肉瘤比AI≤7.21的骨肉瘤存活期较短(P<0.05)。结论:TUNEL是检测细胞凋亡的一种简单、可靠的方法,细胞凋亡指数可能成为评估骨肉瘤病人预后的一项新指标。
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    分类号 R738.6 文献标识码 A

    文章编号 1001-7399(1999)04-0312-03

    Correlation of apoptosis and proliferation with prognosis in osteosarcoma

    Wang Dong, Chen Li, Li Zengpeng et al

    (Dept of Pathol, Daping Hospital and the Research Institute of Surgery, Third Military Medical University, Chongqing 400042)

    ABSTRACT Purpose To explore the apoptotic index (AI) and its correlation with clinicopathological factors, cell proliferation, as well as the prognosis in osteosarcoma. Methods Eighty cases of osteosarcorma were studied. The apoptotic cells were detected in situ by the TdT mediated dUTP-biotin nick end-labeling(TUNEL) technique. The proliferating tumor cells were detected by immunohistochemical staining with PCNA monoclonal antibody PC10. The AI and proliferation index (PI) of each osteosarcoma were expressed as the number of tumor cells undergoing apoptosis and proliferation per 100 tumor cells. Results The AI values were ranged from 0.63% to 18.8%. There was a statistically significant correlation of WHO classification of osteosarcoma and proliferative index with apoptotic index. Moreover, the group with AI>7.21 has shorter survival time than that with AI≤7.21(P<0.05). Conclusion The TUNEL is easy and reliable method to recognize apoptosis. The AI may help to predict the outcome of osteosarcoma.
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    KEY WORDS osteosarcoma; apoptosis; prognosis

    细胞凋亡是一种细胞主动的死亡过程,主要是通过内源性DNA内切酶的激活而发生。凋亡细胞和凋亡小体在肿瘤细胞中所占的比例称为凋亡指数(apoptotic index, AI)。在非霍奇金淋巴瘤〔1〕、前列腺癌〔2〕等的研究均表明AI是影响肿瘤预后的一个重要因素,而有关骨肉瘤的研究国内外尚未见报道。我们应用TUNEL(terminal deaxynucleotidyl transferase-mediated deoxyuridine triphosphate-biotin nick end-labeling)方法,检测80例骨肉瘤的细胞凋亡指数,并探讨其与骨肉瘤病理、细胞增殖指数以及预后的关系。

    1 材料和方法

    1.1 临床资料 选用1968~1993年间长骨髓内型骨肉瘤80例,其中男性52例,女性28例,男女之比为1.8∶1。年龄11~68岁,平均23岁,最高峰10~19岁54例,占62.5%。肿瘤侵犯软组织者74例(92.5%)。肿瘤直径5~25 cm,平均10 cm。组织学分级参照Price分级法〔4〕,组织学分型按下列两种不同方法进行:(1)Dahlin分型〔5〕;(2)1993年WHO骨肉瘤组织学分类〔6〕
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    80例骨肉瘤中手术切除标本75例,活检标本5例。截肢加化疗35例(43.8%),单纯性截肢24例(30%),瘤段切除灭活再植或断端融合加术后化疗17例,活检未治4例。全部病例术前均未接受化疗,随访结果总体2年存活率为33.8%,5年存活率为18.3%。

    1.2 TUNEL法检测细胞凋亡 TUNEL检测试剂盒购自德国宝灵曼公司,检测方法参照试剂盒说明并略加修正。主要步骤如下:(1)石蜡切片脱蜡至水;(2)0.3% H2O2,甲醇,37℃,10 min;(3)蛋白酶K(5 mg.L-1),37℃,15 min;(4)PBS洗涤,脱水,空气干燥5 min;(5)加标记溶液(含DNA聚合酶I Klenow片段),37℃,60 min;(6)PBS洗涤,加1%牛血清白蛋白孵育,微波炉100 W,5 min;(7)过氧化物(POD)标记抗荧光素抗体,微波炉100 W,5 min;(8)DAB显色
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    1.3 PCNA免疫组化染色 所用PCNA单克隆抗体PC10由英国Dundee大学Dr Lane馈赠,工作滴度1∶100,按常规ABC方法进行染色。以PBS代替PC10作为阴性对照。

    1.4 结果判定及统计学分析 选择切片具有代表性的视野,除去出血坏死区域,至少观察2 000个肿瘤细胞,分别计数凋亡细胞和PCNA阳性细胞,最后求得凋亡指数(AI)和增殖指数(PI)。AI或PI与骨肉瘤临床病理资料的比较应用t检验,AI和PI应用简单线性相关检验。应用Log-rank检验两组生存率。统计学处理应用SAS软件包进行(重庆医科大学卫生统计学教研室)。

    2 结果

    2.1 细胞凋亡指数(AI) 应用TUNEL方法在石蜡切片中可清楚地显示凋亡细胞,后者表现为胞核深褐色全着色,胞浆一般不着色,或淡色(图1)。结合凋亡细胞的形态特征很容易将其与坏死细胞区别。坏死细胞呈片状分布,并伴有炎症反应,而且TUNEL显示其胞核和胞浆全部着色。骨肉瘤不同区域,细胞凋亡存在明显异质性,在低分化区及骨样组织幼稚区细胞凋亡较多。80例骨肉瘤AI值范围为0.63%~18.8%,平均值为7.65%,中位数值为7.21%。
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    图1 骨肉瘤,凋亡细胞胞核深褐色全着色.TUNEL×200

    2.2 细胞增生指数(PI) PCNA的表达呈颗粒状阳性,定位于细胞核(图2)。骨肉瘤中骨母细胞、纤维母细胞、软骨母细胞、小圆型细胞和多核瘤巨细胞对PCNA均呈阳性反应。随着骨肉瘤分化程度的不同,PCNA阳性表达亦呈显著异质性。80例骨肉瘤AI值范围为12%~96%,平均值为63%,中位数值为58%。

    图2 骨肉瘤,PCNA阳性颗粒定位于细胞核.ABC×200

    2.3 细胞凋亡指数与骨肉瘤临床病理的关系 见表1

    表1 细胞凋亡指数与骨肉瘤临床病理的关系 病理资料

    n
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    AI(%)

    P值

    肿瘤体积

    <10 cm

    39

    6.2±2.6

    >0.05

    ≥10 cm

    41

    7.8±3.4

    Price组织学分级

    Ⅰ

    12
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    6.7±4.7

    >0.05

    Ⅱ

    30

    7.1±3.8

    Ⅲ

    28

    8.7±3.1

    Dahlin组织学分型

    骨母细胞型

    24

    6.8±4.4

    软骨母细胞型
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    15

    6.3±4.1

    >0.05

    纤维母细胞型

    24

    7.9±4.6

    其它类型

    7

    8.2±5.3

    1993年WHO分型

    普通中心性

    59

    8.4±4.6
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    血管扩张性

    4

    7.2±4.2

    <0.05*

    骨内高分化性

    14

    5.7±3.2

    圆形细胞性

    3

    7.3±3.8

    *骨内高分化性骨肉瘤AI值显著低于普通中心性骨肉瘤AI值2.4 AI和PI之间的相关性分析 应用简单直线相关分析AI和PI之间的相关性,相关系数r=0.80,P<0.01,表明AI和PI显著正相关。如图3示AI和PI之间的散点图。
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    图3 AI和PI之间的散点图

    2.5 AI与骨肉瘤预后的关系 以AI中位数7.21将80例骨肉瘤分为两组,以生命表法计算生存率并绘制Kaplan-Meier曲线(图4)。经Lon-rank检验两组生存率有显著性差异(P<0.05),表明AI>7.21的骨肉瘤比AI≤7.21的骨肉瘤存活期较短。

    图4 AI与骨肉瘤预后的关系

    3 讨论

    细胞凋亡是1972年首先由Kerr、Wyllie和Currie提出并命名的。对细胞凋亡的认识和再认识对于肿瘤的认知和研究具有深远的影响。虽然凋亡细胞在形态上有一定特征,但标准不易掌握,尤其是对凋亡发生早期细胞不易判断,这也可能是病理研究者较长时间对细胞凋亡重视不够的原因之一。已知细胞发生凋亡时,内源性DNA内切酶激活,DNA被降解为180~200 bp及其倍数的片断,其断端3’-OH暴露,据此可应用TUNEL方法进行检测。我们的结果表明TUNEL是石蜡切片检测细胞凋亡的一个可靠方法,具有简单、快速,易于观察等特点。
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    应用TUNEL方法检测80例骨肉瘤中细胞凋亡,AI值范围为0.63%~18.8%,平均为7.65%。AI与肿瘤体积、组织学分级、Dahlin分型无关,而与WHO骨肉瘤新分型(1993年)有关,表现为高分化型骨肉瘤AI值显著低于普通中心性骨肉瘤。该结果与骨肉瘤临床病理的研究结果是一致的,表明WHO骨肉瘤新分型具有重要意义〔7〕

    一般而言,肿瘤的恶性潜能是与高增殖指数和低凋亡指数一致的。然而,目前的研究表明AI和PI是密切相关的,也就是说AI值越高,PI值越高,肿瘤恶性程度也越高,本组的结果也与之一致。

    癌基因bcl-2具有抗细胞凋亡的功能〔8〕,过度表达可抑制正常细胞和癌细胞凋亡。野生型p53是与肿瘤细胞凋亡相关的基因,它激活周期素依赖蛋白酶互相作用蛋白(CDK-interacting protein, CIPI),CIPI与CDK4、周期素D1和增殖细胞核抗原构成四聚体复合物,是细胞周期检测点的重要内容,野生型p53激活CIPI及其复合物,可阻滞细胞周期G1检查点直到DNA修复,否则,诱导细胞进入凋亡途径〔9〕。c-myc是一个具有多重功能的癌基因,当c-myc低水平表达时,细胞生长受抑制;当c-myc表达上升且有血清生长因子存在时,细胞进入增殖状态;当缺乏血清生长因子时,c-myc的高表达可导致细胞凋亡〔10〕。由此可见细胞凋亡和细胞增殖是相互伴随的,其过程受到许多共同的基因调控,在细胞周期早期阶段尤其是这样,只是后来由于不同因素的附加而出现两种不同结果,这可能是AI和PI密切相关的主要原因。
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    许多肿瘤,包括非霍奇金恶性淋巴瘤、前列腺癌和肾细胞癌的研究结果表明AI是影响肿瘤预后的重要因素。以AI中位数将80例骨肉瘤分为两组,结果表明AI>7.21的骨肉瘤比AI≤7.21骨肉瘤存活期较短,提示AI可能成为判估骨肉瘤预后的一项重要指标。

    作者简介:王 东,男,34岁,博士,副主任医师、副教授,硕士生导师。研究方向:骨肿瘤病理

    参考文献

    1,Lenocini L, Del Vecchio MT, Mehga T et al. Correlation between apoptotic and proliferative indics in malignant non-Hodgkins lymphomas. Am J Pathol, 1993;142:755~763

    2,Aihara M, Truong LD, Dunn JK et al. Frquency of apoptotic bodies positirely correlates with Gleason grade in prostatic cancer. Hum Pathol, 1994;25:797~801
, 百拇医药
    3,Todd D, Yang G, Brown RW et al. Apoptosis in renal cell carcinoma: detection by in situ end-labeling of fragmented DNA and correlation with other prognostic factors. Hum Pathol, 1996;27:1012~1017

    4,Price CH. Osteogenic sarcoma: an analysis of survival and its relationship to histological grading and structure. J Bone Joint Surg, 1961;43B:300~306

    5,Dahlin DC, Coventry MB. Osteogenic sarcoma: A study of 600 cases. J Bone Joint Surg, 1967;49A:101~105
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    6,Schajowicz F, Sissons HA, Sobin H. The world Health Organizations histologic classification of bone tumor: a commentary on the second edition. Cancer, 1995;75(5):1208~1218

    7,王 东,陈 俐,高奉浔.骨肉瘤中血管密度与预后的研究.中华病理学杂志,1997;26(5):266~269

    8,Wang HG, Takayama S, Rapp UR et al. Bcl-2 interacting protein, BAG-1, binds to and activates the kinase Raf-1. Proc Natl Acad Sci USA, 1996;93(14):7063~7068

    9,Harper JW, Adami GR, Wei N et al. The p21 cdk-interacting protein cipl is a potent inhibitor of G1 cyclin-dependent kinase. Cell, 1993;75:805~816

    10,Evan GI, Wyllie AH, Gillbert CS et al. Induction of apoptosis in fibroblasts by c-myc protein. Cell, 1992;69:119~128

    收稿日期:1998-09-14

    修回日期:1998-10-30, 百拇医药