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编号:10278518
HSP70表达与人脑胶质瘤恶性程度的关系
http://www.100md.com 《临床神经病学杂志》 2000年第5期
     作者:李洪福 傅震 郑兆巽 范钦和

    单位:南京医科大学第一附 属医院脑外科 210029

    关键词:热休克蛋白70;胶质瘤;增殖;凋亡

    临床神经病学杂志000511 【摘要】 目的 探讨热休克蛋白70(HSP70)表达与脑胶质瘤增殖及凋亡的关系 。 方法 利用免疫组化方法观察28例脑胶质瘤患者手术标本的HSP70表达与 肿瘤恶性程度的关系及阻断HSP70表达后对肿瘤细胞生长的影响。结果 25例有HSP70表达,表达强度与肿瘤恶性程度成正比。结论 人脑星形胶质 瘤广泛存在HSP70过度表达,HSP70可以作为判断肿瘤恶性程度及预后的一个参考指标,并可 作为肿瘤实验治疗的一个靶指标。

    人脑胶质瘤几乎占颅内肿瘤发病率的一半,现有的临 床治疗手段对人脑胶质瘤效果不佳。手术治疗由于仅能切除肉眼可见的肿瘤组织,且不能去 除肿瘤发病的原因,因而无法避免术后的复发;放疗和化疗不但有严重的毒副反应,且有许 多肿瘤细胞对其不敏感,或很快产生耐受,有些甚至诱发新的肿瘤,因此疗效十分有限。目 前认为,这是因为该肿瘤的发生发展是多阶段、多因素的细胞生长失控过程,肿瘤恶性进展 的信号目前仍未被充分认识,因而肿瘤不能得到有效的根治。而热休克蛋白70(HSP70)的表 达及其蛋白产物与多个癌基因联系密切。因此,我们为探讨HSP70的表达与胶质瘤恶性程度 的关系,通过对比观察28例不同恶性程度人脑胶质瘤手术标本中的细胞形态、HSP70分布 以及表达强度,以推测HSP70在肿瘤分化和增殖过程中的作用,评估其对患者预后的影响, 以及HSP70表达强度与肿瘤临床表现及病理形态改变的关系。
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    1 材料与方法

    1.1 材料 脑胶质瘤患者28例,男19例,女9例。年龄13~74岁,平均42岁。手术切除的肿 瘤标本均经病理学检查证实为星形胶质瘤。其病理学分类 标准采用1993年WHO分类标准结合Kernohan分类,将其分为Ⅰ~Ⅳ级,再根据分级分组。每 级随机取7例,4组共28例。同一标本有数枚石蜡 块者,取经切片证实为经过肿瘤实质者。所有肿瘤标本均取材于仅接受手术治疗的患者。放 疗和化疗过的患者不予考虑,因其可能会对蛋白质的表达构成影响。

    1.2 方法 所有标本均经4%甲醛固定,石蜡包埋。常规病理切片苏木素伊红染色,根据WHO标准决定病 理学分级,分组后人脑星形胶质瘤按以下步骤进行免疫组化染色,每组均设阳性和阴性对照 。石蜡切片,厚4 μM。浸泡在二甲苯溶液中去石蜡,每次5分钟,换液3次。然后浸入10%乙 醇中2次,每次10分钟。再浸入95%的乙醇中2次,每次10分钟。取出以蒸馏水洗尽(5分钟) 。
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    浸泡于0.1%~1%浓度的过氧化氢液中去除内源性过氧化物活性。PBS洗2次,每次5分钟。 在此阶段由于一些抗原可能会被福尔马林或残余石蜡封闭,而导致免疫原性降低,造成染色 不理想,需进行热修复。具体过程如下:将切片置于10 mM枸橼酸缓冲液中(pH 6.0),微 波5分钟(高火),换新缓冲液重复微波1次。冷却后PBS冲洗。

    将1:10 浓度HSP70单抗溶液加在标本上孵育。HSP70单克隆抗体购于SANTA CRUZ公司上海分 公司,编号为CAT#-24。免疫组化试剂盒为华美公司ABC试剂盒。结果分析:染色阳性细胞 为细胞核或细胞浆出现棕黄色颗粒者。每张切片在放大400倍镜下,数30个视野,按阳性细 胞占总细胞数的百分值来比较染色阳性细胞的强度。如阳性细胞占总细胞数的比值小于5%, 则视为标本HSP70表达阴性。组组之间的差异以表达率的均数比较。

    1.2.2 统计学分析 组组之间的表达强度以百分率表示。组间均数比较用t检验。
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    2 结 果

    本组28例HSP70免疫组化结果见表1。25例肿瘤免疫组化切片上出现程度大于5%的阳性 棕色颗粒细胞,阳性切片被认为细胞内有HSP70积聚。阳性颗粒主要位于细胞核或细胞浆。 恶性程度高的肿瘤可见细胞核和细胞浆棕色颗粒均明显。低度恶性的肿瘤细胞阳性颗粒则主 要积聚于细胞核。高恶性程度的星形胶质瘤细胞染色阳性细胞平均为83.57%,而低度恶性 的 肿瘤细胞中HSP70阳性率平均仅为20.73%(表1)。组组之间的比较有统计学差异,P<0 .05。正常脑组织对照切片为阴性,未见染色阳性细胞。形态学观察发现胶质瘤细胞核分裂 象明显者阳性颗粒的出现率也高。多见于原浆性星形胶质瘤和肥胖型胶质细胞瘤。

    表1 肿瘤恶性程度与HSP70表达 肿瘤恶性程度

    例数

    HSP70表达阳性率
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    Ⅰ级

    7

    20.73%

    Ⅱ级

    7

    46.10%

    Ⅲ级

    7

    67.00%

    Ⅳ级

    7

    83.57%

    3 讨 论
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    HSP70是活细胞在经受外来刺激后在细胞内很快合成的一种分子量为70 KD的蛋白质,对 维持细胞生存起重要作用。近几年,HSP70与人类疾病的关系引起了广泛重视 。最新研究表 明,恶性肿瘤细胞常常高表达HSP70以躲避机体免疫细胞监视和外来治疗,HSP70与肿瘤的发 生发展关系密切。虽然HSP70如何发挥其分子伴侣功能的分子机理尚不十分清楚,但已有研 究表明,HSP70在多种恶性肿瘤细胞中高表达。目前已发现在乳腺癌、卵巢癌、子宫癌、肺 癌、胰腺癌、前列腺癌和膀胱肿瘤中表达升高[6~8],并提示HSP70表达程度可以作 为上述肿瘤预后的一个判断指标,尽管在这一点上目前仍存在着争议。高表达HSP70的恶性 肿瘤患者生存期往往缩短[9,10]。HSP70的水平已成为某些恶性肿瘤治疗效果评估 以及判断预后的重要指标。

    分析高恶性度胶质瘤患者手术标本为何出现HSP70高水平表达,可能和肿瘤生长的微环境有 关。主要是快速生长的肿瘤局部往往缺氧,从而导致HSP70升高。另一方面,HSP70表达本身 ,也可以影响肿瘤细胞的特异性抗原表达,其与肿瘤特异性抗原多肽结合后所产生的肿瘤免 疫不足以抑制肿瘤生长。甚至HSP70阳性肿瘤细胞的表型可能与HSP70与肿瘤基因相互作用 的产物密切相关。我们将细胞核和细胞浆HSP70 蛋白积聚统称为细胞内HSP70蛋白积聚,高 恶度的星形胶质细胞瘤内HSP70蛋白积聚的发生率明显高于低恶度的肿瘤,且仅在高恶度的 肿瘤中才发现胞浆内HSP70蛋白积聚。低恶度的肿瘤中HSP70蛋白阳性细胞所占百分比低,且 阳性染色颗粒主要出现在细胞核。本组资料提示星形胶质瘤细胞中HSP70蛋白积聚是星形胶 质瘤恶性程度的重要标志之一。尤其细胞浆内HSP70蛋白积聚是星形胶质瘤达到高度恶性的 重要标志。HSP70蛋白积聚作为星形胶质瘤恶性程度的标志,对于认识星形胶质瘤的发生、 发展过程,对于肿瘤的诊断、预后判断及选择治疗方法等提供了新的理论依据。
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    本组资料统计学分析表明,不同恶性程度的星形胶质瘤HSP70表达强度存在显著性差异,证 明HSP70的表达与肿瘤恶性程度成正相关。

    抗肿瘤药物往往通过抑制拓扑异构酶活性或影响DNA或蛋白质的修饰而起作用。而恶性 肿瘤高水平表达的HSP70却可以抵抗这些抗肿瘤药物的作用效果。Sliutz等[11~12] 研究了HSP70高表达对两种抗肿瘤药物“Topotecon”和“Gemcitabine”抗肿瘤效果的影 响。利用稳定高表达HSP70的纤维肉瘤细胞WEHI-S和相应的对照组细胞,经上述抗肿瘤药治 疗后,高表达HSP70的纤维肉瘤细胞生存期较对照组细胞生存期明显延长,而且,当用对照 组细胞致死剂量的药物进行治疗时,高表达HSP70的肉瘤细胞仍然继续增殖。表明恶性肿瘤 对抗肿瘤药物的耐受性与HSP70的高水平表达有关。如果能特异性阻断肿瘤细胞HSP70的表达 ,有可能提高抗肿瘤药物的疗效。

    HSP70免疫阳性颗粒提示,在高表达HSP70的病例,HSP70大量位于细胞浆内。HSP70被分 泌之前,可能已和肿瘤抗原多肽结合。这种可溶性的抗原可能激发免疫细胞分泌不成熟的细 胞毒因子,使之不能清除已有免疫逃避功能的肿瘤细胞。另一方面,有人认为HSP70常和肿 瘤分泌的抗原多肽构成复合物,这种复合物被特异性抗原递呈细胞抓取,这种细胞具有MHCI 类分子,可激活细胞毒T细胞识别免疫复合物,引发抗肿瘤免疫。按照这种学说,高表达HSP 70的肿瘤应该预后良好。但是,应该考虑到,在低分化晚期胶质瘤患者,虽然HSP70表达量 很高,但由于其机体免疫机理都不同程度受到破坏,因而不能引发有效的肿瘤免疫。
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    越来越多的研究倾向于免疫治疗肿瘤,目前已有人利用HSP70与肿瘤特异性抗原结合后 的免疫复合物作为特异性疫苗免疫动物,以达到治疗肿瘤的效果。同时,也有人认为,特异 性抑制肿瘤细胞HSP70的表达,可能也不失为治疗肿瘤的一个良好途径。总之,确定一个具 有诊断和治疗意义的,能够判断肿瘤临床进程及预后的,并能判断肿瘤治疗疗效的免疫指标 是十分有意义的研究。

    参 考 文 献

    1,Lindquist S,Craig SA.The heat shock proteins.Ann Rev Genet,1988,22:631

    2,Jaatela M,Wissing D.Emerging role of heat shock proteins in biology and medic ine.Ann Med,1992,24:249

, http://www.100md.com     3,Xiao-feng Sun,Hong Zhang,John Carstenser,et al.Heat shock protein72/73 in rel ation to cytoplasmic p53 expression and prognosis in colorectal adenocacinomas. Int.J Cancer,1997,74:601

    4,Bernd Bukau,Arthur L Horwich.The HSP70 and HSP60 chaperone machines.Cell,1998,9 2:351

    5,Pope L Moseley. Heat shock proteins and heat adaptation of the whole organism.J Appl Physiol,1997,83:1413

    6,Yu-quan Wei,Xia Zhao,Yoshitaka Kariya,et al.Induction of apoptosis by Quercetin :involvement of HSP.Cancer Res,1994,54:4952
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    7,Yu-quan Wei,Xia Zhao,Yoshitaka Kariya,et al.Inhibition of proliferation and in duction of apoptosis by abrogation of hsp70 expression in tumor cells.Cancer Im munol Immunother,1995,40:73

    8,Yu-quan Wei,Xia Zhao,Yoshitaka Kariya,et al. Induction of autologous tumor kil ling by heat treatment of fresh human tumor cells:involvement of γδ T cells an d hsp70.Cancer Res,1996,56:1104

    9,Richard IM. Cells in Stress: Transcriptional activation of heat shock genes. S cience,1993,259:1409
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    10,Hosokawa N, Nirayoshi K, Nakai A, et al. Flavonoids inhibit the expression of heat shock proteins. Cell Struct Funct,1990,15:383

    11,Lee YJ, Hou Z,Curetty L,et al. Correlation between redistribution of a 26 Kda pr otein and development of chronic thermotolerance in various mammaliaan cell line s. J Cell Physiol,1990,145:324

    12,Clarke AR, Purdie CA, Harrison DJ,et al.Thymocyte apoptosis induced by P53-dep endent and independent pathways. Nature,1993,362:849

    收稿1999-11-03

    修回2000-07-03, 百拇医药