PLOS ONE: Expression av XPG protein i utveckling, progression och prognos av Gastric Cancer

Abstrakt

Bakgrund

Xeroderma pigmentosum grupp G (XPG) spelar en avgörande roll för att förhindra celler från oxidativ DNA-skada. Denna studie syftade till att undersöka XPG proteinuttryck i olika mag vävnader och hos patienter med olika prognoser, vilket ger insikter sin roll i utvecklingen, progression och prognos av magcancer (GC).

Metoder

totalt 176 GC, 131 angränsande icke-tumörvävnad, 53 atrofisk gastrit (AG) och 49 ytlig gastrit (SG) prover inkluderades. Immunhistokemisk färgning användes för att detektera XPG proteinuttryck.

Resultat

XPG uttryck var signifikant högre hos GC vävnader jämfört med angränsande icke-tumörvävnader. I progressiv sjukdom sekvensen SG → AG → GC, XPG uttryck var signifikant högre hos AG och GC jämfört med SG. Analys av kliniskt patologiska parametrar och överlevnad i GC patienter visade en signifikant samband mellan XPG uttrycksnivå och djup tumörinvasion, makroskopiska typ, Laurens klassificering, rökning, Helicobacter pylori
infektion och familjehistoria. Cox multivariat överlevnad analys visade att patienter med positivt XPG uttryck hade signifikant längre total överlevnad (P = 0,020, HR = 0,394, 95% CI 0,179 till 0,866), särskilt i åldern yngre än 60 år (P = 0,027, HR = 0,361, 95 % CI 0,147-0,888) och manliga patienter (p = 0,002, HR = 0,209, 95% CI 0,077-0,571).

slutsatser

Denna studie visade att XPG proteinuttryck var relaterad till utveckling, progression och prognos av GC, och kan därmed fungera som en potentiell biomarkör för sin diagnos och prognos

Citation. Deng N, Liu Jw, Sun Lp, Xu Q, Duan ZP, Dong NN et al . (2014) Expression av XPG protein i utveckling, progression och prognos av magcancer. PLoS ONE 9 (9): e108704. doi: 10.1371 /journal.pone.0108704

Redaktör: Kapil Mehta, University of Texas MD Anderson Cancer Center, USA

emottagen: 29 mars 2014; Accepteras: 1 september 2014. Publicerad: 30 september 2014

Copyright: © 2014 Deng et al. Detta är en öppen tillgång artikel distribueras enligt villkoren i Creative Commons Attribution License, som tillåter obegränsad användning, distribution och reproduktion i alla medier, förutsatt den ursprungliga författaren och källan kredit

datatillgänglighet. Det författarna bekräftar att all data som ligger till grund resultaten är helt utan begränsning. Alla relevanta uppgifter finns inom pappers- och dess stödjande information filer

Finansiering:. Detta arbete stöds av bidrag från Nationalnyckeln Basic Research Program of China (973 Program ref nr 2010CB529304.) Och Stiftelsen för vetenskap och teknik i Liaoningprovinsen (ref nr. 2011225002). Finansiärerna hade ingen roll i studiedesign, datainsamling och analys, beslut att publicera, eller beredning av manuskriptet

Konkurrerande intressen:.. Författarna har förklarat att inga konkurrerande intressen finns

Introduktion

Gastric cancer (GC) är världens fjärde vanligaste cancerformen och den andra huvudorsaken till cancerrelaterad död [1]. Trots de senaste framstegen inom diagnos och terapi av GC, dess förekomst och tillhörande dödlighet förblir relativt hög [2]. Riskfaktorer för GC inkluderar genetisk predisposition, Helicobacter pylori
infektion och diet och livsstilsfaktorer, etc, som kan påverka utvecklingen, progression och prognos av GC.

Cellular DNA är konstant på risk för skador genom endogena och exogena stimuli, som leder till en dynamisk balans mellan skada och reparation. En obalans mellan DNA-skador och reparation bidrar till inledandet av cancer [3]. Oxidativ DNA-skada kan leda till brister i transkription, och dubbelarbete, mutation och genomisk instabilitet, vilket i sin tur kan leda till celldysfunktion [4]. DNA-reparationsförmåga spelar således en viktig roll för att upprätthålla fysiologiska funktioner normala celler. DNA-reparationssystemet består av nukleotid excision reparation (NER), base excision repair och mistmach reparation. NER övervakar och reparerar en mängd olika DNA-skador, såsom ultraviolett-inducerad cyklobutan pyrimidin dimerer, skrymmande addukter och DNA-tvärbindningar [5], [6], [7]. Processen innefattar olika enzymer inklusive tvär komplettera gruppen excision reparation (ERCC) 1, XPD (ERCC2), XPF (ERCC4), XPG (ERCC5), XPC och ERCC6 (Cockayne syndrom B-protein) [8]. Det har föreslagits att genomisk instabilitet är inblandad i tumör initiering och flerstegs mutationer förekommer i hela livet [9]. NER är ett mångsidigt system kunna reparera multipla DNA-skador som orsakas av genetisk instabilitet, och därmed spelar en viktig roll i den tidiga bildningen av tumörer.

Xeroderma pigmentosum gruppen G (XPG) är en struktur-specifikt nukleas som tillhör den Fen1 familjen, som kodas av ERCC5
(excision reparation tvär komplement grupp 5) [10], [11], [12]. XPG är en oumbärlig medlem av NER vägen ansvarig för tre "excision av DNA-skada hos däggdjur [13]. Nya undersökningar har fokuserat på sambandet mellan XPG och kemoterapeutiska känslighet. Emellertid har få studier upptäckt uttrycket av XPG protein i normala vävnader och tumörer. Även tidigare studier har utförts i perifert blod eller metastaserande cellinjer, utan att ta hänsyn uttrycksprofiler i parade vävnader. Dessutom har ingen studie hittills undersökt uttrycket av XPG i cancer genom immunohistokemisk färgning, särskilt i GC, atrofisk gastrit (AG) och ytlig gastrit (SG), och sambandet mellan XPG uttryck och biologiska beteende och prognos av GC resterna

i stort sett okända. i den aktuella studien upptäckte vi XPG proteinuttrycksnivåer i vävnader från patienter med olika magsjukdomar genom immunhistokemisk färgning, och utforskade dess uttrycksprofiler i sjukdomssekvensen SG → AG → GC. Vi undersökte också relationerna mellan XPG proteinuttryck och kliniskt patologiska parametrar och överlevnad i GC patienter, för att belysa de potentiella roller XPG i utvecklingen, progression och prognos av GC.

Material och metoder

patienter och vävnadsprover

totalt 278 patienter rekryterades från Institutionen för kirurgisk onkologi i första Anslutna sjukhuset i Kina Medical University och från personer som deltog i en hälsokontrollprogram som omfattar gastroskopi för GC screening på sjukhus som ligger i Zhuanghe och Shenyang i Liaoning-provinsen, Kina, mellan 2008 och 2011. Vävnadsprover prover~~POS=HEADCOMP erhölls från 176 patienter med histologiskt bekräftad GC (inklusive kopplade angränsande icke-tumörvävnader från 131 fall), 49 patienter med SG, och 53 patienter med AG. Patienter som (i) hade synkrona eller metachronous maligna tumörer, (ii) XP sjukdom, eller (iii) genomgick preoperativ strålbehandling eller kemoterapi uteslöts från denna studie. Uppföljning fördes i augusti 2013. Samtliga patienter genomgick endoskopiska magslemhinnan biopsi. Biopsiprover var paraffininbäddade och färgade med hematoxylin och eosin för histologisk diagnos, som genomfördes av två erfarna patologer. Det fanns inga signifikanta skillnader mellan GC, SG, AG och angränsande icke-tumörgrupper i fråga om kön eller ålder sammansättning ( P
= 0,330 och P
= 0,431 respektive) (Tabell 1). Patienter kirurgiskt iscensatt enligt den nuvarande Borrmann klassificeringssystem. Histologiska resultat fastställdes på grundval av Världshälsoorganisationen kriterier, och tumörer arrangerades med hjälp av den 7: e upplagan av TNM av den internationella unionen mot cancer (UICC) /amerikanska kommittén för cancer (AJCC) (2010), baserat på postoperativ patologisk undersökning. Totalt 176 patienter histologiskt bekräftas med magcancer; de flesta fall kan klassificeras enligt Lauren klassificering, men 17 kunde inte. Bland de 176 GC fall 63 var tarm typ, 96 var diffus typ och 17 var blandad typ. Historia av drickande definierades som ett genomsnitt alkohol dagligt intag ≥50 g och fortsatte ≥1 år. I slutet av uppföljningstiden är augusti 2013. I 176 fall patienter, 169 avgjorda mål uppföljningsinformation, och uppföljningstid varierade från 22 månader till 38 månader. 41 av de 169 patienter (24,3%) med magcancer hade dött och median total överlevnadstiden för alla patienter var 29 månader. Studien godkändes av institutet Research medicinsk-etiska kommitté Första Anslutna sjukhuset i Kina Medical University. Skriftliga informerade medgivanden erhölls från deltagarna. Medicinsk historia (inklusive ålder, kön, rökning och alkoholkonsumtion) erhölls genom frågeformulär och posterna datoriserades.

Immunohistokemi

formalinfixerade, paraffininbäddade vävnader skars i 4- ^ m tjocka sektioner och monterades på poly-L-lysin-belagda objektglas. Kortfattat, diabilder avparaffinerades i xylen, rehydratiserades i en graderad alkoholserie och tvättades i kranvatten. Vävnadssektioner inkuberades i kokande natriumcitratbuffert (pH 6,0) under 100 s i en tryck ångkokare för antigenåtervinning. Endogen peroxidasaktivitet blockerades med användning av 3% väteperoxid under 10 min, och sektionerna tvättades därefter med fosfatbuffrad saltlösning (PBS), pH 7,4. Vävnadskollagenet blockerades för att undvika icke-specifik bindning genom tillsats av 10% normalt getserum vid 37 ° C under 10 min. Den polyklonala antikroppen anti-XPG (ab-99248, 1:300 utspädning; Abcam, Cambridge, UK) användes som den primära antikroppen för att detektera XPG proteinuttryck, och inkuberades under 4 ° C över natten. Efter sköljning tre gånger med PBS under 5 min vardera, inkuberades sektionerna med biotinylerad sekundär antikropp (get-anti-kaninantikropp, Maixin Inc., Fujian, Kina) och streptavidin-biotin-peroxidas i 10 min vardera vid 37 ° C. Objektglasen tvättades sedan i PBS och färgades med 3, 3-diaminobensidintetrahydroklorid och motfärgades med hematoxylin. Slutligen sektionerna dehydratiserades och monterades. Primära antikroppar ersattes med PBS-buffert som en negativ kontroll.

Utvärdering av immunohistokemi

De immunohistokemiska Resultaten utvärderades och avslutade oberoende av två forskare som var blind för patienternas kliniskt patologiska egenskaper. Nukleär positivitet för XPG protein utvärderades med användning av en semikvantitativ poängsättning kriterium baserat på färgningsintensiteten (0, ingen färgning; 1, Ijusbrun färgning; 2, brun-färgning, och 3, tung brun färgning) och andel färgade epitelceller ( 0, ≤5%; 1, 5 till 25%; 2, 25-50%; 3, 50-75%; och 4, ≥75%). Färgningsintensitet mättes vid platser i antrum i magen och gastric kropp körtel. Den procentuella positivitet av epitelceller och färgningsintensitet multiplicerades sedan för att generera en immunoreaktivitet score (IS) för varje prov [14]. Uttrycket graderades som: negativ (-), poäng = 0; svag expression (+), poäng = 1-4; måttlig uttryck (++), poäng = 5-8; och starkt uttryck (+++), poäng = 9-12.

Statistisk analys

Statistisk analys utfördes med hjälp av SPSS (16,0) statistikprogram (SPSS, Chicago, IL, USA). Icke-parametriska tester användes för att analysera skillnaderna i XPG expression i SG-AG-GC-sekvensen, och skillnader mellan GC och angränsande icke-tumörvävnader. Samband mellan kliniskt patologiska faktorer och XPG uttryck analyserades med χ ^{2 prov eller Fishers exakta sannolikhetstest. Överlevnadsanalys utfördes med användning av Kaplan-Meier-kurvor, och skillnader mellan grupperna analyserades med användning av log-rank test. Cox regressionsanalys utfördes för för multivariat analys. Tvåsidiga P
värden. ≪ 0,05 ansågs statistiskt signifikant}

Resultat

Uttryck av XPG protein i magsäckscancer och icke-tumörvävnad

XPG immunfärgning visade en övervägande nukleär lokalisering (fig 1 och 2). I utvecklingen av magsjukdomar, fanns det betydande skillnader i XPG expressionsnivåer mellan AG och SG ( P1 Hotel < 0,001), och mellan GC och SG ( P2
= 0,031). XPG uttryck var betydligt högre i AG och GC än i SG, respektive (Mann-Whitney U-test test, tabell 2). Dessutom fann vi uttrycksnivåer XPG i GC var betydligt högre än i angränsande icke-tumörvävnader (P < 0,001). Samtidigt, klassificerade vi angränsande icke-tumörvävnader i 41 fall AG och 88 fall SG. Resultaten tyder på att XPG uttryck var betydligt högre i GC än dess angränsande SG vävnader (P < 0,001); ingen signifikant association observerades mellan GC och dess angränsande AG vävnader (P = 0,244). Förhållandet mellan XPG uttryck i prover av intilliggande vävnad och kopplade GC visades i tabell 3.

Samband mellan XPG färgning och kliniskt patologiska egenskaper

Vi analyserade sambandet mellan XPG uttryck och olika kliniskt patologiska parametrar använder Mann-Whitney U-tester (tabell 4). XPG uttryck i intestinal-typ GC (98,4%) var signifikant högre än i diffus-typ GC. XPG expressionsnivåer var också signifikant korrelerade med dricka ( P
= 0,031) (75,0%), djup av tumörinvasion (Pt skede P
= 0,012), makroskopisk typ ( P
= 0,032) (tabell 4), H. pylori
infektionsstatus ( P
= 0,039) och familjehistoria av cancer ( P
= 0,019) (tabell S1). Hög XPG uttryck observerades hos patienter som drack, T4 fall har tarm-typ GC, H. pylori
infektions positiv, och släktforsknings-positiva grupper. Det fanns dock ingen signifikant korrelation mellan XPG uttryck och Borrmann klassificering, TNM stadium, lymfkörtel metastas, tillväxtmönster eller lymfatiska invasion (tabell 4).

Förhållandet mellan XPG uttryck och total överlevnad hos patienter med GC

Vi undersökte sambandet mellan XPG uttryck och överlevnad hos patienter med GC. Enligt univariat överlevnadsanalys, uttrycksnivån för XPG var inte en oberoende prognostisk faktor ( P
= 0,491), medan makroskopisk typ ( P
= 0,002), TNM stadium ( P Hotel < 0,001), lymfkörtel metastas ( P Hotel < 0,001) och djup invasion ( P Hotel < 0,001) var alla viktiga prognostiska faktorer (Tabell 1). Eftersom TNM etapp ingår redan information om lymfkörteln metastasering och djup invasion, utförde vi multivariat analys med hjälp av Cox proportionella risker modell justeras efter kön, ålder, TNM stadium och makroskopisk typ. Intressant, resultaten visade att XPG uttrycksnivån var en oberoende prognostisk faktor ( P
= 0,020, HR = 0,394, 95% CI ,179-,866). Patient med positivt uttryck hade en längre överlevnad. Vi stratifierat patienterna beroende på ålder och kön för att belysa närmare relation mellan XPG och GC prognos. Skiktning analys föreslog patienter yngre än 60 år, som hade positiv XPG uttryck var betydligt gynnsammare i fråga om överlevnad än patienter med negativ XPG uttryck (Figur S1); XPG uttryck var en skyddande faktor oavsett univariata överlevnadsanalys eller Cox proportionella risker modell (P = 0,021, HR = 0,373, 95% CI 0,154-0,901; P = 0,021, HR = 0,361, 95% CI 0,147 till 0,888 respektive), och manliga patienter med XPG positivt uttryck hade signifikant gynnsam total överlevnad (P = 0,021, HR = 0,373, 95% CI 0,154-0,901) (Tabell 5).

Diskussion

i den aktuella studien, vi upptäckt XPG proteinuttryck i vävnader från patienter med SG, AG och GC, och i angränsande icke-tumörvävnader genom immunohistokemisk färgning. Dessutom undersökte vi relationen mellan XPG proteinuttryck och kliniskt patologiska parametrar och överlevnad i GC patienter, att ge insikter i sina roller i utveckling, progression och prognos av GC. Till vår bästa av vår kunskap, är denna första rapport om en relation mellan XPG proteinuttryck och utveckling, progression och prognos av GC.

En mängd olika underliggande mekanismer kan påverka uttrycket av XPG, inklusive ERCC5
genmutation, reglering av transkription och translation, proteinnedbrytning och promotor metylering [15]. Den fysiologiska regleringen av XPG uttryck kräver extern stimulering av DNA-skador. Till exempel kan UVC-inducerad DNA-skada uppreglera XPG expression [16]. I normala individer DNA-skada är sällsynt, och genen DNA-reparation ERCC5
därför uttrycks vid låga nivåer. Emellertid kan olika typer av miljöcancerframkallande och endogena metaboliska produkter orsakar DNA-skada, vilket ökar DNA-reparationsaktivitet av celler och verksamhet transkription och translation [17]. Den aktuella studien undersökte XPG proteinuttrycksprofilen i SG → AG → GC sjukdom sekvens och fann XPG uttryck i SG var relativt lägre än GC och AG. Resultaten indikerade att XPG protein inducerades och aktiveras under processen för karcinogenes, och därigenom reparera skadad DNA och upprätthålla integriteten av genomet. XPG var uppreglerat i GC vävnader, avslöjar en potentiell roll för XPG protein som biomarkör för att förutsäga risken för GC och dess precancerous lesions. Ett fåtal studier som hittills har rapporterat om sambanden mellan XPG proteinuttryck och andra cancerformer, och resultaten skilde sig från våra resultat. Exempelvis Cheng et al. observerade låg XPG uttryck i perifera blodleukocyter hos patienter med lung-, huvud och hals, och bröstcancer [18], [19], [20], [21], [22], [23]. XPG var bristfällig eller nedregleras i cancer i testiklarna och bröstcancer [9], [24]. De kontroversiella slutsatser från dessa olika studier kan bero på de olika biologiska egenskaper tumörerna studerade eller från skillnader i upptäcka metoder och provstorlekar. det behövs ytterligare storskaliga undersökningar av XPG uttryck i olika cancerformer för att bekräfta sin roll.

Vi undersökte vidare förhållandet mellan XPG uttryck och kliniskt patologiska parametrar inklusive TNM stadium djup invasion, nodal metastas, makroskopiska typ, lymfa kärl invasion och tillväxt mönster. Resultaten tyder på att XPG proteinuttryck var associerad med djup invasion och makroskopisk typ; Invasion av cancerceller i subserous intilliggande vävnad och mer avancerade makroskopisk typ var båda viktiga faktorer med stora effekter på sjukdomsförloppet. Tidigare studier har rapporterat att överuttryck av DNA-reparationsgenen positivt relaterad till djupare invasion och en mer utvecklad klassificering av GC. Ganzinelli M et al. föreslog att malign transformation i samband med uppreglering av gener involverade i DNA-reparation och underhåll av genomisk stabilitet [25]. Det föreslogs att den långsiktiga hypoxi och inflammation i vävnaden mikro kan vara ansvarig för att inducera DNA-skada [26]. Dessutom har det rapporterats att XPG gener betydligt mindre uttrycktes i steg III än i steg I ovarialcancer [25]. Liu et al. föreslog att ERCC1 mRNA expressionsnivåer korrelerade med ålder, med hög ERCC1 uttryck är vanligare hos yngre patienter [27]. De olika utfall av olika undersökningar kan bli följden av skillnader i cancertyper, etniciteter, urvalsstorlekar och miljöfaktorer. Våra resultat indikerade att starkt uttryck ofta upptäcktes i T4 och avancerad cancer. Med tanke på XPG var mindre uttryckt i diffus-typ GC än i intestinal-typ GC, kan dåligt differentierade cancerceller saknar förmåga att generera XPG som var ansvarig för vävnadsreparation. Diffus-typ GC kan därför ha en sämre prognos. Ovanstående tyder på att XPG uttryck positivt i samband med ett antal kliniskt patologiska parametrar som återspeglar GC utveckling, och kan därmed spela en viktig roll i initiering och progression av GC och fungera som en biomarkör för GC utveckling, förutsäga biologiska aktiviteter och graden av progression. Dessutom var XPG uttryck även i samband med familjehistoria, H. pylori
infektion och dricka. Alkoholkonsumtion och H. pylori
infektion kan inducera oxidativ skada, vilket ökar uttrycket av DNA-reparationsproteiner såsom XPG. XPG var högre uttryckt i patienter med en familjehistoria av cancer, vilket tyder på att det också kan vara en genetisk biomarkör av cancer.

Vi undersökte vidare förhållandet mellan XPG uttryck och total överlevnad. Det fanns ett signifikant samband mellan XPG proteinuttryck och GC prognos i multivariat analys, särskilt i patienter yngre än 60 år. Positiva expressionsnivåer av XPG protein kunde förutsäga längre överlevnad i enlighet med föreliggande studie. På samma sätt, hög expression av DNA-reparations familj proteiner, såsom ERCC1
, förutspådde längre total överlevnad jämfört med låg ERCC1 uttryck [27]. Hög XPG uttryck i samband med längre överlevnad hos patienter med äggstockscancer [28]. När det gäller mRNA-nivåer, höga XPG mRNA-nivåer var en oberoende prognostisk faktor att förutsäga längre överlevnad hos patienter med icke-småcellig lungcancer och sarkom [29], [30]. Däremot har XPG nyligen rapporterats ha prognostiskt värde i äggstockscancer; låg XPG uttryck förutspådde längre överlevnad [31], i enlighet med våra nuvarande resultat. Låga nivåer av vissa gener för DNA-reparations familj proteiner, såsom ERCC1
, har rapporterats att förutse längre återfall överlevnad och total överlevnad i GC. Hög XPF uttryck var relaterad till början av progression; patienter med högt XPF uttryck hade kortare progressionsfri överlevnad än patienter med låg XPF uttryck [32]. Liu et al. visade att patienter med låga ERCC1 mRNA expressionsnivåer hade längre skov och total överlevnad gånger än patienter med höga ERCC1 nivåer. Olika typer av cancer har tydliga mekanismer för cancer och deras kontroll skiljer sig således mellan olika populationer. Den prognostiska roll XPG är därför också kan variera mellan olika typer av cancer. Dessutom kan XPG uttryck påverkas av olika faktorer, och ytterligare storskaliga multi undersökningar med lång uppföljning för att klarlägga betydelsen av XPG i cancer prognos. Ändå verkar XPG uttryck ha potential prognostiskt värde i GC, särskilt i patienter yngre än 60 år, även om ytterligare studier behövs för att klargöra de bakomliggande mekanismerna.

Sammanfattningsvis visade vi för första gången att XPG proteinuttryck var signifikant högre i GC än icke-tumörvävnader, och påtagligt högre i AG och GC än i SG i sjukdomssekvensen SG → AG → GC. Nivån på XPG uttryck också signifikant associerad med djup tumörinvasion, makroskopiska typ, Laurens klassificering, rökning, H. pylori
infektion och familjehistoria av cancer. Multivariat överlevnad analys visade att patienter med XPG positivt uttryck hade signifikant längre total överlevnad, särskilt hos patienter yngre än 60 år. Våra resultat tyder på att XPG proteinuttryck är relaterad till utveckling, progression och prognos av GC, och kan därför fungera som en potentiell biomarkör för diagnos och prognos av sjukdomen.

Bakgrundsinformation
figur S1. Review, en, korrelation av XPG uttryck med överlevnadskurvorna av patienter med magsäckscancer av univariat överlevnadsanalys; B, sambandet mellan XPG uttryck med överlevnadskurvor för patienter yngre än 60 år i magcancer genom univariata överlevnadsanalys; C, sambandet mellan XPG uttryck med överlevnadskurvor för patienter olderer än 60 år i magsäckscancer genom univariata överlevnadsanalys
doi:. 10,1371 /journal.pone.0108704.s001
(TIF) Review tabell S1.
baslinjedata för studiepopulationen och uttryck av XPG
doi:. 10,1371 /journal.pone.0108704.s002
(DOC)

• PLOS ONE: Mekanismer för GOLPH3 associerad med utvecklingen av Gastric Cancer: en förstudie
• PLOS ONE: Antrakinon G503 inducerar apoptos i Gastric cancerceller genom Mitochondrial Pathway