Stomach Health > žalúdok zdravie >  > Stomach Knowledges > výskumy

Vzťah hypoxii vyvolávajúceho faktora 1α a prejavu p21WAF1 /CIP1 k bunkovej apoptózy a klinický výsledok u pacientov s rakovinou žalúdka

Vzťah hypoxii vyvolávajúceho faktora 1α a p21 WAF1 /CIP1 vyjadrenie k bunkovej apoptózy a klinický výsledok u pacientov s rakovinou žalúdka
abstraktné
pozadia
hypoxiou indukovatelný faktor 1α (HIF-1α) hrá zásadnú úlohu v kyslíkovej homeostázy. Expresie HIF-1α-indukovatelné gény je spojená s progresiou nádoru. p21 sprostredkuje zástavu bunkového cyklu a je jedným z nadväzujúcich génov, na ktoré HIF-1.
Pacienti a metódy
sme skúmali vzťah medzi HIF-1α a expresie p21, apoptózy a progresia nádoru za použitia vzoriek tkaniva získané chirurgicky z 126 u pacientov s karcinómom žalúdka.
Výsledky
imunohistochemické analýzou ukázali, že strata expresie p21 pozitívne korelovala s vekom pacienta a veľkosti nádoru. Lymfatických uzlín bola významne častejšie u nádorov so stratou expresie p21 (p = 0,022). HIF-1α-pozitívne /p21 negatívne nádory mal nižšiu proapoptotický index než akékoľvek iné nádorových vzoriek, a pacienti s HIF-1α-pozitívne /p21-negatívne nádory tiež mali významne horšiu prognózu než ostatné populácie pacientov.
Záver
Tieto výsledky naznačujú, že strata HIF-1α-závislé expresie p21 vedie k znížil apoptózu, zvýšené prežívanie buniek a viac agresívne nádory.
pozadí
neregulovaného rastu nádorových buniek má často za následok hypoxických podmienok v nádorovej bunke masy. Výsledky nádor hypoxia z nerovnováhy medzi zvýšenou spotrebou kyslíka vo rýchlym cyklom, nádorových buniek a nedostatočný prívod kyslíka vzhľadom k nedostatku fyziologického cievnej siete. Mnohobunkové organizmy sa vyvinuli bunkové mechanizmy, ktoré sprostredkujú kaskádu adaptívne molekulárnej reakcie na hypoxii. HIF-1α je transkripčný faktor, ktorý aktivuje génovú expresiu väzbou na hypoxii prvku citlivého (HRE), cis-pôsobiace sekvencie DNA súčasnej proti prúdu od niekoľkých génov nevyhnutných pre bunkové reakcie na hypoxii [1]. HIF-1α-responzívne gény fungujú tiež v glykolýza dráhy a krvotvorby a angiogenézy, cez všetky bunky, ktoré zaobstarať metabolizmus hypoxii-prispôsobené, a zvýšené zásobovanie kyslíkom [2]. V poslednej dobe, HIF-1α sa ukázal ako kľúčový regulátor v raste rakoviny žalúdka [3].
Apoptóza je vývojovo zachované mechanizmus bunkovej smrti, ktorá sa vyskytuje taktiež v adaptívne bunkovej odpovedi na hypoxické stres. Apoptóza, taky je dôležitou poistkou proti vzniku nádorového bujnenia. Nádory, ktoré vykazujú stratu p53 tumor-supresorové gen vykazujú zníženej hladiny bunkovej smrti indukovanej hypoxiou a pridružené zvýšenie progresie nádoru [4]. P21 gén (WAF1) bol klonovaný v genetickej rozsahu následných efektorov p53 a oddelene na obrazovke pre upstream regulátory cyklin-dependentných kináz (CDK), ako je CDK-interagujúce proteín (CIP1) [5]. Promótor p21 môže byť transactivated pomocou HIF-1 v ľudskej bunkovej línii rakoviny prostaty, čo naznačuje, že p21 je HIF-1 cieľového génu [6]. Okrem toho, hypoxiou indukovaná expresia p21 bol zrušený v bunkách zbavených HIF-1 a, ale nie v rodičovských bunkách [7].
HIF-1α teda môže podporovať ako prežívanie buniek a zastavenie rastu pomocou indukcie hypoxiou reagujúce génov. V tejto štúdii sme skúmali úlohu HIF-1α v hypoxické konaní progresie nádoru, tým, že skúma vzťah medzi HIF-1α expresie, expresie p21 a apoptózy vo tkanivových vzoriek od pacientov s rakovinou žalúdka.
Materiály a metódy
Klinické materiály
predmety boli 126 pacientov s karcinómom žalúdka (85 mužov, 41 žien, vekové rozmedzie 27 až 88 rokov, priemerný vek 65,2 rokov), ktorí podstúpili gastrektómii v našej inštitúcii v roku 1994. Liečebné resekcia bola vykonaná u 77 pacienti a non-ozdravné resekcia v 49. resekciou vzoriek tkaniva boli fixované v 10% roztoku formaldehydu a vložené do parafínu. Úseky (4 um hrúbka) boli namontované na sklíčka. Všetky vzorky boli vyšetrené makroskopicky a histologicky, na základe kritérií navrhnutých podľa všeobecných pravidiel pre žalúdočné štúdium rakoviny [8]. Histologické vyšetrenie bolo vykonané na tkanivových preparátov zafarbených hematoxylínom a eosínu (H &E). V tejto štúdii, nádory boli rozdelené do dvoch histologických typov: diferencované typu, zahŕňajúci papilárny adenokarcinóm a tubulárnej adenokarcinóm, a nediferencovaného typu, obsahujúce zle diferencovaný adenokarcinóm, karcinóm pečatný krúžok buniek a mucinózní adenokarcinóm. Dve parafínové bloky boli pripravené pre všetkých pacientov ", z ktorých jedna obsahuje aj nádorové tkanivo a susediace normálne tkanivá, a druhý, ktorý obsahuje nádorové tkanivo napadajúce na najhlbšie úrovne žalúdočnej steny.
Imunohistochemické farbenie
Všetky vzorky boli imunologicky zafarbené monoklonálna protilátka proti p21 WAF1 /CIP1 (SX118, zriedený 1:50, DAKO, Glostrup, Dánsko), p53 (DO-7, zriedený 1:50, DAKO, Glostrup, Dánsko) a HIF-1α (NB 100- 105, zriedený 1 :. 100, Novus Biologicals, Littleton, CO, USA) [9] po Deparafinizace a rehydratáciu, podložné sklíčka pre p21 a p53 imunobarvením boli v autokláve v citrátovom pufri (0,01 M, pH 6,0) pri teplote 120 ° C počas 10 minút, .. 0,001 M EDTA (pH 8,0) bola použitá pre HIF-1αimmunostaining pre uľahčenie reaktivity pevné zaliate tkaniva antigénu s protilátkou Endogénna peroxidáza bola blokovaná inkubáciou vzoriek v metanole s obsahom 0,3% peroxidu vodíka po dobu 10 minút vzorky boli potom opláchne vo fosfátom pufrovanom fyziologickom roztoku (PBS) a inkubované s normálnym králičím sérom po dobu 30 minút. Rezy boli inkubované s uvedenými primárnymi protilátkami po dobu 2 hodín pri teplote miestnosti, potom sa prepláchne trikrát v PBS. Pre detekciu sme použili Histofine SAB-PO (M) kit (Nichirei Corp., Tokyo, Japonsko). Rezy boli potom inkubované s biotinylizované králičie anti-myší Ig immunogloblin (IgG, IgA, a IgM; Nicchirei Corp) po dobu 10 minút, premyté trikrát v PBS a pridá sa k peroxidáze streptavidínu konjugovaného po dobu 10 minút. Po konečnom premytí v PBS, peroxidáza štítok bol detekovaný inkubáciou úsekov vo diamino-benzidín tetrahydro-chloridu (DAB) po dobu 3 minút. Jadrová counter-farbenie bolo vykonané pomocou Mayera Hematoxylin roztok. Pre negatívne kontroly, primárne protilátky boli nahradené non-imunitným sérom, normálne. Automatizované imunohistochémia bola tiež vykonaná na podporu imunologické popísanú vyššie, za použitia Ventana Discovery ™ System (Ventana Medical Systems, Inc., Tucson, AZ, USA).
Vyhodnotenie imunologické
p21 proteín bol prítomný v jadrách nádorových buniek (obrázok 1A). V niektorých prípadoch, normálne žalúdočnej sliznice vyjadrené p21 proteín, a nukleárnej farbenie by mohli byť detekované v povrchných siahne nádoru, ale nie v hlbších oblastiach. počíta sme počet p21-pozitívnych buniek v celom úseku nádoru, a hodnotí počet p21-postive buniek podľa hĺbky vrstvy. Vzor HIF-1α imunobarvením v nádoru bola jadrovej a /alebo cytoplazmatickej (obrázok 1B). Nukleárna farbenie HIF-1α bol neprítomný v normálnej tkanive bez cytoplazmatickej farbenia. Vo všetkých vzorkách, proteín p53 bola nedetegovateľná v normálnej tkanive, ktoré sú prítomné v jadrách nádorových buniek (obrázok 1C). Bunka s jadrovým immunostaining pre p21, p53 alebo HIF-1α (slabé alebo silné) bola hodnotená ako pozitívna. Na základe týchto kritérií, boli odhadnuté oblasti fokálnej farbenie s najvyšším percentom p53- a p21-pozitívne nukleárnej farbenie v hlbokom nádorovom tkanive. Nádor bol hodnotený ako p21- alebo p53-pozitívne, keď viac ako 10% nádorových buniek malo nukleárnej farbenie, v súlade s predchádzajúcimi správami [10]. HIF-1α expresie bola často viditeľný v oblastiach po celom napádajúcich okrajov nádoru a nekrotické oblastiach, ako sú tie, v blízkosti hlbokej vredy. Získali sme nádorov ako pozitívny pre HIF-1α nadmernej expresie bola zistená v prípade jadrovej farbenia u viac ako 10% nádorových buniek, a to bez ohľadu na cytoplazmatickej reaktivity na akejkoľvek úrovni [9, 11]. Obrázok 1 A) p21 expresie v priľahlej nádorovom tkanive. Jadrová imunologickej je evidentná (pôvodná zväčšenie 100 x). B) HIF-1α výraz v napadajúce oblastí nádoru. Variabilita intenzity jadrovej immunostaining je zrejmé, sprevádzaný cytoplasmatického farbenie (pôvodné zväčšenie, 100 ×). C) Jadrové imunologické p53 v nádorovom tkanive (pôvodné zväčšenie, 100 x). D) nádorového tkaniva zafarbené H &E (pôvodné zväčšenie, 200 x). Nádorové tkanivo obsahuje bunky (šípka) s charakteristickými črtami apoptózy
vyhodnotenia pre apoptózu
sme získali apoptotických buniek, ako tých, ktoré ukazujú typické znaky apoptózy, keď boli vzorky tkaniva zafarbené s H &. E (obr 1D). Apoptotické bunky boli identifikované na základe charakteristických znakov apoptózy: hutnenia a migrácia z jadrových a bunkových obrysy, nukleárna fragmentácie a hrboľa, a prítomnosť apoptotických teliesok [12]. Apoptotické bunky boli počítané v tkanivových vzoriek zo všetkých pacientov. Päť vysoko výkonné pole (x 400) s najhojnejšia distribúciu nádorových buniek boli vybrané pre počítanie a medzi 1000 a 1500 nádorové bunky boli spočítané. Proapoptotický index potom bola vypočítaná ako percento apoptotických buniek. bolo zabránené oblasti s rozsiahlymi nekrózy. Jediný patológ pri každom orgánu preskúmať sklíčka a počítané apoptotické bunky podľa vyššie popísaných kritérií.
Štatistická analýza
programu BMDP štatistické balíčku (BMDP, Los Angeles, CA) pre IBM (Armonk, NY) 3090 mainframe počítače boli použité pre všetky štatistické analýzy [13]. Dátové súbory boli porovnané pomocou chi-kvadrát a Student t-testy s využitím 4F a 3S programy BMDP. Program BMDP 1L bol použitý pre analýzu doby prežitia za použitia metódy Kaplan-Meier. Štatistická významnosť bola stanovená na P < 0,05 úrovni.
Výsledky
p21 expresie a klinicko-patologické faktory
Tabuľka 1 ukazuje koreláciu expresie alebo straty expresie p21 s niekoľkými klinicko-patologické faktory. Celkovo možno povedať, 71 (56,3%) z nádorových vzoriek 126 boli negatívne na expresiu p21. U nádorov od pacientov mladších 65 rokov veku, strata expresie p21 bola významne častejšie ako u nádorov od pacientov vo veku nad 65 (P = 0,026). Strata expresie p21 bola významne častejšie u nádorov s veľkou veľkosťou (p = 0,03), v porovnaní s menšími nádormi. Pokiaľ ide o metastázy, nádory so stratou expresie p21 tendenciu vykazujú zvýšenú frekvenciu lymfatické invázie (p = 0,089, tabuľka 1) a významne vyššia početnosti lymfatických uzlín (p = 0,022, tabuľka 2), ako sú nádory p21 expresiou. Tabuľka 3 ukazuje vzťah medzi expresie p21 a expresie p53 a HIF-1α. Nadmerná expresia p53 bola detekovaná u 57 (45,2%) nádorov, a HIF-1α nadmerná expresia bola zistená u 49 (38,9%) nádorov. Imunohistochemické analýza neukázala korelácia medzi expresie p21 a expresie p53 alebo p21 a HIF-1α nadexpresiou (p = 0,444 a 0,609, príslušne) .Table 1 Vzťah medzi expresie p21 a klinicko-patologické faktory
faktory
p21 (+) (n = 55)
p21 (-) (n = 71)
hodnota P

vek (roky) Hotel < 65
20
40
0,026
65 ≦
35
31
rodovej rovnosti
Muž
38
47
0,731
Žena
17
24
hĺbkou invázie
t1
33
35
0,231
t2,3,4
22
36
histológia
rozlíšené
35
39
0,325
bližšie
20
32
veľkosť nádoru Hotel < 3 cm
23
22
0,03 Sims 3 cm ≦
22
49
Lymfatická invázie
Negatívne
26.
23
0,089
pozitívny
29
48
Žilová invázie
Negatívne
42
57
0,595
pozitívny
13
14
Tabuľka 2 Vzťah medzi p21 expresie a metastázy

p21-negatívne nádoru (%)
P hodnoty
lymfatických uzlín
Negative
36/75 (48,0)
0,022
Pozitívne
tridsať päť päťdesiat jednotin (68,6)
pečeňových metastáz
Negatívne
68/122 (55,7)
0,447
pozitívne
3/4 (75,0)
peritoneálnej šírenie
negatívne
62/112 (55,4)
0,525
pozitívny
9/14 (64,3)
tabuľke 3 Vzťah medzi p21 a p53, a HIF-1α expresného


p21



pozitívna (n = 55)
Negatívne správa (n = 71)
hodnota P
p53
Pozitívne (n = 57)
27
30
0,444
Negatívne správa (n = 69)
28
41
HIF-1α
Pozitívna správa (n = 49)
20
29
0,608
Negatívne správa (n = 77)
35
42
apoptóza spojená s HIF-1α a p21 prejavu
znamenať proapoptotický index všetkých 126 nádorov bola 8,95 ± 6,24 (rozmedzie 0-37). Nádory boli rozdelené do štyroch rôznych populácií na základe HIF-1α a expresie p21 a stredné apoptotického indexu pre každú skupinu bola vypočítaná (tabuľka 4). Nádory, ktoré boli HIF-1α-pozitívne /negatívne p21 mal najnižšiu apoptotické index. Bol významný rozdiel medzi nádory, ktoré boli HIF-1α-pozitívne /negatívne p21, a tie, ktoré boli HIF-1α-negatívnych /p21-negatívne (p = 0,037) .Table 4 apoptóza spojená s HIF-1α a expresie p21
Factor
proapoptotický index
HIF-1α (-), p21 (+) n = 35
9,6 ± 7,33 ***
HIF -1α (-), p21 (-), n = 42
9,83 ± 6,96 **, ***
HIF-1α (+), p21 (+), n = 20
8,85 ± 4,04 *, **, ***
HIF-1α (+), p21 (-), n = 29
6,97 ± 4,22 *, **, ***
* P = 0,129 ** P = 0,037 * ** P = 0,078 (priemer ± SD)
Klinický výsledok spojený s HIF-1α a p21 prejavu
priemerná doba sledovania pacientov bol 55 ± 28 (± 1 SD) mesiacov (v rozmedzí od 1 do 82 mesiacov). Miera prežitia 5 rokov u pacientov s p21-negatívne nádory bola nižšia ako u p21-pozitívne nádory, ale rozdiel nebol štatisticky významný (dáta nie sú uvedené). 126 Pacienti boli opäť rozdelené do štyroch populácií na základe HIF-1α expresiu a expresiu p21, a sme skúmali vzťah medzi HIF-1α expresie a prognózou u p21-pozitívne alebo -negativní nádorových vzoriek. Tabuľka 5 ukazuje mieru prežitia 1-, 3- a 5-rok pre pacientov a koreláciu s HIF-1α a p21 prejavu. Pacienti s HIF-1α-pozitívne /p21-negatívne nádory mali významne horšiu prognózu než ostatné štúdie populácie. Najmä u pacientov s HIF-1α-pozitívne nádory, tí, ktorí stratili expresiu p21 mal podstatne horšiu prognózu ako tí s expresie p21 (p = 0,042) .Table 5 ročné prežitie spojené s HIF-1α a expresie p21
FACTOR
1-ročné prežitie
3-ročné prežitie
5-ročné prežitie

HIF-1αg (-), p21 (+), n = 35
94,1
82,0
82,0 ***
HIF-1α (-), p21 (-), n = 42
92,7 80,0
80,0 **, ***
HIF-1α (+), p21 (+), n = 20
95,0
85,0
70,0 *, **, * **
HIF-1α (+), p21 (-), n = 29
68,1
57,4
45,9 *, **, ***
* P = 0,042 ** P = 0,003 *** P = 0,003 (%)
Diskusia
Naše zistenia ukazujú, že strata expresie p21 pozitívne korelovala s mladšom veku pacienta a väčšie nádoru. Okrem toho, mnoho pacientov s p21-negatívne nádory mali lymfatických uzlín v porovnaní s tými, s p21-pozitívne nádory, na výrazne vyššiu frekvenciu. Tieto výsledky naznačujú, že strata expresie p21 sa podieľa na procese rastu nádorov a metastáz, v súlade s predtým správy [14, 15].
HIF-1α nadmerná expresia je spájaná so zlým klinickým výsledkom u niektorých typov z ľudských nádorov [16-18]. Avšak, niektoré správy naznačujú, že nádor expresie HIF-1α nepriznáva výhodu prežitia [18, 19]. Hoci väčšina z cieľových génov HIF-1 môže podporovať rast nádoru cez ich zvýšenú expresiu, HIF-1-aktivované gény, vrátane p21, majú tiež potenciál pre inhibíciu rastu za hypoxických podmienok [20, 21]. Ektopická expresia HIF-1α v endotelových bunkách viedla k up-reguláciu p21, zníženie CDK aktivity, zastavenie bunkového cyklu v G /G 1 Check Point 0 a následnú apoptózu [22]. V súčasnej štúdii sme zistili, že apoptotické bunky boli nedostatočne zastúpené v HIF-1α-pozitívne /p21-negatívne nádory. Za hypoxických podmienok, HIF-1α môžu inhibovať proliferáciu nádorových prostredníctvom kontroly bunkového cyklu p21 sprostredkovanej, čo vedie k selekcii buniek, ktoré sú rezistentné k apoptóze a anti-liečby rakoviny. Väčšina nádorové bunky zachovávajú schopnosť podstúpiť apoptózu v reakcii na hypoxii stresu [23]. Ak dôjde k strate proapoptotický reakcie na hypoxiu, rozvíjajúce sa nádorové bunky môžu byť rezistentné na liečbu a môžu sa preto prispievať k následnému relapsu ochorenia [24]. Mechanizmy, ktorými hypoxia vyberá pre bunky rezistentné k apoptóze je nejasný, ale bola skúmaná zapojenie p53 mutácií [25]. Správy ukázali, že hypoxia inhibuje bunkový rast, a môže spôsobiť apoptózu prostredníctvom dráhy p53-závislej [26]. HIF-1α bolo tiež preukázané, že podporuje p53-závislú apoptosu [27], ale iné štúdie ukázali, že zastavenie rastu v reakcii na hypoxii je p53-nezávislé [26]. V súčasnej štúdii sme zistili, že žiadny dôkaz o vzťahu medzi p53 a expresie p21. Tiež sme hodnotili vzťah medzi HIF-1α a expresie p53 na apoptózu buniek, ale nebol nájdený štatistickú významnosť medzi HIF-1α a p53 expresiu (dáta nie sú ukázaná). Naše predchádzajúce štúdie ukázali, že kombinácia HIF-1α nadmernou expresiou s nefunkčným p53 tendenciu uviesť neutešený prognózu [28].
U pacientov s HIF-1α-pozitívnych nádorov, je vzťah medzi stratou expresie p21 a zlým klinickým výsledkom môže odráža fyziologické rozdiel v schopnosti p21-pozitívne proti p21-negatívnej nádory prežitie za hypoxických podmienok. Aj keď HIF-1α-dependentný transkripčný aktivácia bola spojená s rastom nádoru, naše výsledky ukazujú, že súčasné expresie p21 a HIF-1α môže spomaliť rast nádoru do určitej miery.
Molekulárna mechanizmus stojaci HIF-1α expresiu v nádorových zaručuje, najmä pozornosť [29]. Rozšírený výskyt vysoko regulovaný HIF-1α v bežných druhov rakoviny a zapojenia hypoxia dráh v nádorovej angiogenézy určite argumentovať pre jeho dôležitosť a širokú použiteľnosť. Chemoterapie a ožarovania, ktorý útočí na HIF-1α môžu byť účinné a realistické, a v skutočnosti, bol hlásený tento prístup [30]. Avšak, kvalitatívne a kvantitatívne rozdiely v hypoxické reakcie rôznych typov buniek, nie sú dobre známe [31]. Preto je potrebný ďalší výskum s cieľom vyhodnotiť dopady HIF-1 sprostredkovaných dráh na bunkovej proliferácie a apoptózy u ľudských nádorových ochorení za hypoxických mikroprostredie.
V tejto štúdii sme ukázali, že HIF-1α nadmerná expresia a strata p21expression v karcinómov žalúdka koreluje so zlou prognózou pacienta, v porovnaní s nádormi, ktoré nerozdeleného p21 expresiu, alebo prišli HIF-1α výraz. Potenciálny mechanizmus pre toto bolo navrhnuté zistením, že apoptotické bunky boli nedostatočne zastúpené v HIF-1α-pozitívne /p21-negatívne nádory. Agresívne nádory, ktoré sa nepodarí prinútiť p21 v HIF-1α - závislý spôsob mohlo zvýšiť prežitie buniek, bez toho aby apoptózy, a prispievať k zlou prognózou pre pacientov
finančnej podpory
katedry chirurgia a vedy, Graduate School of Medical. Veda, Kyushu University, Fukuoka, Japonsko.
deklarácia
Poďakovanie
Autori ďakujú K. Miyamoto pre technickú pomoc.
Autori ďalej len "pôvodné predložený súbory obrazov
Nižšie sú uvedené odkazy na autorov "originál predložený súbory obrazov. "Pôvodný súbor na obrázku 1 12957_2006_249_MOESM2_ESM.tiff autorského 12957_2006_249_MOESM1_ESM.jpeg autorov pôvodného súboru pre" pôvodného súboru pre Obrázok 3 12957_2006_249_MOESM4_ESM.tiff autorského Obrázok 2 12957_2006_249_MOESM3_ESM.tiff autorského pôvodného súboru na obrázku 4 stret záujmov
autora (y ) určil, že nemajú žiadne protichodné záujmy.

Other Languages