硒元素及硒结合蛋白1在消化系统常见恶性肿瘤中的表达及意义

梁 钢，赵婷婷，肖 虹，张 进，董金龙

(1山西医科大学第一医院病理科，太原 030001;2太原师范学院化学系;3山西医科大学第一医院普通外科)

硒元素及硒结合蛋白1在消化系统常见恶性肿瘤中的表达及意义

梁 钢1，赵婷婷2，肖 虹1，张 进3，董金龙2

(1山西医科大学第一医院病理科，太原 030001;2太原师范学院化学系;3山西医科大学第一医院普通外科)

目的 研究食管癌、胃癌及结直肠癌肿瘤组织、癌旁组织中硒元素(selenium,Se)含量及硒结合蛋白1(selenium binding protein 1,SBP1)的表达。 方法 收集山西医科大学第一医院经手术切除的食管癌、胃癌、结直肠癌组织及相应的癌旁组织各30例,采用原子吸收光谱法检测各组织中Se元素的含量,Western blot检测SBP1蛋白的表达。分析SBP1的表达量与患者临床病理特征之间的关系。 结果 与癌旁组织相比,食管癌、胃癌及结直肠癌癌组织中Se元素含量明显降低,SBP1的表达量显著下调,差异有统计学意义(P<0.05);食管癌中SBP1蛋白的表达在不同性别、年龄、分化程度、TNM分期及淋巴结转移的患者中无显著差异(P>0.05),胃癌及结直肠癌中SBP1在TNM分期Ⅲ+Ⅳ及淋巴结转移组织中的表达显著低于TNM分期Ⅰ+Ⅱ及淋巴结无转移的患者,差异有统计学意义(P<0.05),SBP1蛋白的表达在不同性别、年龄、分化程度的胃癌及结直肠癌患者中无显著差异(P>0.05)。 结论 Se元素及SBP1在食管癌、胃癌及结直肠癌组织中下调,SBP1的低表达可能与胃癌、结直肠癌的进展及预后相关。

食管癌； 胃癌； 结直肠癌； 硒元素； 硒结合蛋白1

近年来,随着生活节奏的加快、饮食结构的变化以及生态环境的改变,我国消化道肿瘤的发病率呈逐年上升的趋势[1]。硒元素(selenium,Se)是人体必需微量元素,也是目前公认的具有抗肿瘤作用的元素之一[2],其主要通过抑制肿瘤细胞蛋白合成、调节机体免疫功能、抗氧化损伤、诱导抑癌基因转录等发挥抗癌作用[3]。Se元素在体内主要以结合蛋白的形式储存和发挥作用,硒结合蛋白1(selenium binding protein1,SBP1)是Se结合蛋白的重要成员之一[4],据报道,SBP1具有遏制细胞增殖的功能,SBP1表达异常可能是肿瘤发生、进展的重要分子生物事件[5]。本研究以消化道常见的恶性肿瘤食管癌、胃癌及结直肠癌为研究对象,分析三种肿瘤癌组织及相应癌旁组织中Se元素含量的水平及SBP1的表达量,分析SBP1的表达量与患者临床病理特征之间的关系,为消化道恶性肿瘤的发病机制及预防提供科学的实验依据。

1 资料与方法

1.1 标本来源及一般资料

收集2014-01～2016-01山西医科大学第一医院手术切除的食管癌、胃癌、结直肠癌癌组织及相应癌旁组织各30例,要求:①患者无厂矿区工作、生活史以及含硒保健品、药物等服用史。②肿瘤系原发,患者术前未经任何放化疗。③肿瘤组织经取材后不影响病理诊断及肿瘤分期。所有标本术后经两名病理医师诊断确诊,肿瘤分期按照国际抗癌联盟(UICC)第七版标准进行。患者的临床病理资料:①食管癌:男19例,女11例;平均年龄(56.4±8.5)岁;高分化14例,中低分化16例;Ⅰ+Ⅱ期23例,Ⅲ+Ⅳ期7例;淋巴结转移9例,未转移21例,组织学类型均为鳞状细胞癌。②胃癌:男13例,女17例;平均年龄(60.2±10.6)岁;高分化8例,中低分化22例;Ⅰ+Ⅱ期13例,Ⅲ+Ⅳ期17例;淋巴结转移12例,未转移18例,组织学类型均为腺癌。③结直肠癌:男12例,女18例;平均年龄(58.5±12.7)岁;高分化6例,中低分化24例;Ⅰ+Ⅱ期20例,Ⅲ+Ⅳ期10例;淋巴结转移10例,未转移20例,组织学类型均为腺癌。

1.2 原子吸收光谱法检测硒元素含量

标本离体后去除周围出血坏死组织,蒸馏水反复冲洗,滤纸吸干,烤箱烘干,电子天平称取肿瘤组织及瘤旁组织各0.5 g。将组织置于锥形瓶中加入混酸(硝酸与高氯酸体积比为4 ∶1)消化,去离子水定容至10 ml。硒元素用1 000 μg/ml标准溶液(国家标准物质研究中心)逐步稀释,分光光度计检测吸光度值,绘制工作曲线,采用石墨炉原子吸收光谱仪进行元素含量检测。

1.3 蛋白印迹试验检测SBP1蛋白表达量

称取0.5 g癌组织及癌旁组织,置于匀浆管中,用眼科弯剪将组织尽量剪碎,吸取WIP组织裂解液(北京赛驰生物)1 ml加匀浆管中混匀,冰上匀浆。恒温离心10 min(4 ℃,10 000 r/min),吸取上清液,分光光度计检测OD值,按照蛋白定量试剂盒(武汉博士德生物)所示步骤计算蛋白浓度。将上样缓冲液与待测蛋白以1 ∶1混匀放入EP管中,煮沸蛋白样本5 min。配制浓缩胶与分离胶,将待测蛋白加至泳道,加入电极缓冲液,预电泳30 min(电压60 V),电泳45 min(电压100 V)。湿转法转膜25 min(电压100 V)。加一抗SBP1(英国abcam)浓度为1 ∶1 000,GAPDH(美国Santa cruz)浓度为1 ∶1 000,4 ℃冰箱过夜,加二抗(福州迈新生物)浓度1 ∶3 000,室温反应60 min,ECL发光液(北京普利莱生物)显色,凝胶成像系统曝光显色;采用Bandscan软件进行目的条带灰度分析,SBP1蛋白的灰度值除以GAPDH的灰度值为SBP1蛋白的相对表达量。

1.4 统计学方法

实验数据采用SPSS18.0统计软件进行分析,Se元素含量以及SBP1的相对表达量以均数±标准差表示,两样本资料比较采用t检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 三种癌组织及癌旁组织中硒元素的含量

硒元素检测工作曲线:YSe=0.031 6XSe+0.018 0(r=0.998 8)。与相应的癌旁组织相比,三种癌组织中硒元素含量降低,差异有统计学意义(P<0.05,见表1)。

表1 三种癌及癌旁组织中硒元素的含量 (μg/g)

Table 1 The contents of selenium in three kinds of cancer tissues and adjacent tissues (μg/g)

2.2 三种癌组织及癌旁组织中SBP1蛋白的表达

Western blot结果显示:SBP1蛋白及GAPDH分别在52 kD、36 kD处出现显影条带(见图1)。以SBP1与GAPDH灰度值之比作为SBP1蛋白的相对表达量,与相应的癌旁组织相比,三种癌组织中SBP1蛋白表达显著下调,差异有统计学意义(均P<0.05,见表2)。

表2 三种癌及癌旁组织中SBP1的相对表达量

Table 2 The relative expression of SBP1 in three kinds of cancer tissues and adjacent tissues

组别食管癌胃癌结直肠癌癌组织0279±01340211±00910240±0102癌旁组织0419±01080391±01250408±0131t-2851-4265-3688P000900000001

图1 SBP1蛋白在三种癌及癌旁组织中的表达Figure 1 The relative expression of SBP1 in three kinds of cancer tissues and adjacent tissues by Western blot

2.3 三种癌组织中SBP1蛋白的表达与临床病理特征的关系

食管癌中SBP1蛋白的表达在不同性别、年龄、分化程度、TNM分期及淋巴结转移的患者中无显著差异(P>0.05),胃癌及结直肠癌中SBP1在TNM分期Ⅲ+Ⅳ及淋巴结转移组织中的表达显著低于TNM分期Ⅰ+Ⅱ及淋巴结无转移的患者,差异有统计学意义(P<0.05,见表3)。

表3 SBP1的表达与三种癌临床病理特征的关系

Table 3 Relationships between expression of SBP1 protein and clinicopathological features in three kinds of cancer tissues

临床病理指标n食管癌SBP1表达量n胃癌SBP1表达量n结直肠癌SBP1表达量性别 男190269±0122130208±0049120232±0105 女110291±0129170214±0120180246±0076年龄 <平均年龄120307±0104100229±0066120284±0098 ≥平均年龄180254±0159200196±0110180188±0085分化程度 高分化140312±018780243±008360262±0083 中低分化160250±0116220174±0091240214±0115TNM分期 Ⅰ+Ⅱ230325±0148130257±0081∗200296±0065∗ Ⅲ+Ⅳ70238±0124170158±0075100174±0097淋巴结转移 是90247±0169120137±0080▲100162±0050▲ 否210315±0153180276±0065200307±0101

①与Ⅲ+Ⅳ相比,*P<0.05;胃癌组t=-2.458,P=0.029;结直肠癌组t=-2.806,P=0.015；②与淋巴结未转移组相比,▲P<0.05;胃癌组t=-4.556,P=0.001;结直肠癌组t=-3.936,P=0.002

3 讨论

微量元素的病理性蓄积或者减少在肿瘤的发生发展中发挥着重要的作用[6]。Se元素是人体所必需的微量元素之一,其抗肿瘤作用已被广泛认同,被誉为“抗癌之王”。Se元素与多种恶性肿瘤之间存在明显的负相关关系,Se含量降低会大大增加肿瘤发生风险[7,8],本研究结果显示,与相应的癌旁组织相比,三种癌组织中Se元素含量降低,提示Se元素含量下降可能与消化系统恶性肿瘤的发生存在一定的关系,生态学研究表明Se元素摄入与结直肠癌等肿瘤的发病危险性呈负相关[9],缺Se地区肿瘤的发病率明显增高,而补Se则能降低肿瘤的发病率和致死率[10]。

SBP1是硒结合蛋白的一种,其基因位于1号染色体,编码含640个氨基酸的蛋白[11],SBP1是Se元素在体内发挥生物活性的重要媒介,SBP1是一种保护性蛋白,在卵巢癌、肺癌、宫颈癌等大多数恶性肿瘤组织中SBP1的表达水平均下调[4,12],其表达降低可能是细胞恶性转化过程中的关键步骤,体外研究证实:过表达SBP1的肿瘤细胞迁徙和侵袭能力降低,因此SBP1可视为肿瘤治疗的基因靶点。本研究结果表明,与相应的癌旁组织相比,三种癌组织中SBP1蛋白表达显著下调,与Se元素的绝对含量下降呈一致趋势,据报道:SBP1在肿瘤中的表达下降可能是由于SBP1基因启动子区超甲基化引起的转录失活有关[13]。通过与患者的临床病理指标结合分析发现,胃癌及结直肠癌中SBP1在TNM分期Ⅲ+Ⅳ及淋巴结转移组织中的表达显著高于TNM分期Ⅰ+Ⅱ及淋巴结无转移的患者,说明SBP1的低表达与胃癌、结直肠癌患者的肿瘤进展程度相关,SBP1低表达可能提示患者预后不良。

综上所述,Se元素及SBP1蛋白在消化道常见恶性肿瘤中表达下调,我们相信随着对Se及相关结合蛋白的深入研究,Se有望成为肿瘤预防及治疗的可靠靶点。

[1] Chen W,Zheng R,Baade PD,etal.Cancer statistics in China,2015[J].CA Cancer J Clin，2016,66(2):115-132.

[2] 郑嘉欣.微量元素与肿瘤相关性研究的热点及争议[J].国际肿瘤学杂志,2010,37(2):117-119.

[3] Weeks BS,Hanna MS,Cooperstein D.Dietary selenium and selenoprotein function[J].Med Sci Monit,2012,18(8):127-132.

[4] Zhang J,Zhan N,Dong WG.Altered expression of selenium-binding protein1 in gastric carcinoma and precursor lesions[J].Med Oncol,2011,28(4):951-957.

[5] Zhang C,Xu W,Pan W,etal.Selenium-binding protein 1 may decrease gastric cellular proliferation and migration[J].Int J Oncol.2013,42(5):1620-1629.

[6] Rucker D,Thadhani R,Tonelli M.Trace element status in hemodialysis patients[J].Seminars in Dialysis,2010,23(4):389-395.

[7] Grundmark B,Zethelius B,Garmo H,etal.Serum levels of selenium and smoking habits at age 50 influence long term prostate cancer risk;a 34 year ULSAM follow-up[J].BMC Cancer,2011,1(11):1-11.

[8] Ji JH,Shin DG,Kwon Y,etal.Clinical correlation between gastric cancer type and serum selenium and zinc levels[J].J Gastric Cancer,2012,12(4):217-222.

[9] Ghadiran P,Maisomeare P,Perret C,etal.A case control study of toenail selenium and cancer of the breast,colon,and prostate[J].Cancer Detect Prev,2000,24(4):305-313.

[10] Clark LC,Combs GF,Turnbull BW,etal.Effects of selenium supplementation for cancer prevention in patients with carcinoma of the skin.A randomized controlled trial.Nutritional Prevention of Cancer Study Group[J].JAMA,1996,276(24):1957-1963.

[11] Dutilleul C,Jourdain A,Bourguignon J,etal.The Arabidopsis putative selenium-binding protein family:expression study and characterization of SBP1 as a potential new player in cadmium detoxification processes[J].Plant Physiol,2008,147(1):239-251.

[12] Wojtalla A,Arcaro A.Targeting phosphoinositide 3-kinase signalling in lung cancer[J].Crit Rev Oncol Hematol, 2011,80(2):278-290.

[13] Pohl NM,Tong C,Fang W,etal.Transcriptional regulation and biological functions of selenium-binding protein 1 in colorectal cancer in vitro and in nude mouse xenografts[J].PLoS One,2009,4(11):e7774.

Expression and significance of selenium element and selenium binding protein 1 in common gastrointestinal malignancies

LIANG Gang1,ZHAO Tingting2,XIAO Hong1,ZHANG Jin3,DONG Jinlong2

(1DepartmentofPathology,FirstHospitalofShanxiMedicalUniversity,Taiyuan030001,China;2DepartmentofChemistry,TaiyuanNormalUniversity;3DepartmentofGeneralSurgery,FirstHospitalofShanxiMedicalUniversity)

ObjectiveTo investigate the selenium(selenium,Se)content and selenium-binding protein 1(selenium binding protein1,SBP1)expression in esophageal cancer,gastric cancer and colorectal cancer tissues and adjacent tissues.MethodsThirty cases of esophageal cancer,their gastric cancer,30 cases of colorectal cancer tissues and their corresponding adjacent cancer tissues were collected.Se element content was detected by atomic absorption spectrometry.Western blot was used to detect the expression of SBP1 protein.The relationship between the expression of SBP1 and clinical pathological characteristics was analyzed.ResultsCompared with the adjacent tissues,the content of Se and the expression of SBP1 were significantly reduced in esophageal cancer,gastric cancer and colorectal cancer tissues(P<0.05).In esophageal cancer tissues,there was no significant difference in SBP1 protein expression among patients with different clinicopathological features(P>0.05).In gastric cancer and colorectal cancer tissues,SBP1 expression in TNM stage Ⅲ+Ⅳ and lymph node metastasis were significantly lower than that of patients with TNM stage Ⅰ+Ⅱ and without lymph node metastasis,respectively(P<0.05).The expression of SBP1 protein was not related with sex,age,degree of differentiation in patients with gastric cancer and colorectal cancer(P>0.05).ConclusionSe elements and SBP1 protein are down-regulated in esophageal,gastric and colorectal cancer tissues, and the low expression of SBP1 may be related to the progression and prognosis of gastric cancer and colorectal cancer.

esophageal cancer； gastric cancer； colorectal cancer； selenium； selenium binding protein 1

山西省软科学研究计划项目(2016042008-1)

梁 钢，男，1985-02生，硕士，主治医师，E-mail:pathology_1282@163.com

2016-10-13

R730.231

A

1007-6611(2017)03-0256-04

10.13753/j.issn.1007-6611.2017.03.012