胃腺癌组织p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白表达变化及意义

黄雷，殷涛，崔殿生

(湖北省肿瘤医院，武汉430079)

胃癌是临床常见的消化道恶性肿瘤之一，在全世界的恶性肿瘤病死率中高居第2位[1]。目前，胃癌的发病机制仍未研究清楚。信号传导与转录激活因子(STAT)蛋白家族是一组可被不同细胞因子受体激活的蛋白，能特异性地在细胞内传递信号。STAT3是STAT蛋白家族成员之一，可在多种信号传递过程中被激活，从而发挥相应的生物学作用；STAT3也被认为是一种癌基因，广泛表达于不同类型的细胞和组织中，其激活状态即磷酸化STAT3(p-STAT3)，可导致细胞异常增殖和恶性转化。生存素(survivin)是一种凋亡抑制因子，广泛表达于各种肿瘤细胞或组织中，是凋亡抑制蛋白(IAP)家族成员之一，可参与抑制细胞凋亡。髓样细胞白血病1(Mcl-1)是一种特殊的蛋白质，属于抗凋亡蛋白,最初在人髓样白血病细胞系的分化中发现[2]，在调控细胞凋亡过程中发挥重要作用。本研究观察了胃腺癌组织p-STAT3、survivin和Mcl-1蛋白表达变化，并分析其与胃腺癌患者临床病理特征的关系，旨在探讨p-STAT3、survivin和Mcl-1在胃腺癌发生、发展中的作用。

1 资料与方法

1.1 临床资料 收集2014～2016年湖北省肿瘤医院诊断明确的胃腺癌患者，术中收集胃腺癌组织57例份(观察组)及相应癌旁正常胃黏膜组织53例份(对照组)。其中，男35例，女22例；年龄41～81岁，<60岁25例、≥60岁32例；肿瘤直径：<5 cm 39例，≥5 cm 18例；浸润深度：未侵及浆膜12例，侵及浆膜45例；组织分化程度：高中分化12例，低未分化45例；临床分期：Ⅰ、Ⅱ期18例，Ⅲ、Ⅳ期39例；无淋巴结转移11例，有淋巴结转移46例。患者术前均未接受任何抗肿瘤治疗。本研究经湖北省肿瘤医院医学伦理委员会批准，患者或其家属知情同意。

1.2 p-STAT3、survivin和Mcl-1蛋白表达检测 采用免疫组化SP法。兔抗人p-STAT3、兔抗人survivin抗体购自武汉博士德生物工程有限公司，Mcl-1多克隆抗体购自美国Santa Cruz公司；山羊抗鼠IgG二抗、免疫组化SP试剂盒、DAB显色试剂盒及其他试剂均购自北京中杉金桥生物技术有限公司。所有标本常规脱蜡水化，3%过氧化氢消除内源性过氧化物酶，PBS冲洗，微波加热抗原修复，室温自然冷却。按照试剂盒说明常规行免疫组化SP染色，DAB显色，苏木素复染。以PBS代替一抗作为阴性对照，用已知阳性组织切片作为阳性对照。阳性染色定位于细胞质或细胞核，呈棕黄色或棕褐色颗粒。根据阳性细胞所占比例及染色程度综合判定阳性表达。阳性细胞所占比例评分：≤5%为0分，>5%～25%为1分，>25%～50%为2分，>50%～75%为3分，>75%为4分；染色程度评分：无着色为0分，浅黄色为1分，黄色为2分，棕黄色为3分。两项评分乘积≤3为阴性表达、>3为阳性表达。

1.3 统计学方法 采用SPSS17.0统计软件。计数资料比较采用χ2检验或Fisher精确概率检验。相关性分析采用Spearman相关分析。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白表达比较 观察组p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白阳性表达率分别为78.95%(45/57)、70.18%(40/57)、75.44%(43/57),对照组分别为18.87%(10/53)、22.64%(12/53)、30.19%(16/53)。两组比较差异均有统计学意义(P均<0.01)。

2.2 胃腺癌组织p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白阳性表达与患者临床病理特征的关系 p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白阳性表达在肿瘤侵及浆膜者高于未侵及浆膜者，组织分化程度低未分化者高于中高分化者，临床分期Ⅲ、Ⅳ期者高于Ⅰ、Ⅱ期者，肿瘤直径≥5 cm者高于<5 cm,有淋巴结转移者高于无淋巴结转移者(P均<0.05)，三者阳性表达在不同性别、年龄肿瘤组织间比较差异均无统计学意义(P均>0.05)。见表1。

表1 胃腺癌组织p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白阳性表达与患者临床病理特征的关系

2.3 胃腺癌组织p-STAT3、survivin、Mcl-1蛋白阳性表达的关系 Spearman相关分析显示，胃腺癌组织p-STAT3蛋白阳性表达与survivin、Mcl-1蛋白阳性表达呈正相关关系(r分别为0.334、0.417，P均<0.05)，survivin蛋白阳性表达与Mcl-1蛋白阳性表达呈正相关关系(r=0.342，P<0.05)。

3 讨论

随着细胞分子生物学研究的进步，对胃癌的研究已经进入分子水平，并取得了较大研究成果。近年越来越多研究显示，STAT3在胃癌的发生、发展中具有关键性作用，尤其是p-STAT3，能明显促进胃癌的增殖、侵袭和转移。STAT3是细胞内信号传递的关键因子，在受到外界信号刺激后，以活化的p-STAT3进入细胞核中，启动并调控其下游基因的转录，从而促进肿瘤细胞的增殖和侵袭，并抑制肿瘤细胞凋亡，最终导致肿瘤无限生长。Yu等[3]研究显示，STAT3信号通路相关蛋白表达在胃癌早期即可明显升高，可作为胃癌早期诊断的指标之一。但更多的研究显示，STAT3信号通路相关蛋白不仅仅在胃癌早期表达升高，在进展期和晚期亦可过表达。Chen等[4]研究提示，过表达STAT3信号通路相关蛋白能显著增加胃癌细胞的增殖、浸润及转移，抑制其表达则能明显降低胃癌细胞的增殖、浸润及转移。Ollila等[5]研究发现，STAT3与胃肠道肿瘤的发生密切相关，Tao等[6]也得出相同的研究结论。说明STAT3信号通路在胃癌的发生、发展中发挥重要作用。

胃癌是以高病死率为特征的恶性肿瘤，主要是因为胃癌具有高转移风险，患者预后非常差。有研究显示，激活STAT3信号通路，能明显促进胃癌细胞的增殖和侵袭，而抑制STAT3信号通路则能明显抑制胃癌细胞的增殖和侵袭[7]。但STAT3信号通路调控肿瘤细胞增殖和侵袭机制尚不清楚。Luo等[8]研究发现，STAT3在多种肿瘤的发生、发展过程中具有关键性作用；STAT3还能促进G1期细胞向S期细胞转变，特别是在胃癌细胞中表现尤为突出。但STAT3信号通路影响细胞周期的机制尚不清楚。Ma等[9]研究显示，与癌旁正常组织相比，胃癌组织STAT3高表达；进一步研究发现，激活STAT3信号通路能明显增加肿瘤转移风险，而且在肿瘤转移患者中表达更明显，说明STAT3在胃癌转移中发挥重要作用。本研究结果显示，p-STAT3蛋白阳性表达在肿瘤浸润侵及浆膜者高于未侵及浆膜者，组织分化程度低未分化者高于中高分化者，临床分期Ⅲ、Ⅳ期者高于Ⅰ、Ⅱ期者，肿瘤直径≥5 cm者高于<5 cm者,有淋巴结转移者高于无淋巴结转移者。说明p-STAT3蛋白在胃癌的发生、发展中具有重要作用，与上述研究结论一致。

研究发现，STAT3可通过调节其下游靶基因表达，如Mcl-1、survivin、Bcl-2及VEGF等，促进肿瘤细胞增殖并抑制其凋亡，进而导致肿瘤侵袭、转移[10]。survivin基因于1997年被耶鲁大学Ambro-sini教授首先发现[11]，是IAP家族中相对分子质量最小的蛋白。survivin的主要作用是抑制肿瘤细胞凋亡，促进肿瘤细胞增殖，同时还能影响化疗药物敏感性。survivin在分化良好的组织中几乎不表达[12]，但可高表达于胃癌、结直肠癌及胰腺癌组织。研究发现，survivin蛋白产物可高选择性地结合并降解活化的Caspase-3、Caspase-7,直接抑制Caspase-3、Caspase-7活性及其与周期蛋白激酶相互作用，阻断凋亡信号转导通路，抑制细胞凋亡,促进肿瘤细胞增殖[13]。survivin基因还参与细胞的有丝分裂，在G1期转录明显增加,导致细胞分裂缺陷，易形成多倍体细胞；而且，过表达的survivin基因能够逃避有丝分裂的检查，破坏宿主细胞的吞噬功能，导致细胞异常增殖，进而导致肿瘤的发生[13]。Kamran等[14]研究认为，survivin基因在胃癌细胞的有丝分裂期间发挥重要作用。本研究显示，survivin蛋白在胃腺癌组织中的阳性表达率高于正常胃黏膜组织，提示survivin蛋白在胃癌的发生、发展中具有重要作用；同时，survivin蛋白阳性表达在胃癌组织分化程度、浸润深度、肿瘤大小及淋巴结转移方面均有差异，说明survivin蛋白可参与胃癌的发生、侵袭及转移。Dizdar等[15]指出，survivin基因在胃癌的早期阶段发挥重要作用，且与胃癌的淋巴结转移明确相关。Guo等[16]同样指出，survivin基因在胃癌的发生、发展中具有重要作用，可作为胃癌早期诊断的肿瘤标志物。本研究显示，胃腺癌组织p-STAT3蛋白阳性表达与survivin蛋白阳性表达呈正相关关系。提示p-STAT3可能调控其下游基因survivin的表达，共同作用导致胃癌的发生、发展。但survivin基因在胃癌发生、发展中的具体机制仍需进一步研究。

Mcl-1的结构与Bcl-2具有高度同源性，是Bcl-2家族抗凋亡分子成员之一。Mcl-1的半衰期非常短，主要是通过稳定线粒体膜，阻止细胞色素C从线粒体释放入细胞质，延缓细胞凋亡进程。Mcl-1在多种肿瘤组织中高表达[17，18]，尤其在胃癌及结直肠癌组织。Mcl-1主要通过影响细胞分裂周期及降低肿瘤细胞对化疗药物的敏感性，参与调节细胞的抗凋亡途径。Akagi等[19]研究显示，Mcl-1可能降低胃癌细胞对5-FU及铂类化合物的敏感性，其作用机制与阻断细胞内线粒体自身凋亡途径，抑制胃癌细胞凋亡过程有关。Shuang等[20]指出，上调Mcl-1表达可降低紫杉醇对胃癌细胞的化疗敏感性，其机制可能与激活PI3K/Akt信号通路有关；上调Mcl-1表达可抑制细胞外线粒体酶的通透性，阻碍紫杉醇诱导的细胞凋亡途径。近年来，抗凋亡蛋白抑制剂不断被发现，很多小分子蛋白质通过结合到Bcl-2家族抗凋亡蛋白上发挥抑制凋亡的作用。这些小分子抑制剂对细胞膜有高度通透性，更易通过细胞膜进入细胞质，有利于细胞毒性药物的吸收，在抑制细胞凋亡的同时发挥抗肿瘤作用。最近研究显示，抑制FoxM1/Mcl-1信号通路能明显破坏细胞活性，增加铂类化合物对胃癌细胞的化疗敏感性[21]。Yu等[22]研究显示，过表达Mcl-1能明显抑制JAK/STAT信号通路激活，导致胃癌细胞无限增殖和凋亡受阻。本研究结果显示，Mcl-1蛋白表达在肿瘤浸润侵及浆膜者高于未侵及浆膜者，组织分化程度低未分化者高于中高分化者，临床分期Ⅲ、Ⅳ期者高于Ⅰ、Ⅱ期者，肿瘤直径≥5 cm者高于<5 cm者，有淋巴结转移者高于无淋巴结转移者。结果充分说明，Mcl-1蛋白与胃癌的发生、发展密切相关。Likui等[23]研究结果显示，Mcl-1蛋白在胃癌组织中的表达高于正常胃黏膜组织,且与胃癌的T分期、淋巴结转移、血管和脉管浸润以及5年生存率密切相关。本研究结果与该研究结论高度一致，提示Mcl-1高表达在胃癌的发生、发展中具有重要作用。

本研究还显示，胃腺癌组织p-STAT3蛋白阳性表达与survivin、Mcl-1蛋白阳性表达呈正相关关系，提示p-STAT3可上调survivin、Mcl-1蛋白表达，而过表达survivin和Mcl-1蛋白可促进胃癌的发生、发展，并可导致患者不良预后。

综上所述，STAT3信号通路可参与胃癌的发生、发展，其活化状态能促进胃癌细胞的增殖和侵袭，并调节其下游基因survivin、Mcl-1蛋白转录，增强胃癌细胞的侵袭和迁移能力。检测胃腺癌组织STAT3及其下游基因survivin和Mcl-1蛋白表达可能有助于判断胃癌的进展及患者预后。