COX-2、VEGF、MMP-2在非小细胞肺癌中的表达及其意义

                    作者：翁晓丹，尤庆生，施公胜，黄华  

【摘要】  目的：探讨环氧化酶－2（COX-2）表达水平与非小细胞肺癌患者预后、肿瘤细胞浸润、侵袭以及新血管生成间的关系。方法：选取手术切除的肺癌标本72例，应用免疫组化方法研究肿瘤组织中COX-2、基质金属蛋白酶－2（MMP-2）、血管内皮生长因子（VEGF）的表达情况。结果：在非小细胞肺癌中COX-2的阳性表达率为54.17%，其中鳞癌的阳性表达率为43.58%，腺癌的阳性表达率为66.66%，两者间差异有统计学意义(P<0.05)；COX-2表达还与肿瘤的组织分级、临床病理分期相关。COX-2在有淋巴结转移组中的表达明显高于无淋巴结转移组，尽管两组表达差异无统计学意义(P>0.05)。COX-2的表达与VEGF、MMP-2表达成正相关。结论： COX-2是非小细胞肺癌术后患者独立的不良预后指标,COX-2可能通过促进肿瘤血管新生和浸润转移，在非小细胞肺癌的中扮演重要角色。

【关键词】  非小细胞肺癌；环氧化酶－2；基质金属蛋白酶－2；血管内皮生长因子；免疫组织化学 

    [Abstract]   Objective: To study the expression of COX-2 in non-small cell lung carcinoma(NSCLC) and its relationship with prognosis and to investigate the expression relationship between COX-2，VEGF and MMP-2 to research into the role of COX-2 in NSCLC. Methods: The expression of COX-2、VEGF and MMP-2 was examined with immunohistochemical technique in 72 specimens of NSCLC resected by surgery. Results: The positive expression rate of COX-2 in NSCLC, squamous cell carcinoma and adenocarcinoma were 54.17%, 43.58%, 66.66% respectively. The expressive variation of COX-2 in SCC and AC had signigicant difference(P<0.05), There was a statistically significant correlationship between COX-2 expression and histological grade and TNM stage. COX-2 expression was significantly higher in sample with lymph node metastases, although there was no significant correlation between COX-2 and lymph node metastases(P>0.05).In NSCLC,the positive rate of VEGF and MMP-2 were 68% and 65%. Result suggest that COX-2 expression was highly correlated to VEGF and MMP-2 expression. Survival analysis suggested COX-2 expression was an independent predictor of survival.Conclusion: COX-2 may be a useful independent poor prognostic factor of surgically resected NSCLC patients.It’s correlation to VEGF and MMP-2 indicated that COX-2 maybe play a role in NSCLC progression via angiogenesis and accelerating invasion.

    [Key words]   Non-small cell lung cancer; Cyclooxygenase-2; Vascular endothelial growth factor; Matrix metalloproteinase-2;Immunohistochemistry

    肺癌是一种常见的恶性肿瘤，非小细胞肺癌（NSCLC）约占所有肺癌的80%，环氧化酶－2（COX－2）的过表达及其诱导产物PGE2的过多产生可在多种恶性肿瘤中发现。本实验观察COX-2在非小细胞肺癌中的表达情况，分析COX-2表达水平与临床病理因素及预后间的关系，并进一步分析COX-2与基质金属蛋白酶2（MMP-2）、血管内皮生长因子（VEGF）之间可能存在的联系，探讨COX-2在非小细胞肺癌中对肿瘤侵袭转移、血管生成方面作用的可能机制。

    1   材料和方法

    1.1   临床资料   收集我院1999年1月~2001年12月手术切除的非小细胞肺癌标本共72例。其中男51例，女21例；年龄30～74岁，平均59.88岁。根据国际抗癌联盟提出的TNM分期系统进行术后病理分期，其中ⅠA期20例，ⅠB期18例，ⅡA期4例，ⅡB期12例，ⅢA期12例，ⅢB期4例，Ⅳ期2例。

    1.2   试剂及材料   兔抗人COX-2多克隆抗体，SABC试剂盒由武汉博士德生物工程有限公司提供。鼠抗人MMP-2单克隆抗体，鼠抗人VEGF单克隆抗体，S-P试剂盒均由福州迈新生物技术开发公司提供。COX-2采用SABC法，VEGF和MMP-2采用S-P法对石蜡切片进行免疫组化染色，阳性对照片为已知的阳性肺癌标本染色片，阴性对照用0.1 mol/L PBS替代一抗。

    1.3   结果判定   COX-2、VEGF、MMP-2以肿瘤细胞浆中出现浅黄、棕黄色颗粒作为阳性的判断标准。再根据阳性细胞数和染色强度两项综合判断三者的表达情况，进行分级[1]。 

    1.4   统计学方法   COX-2的表达与病及临床特征关系应用χ2或Fisher’s检验；COX-2与VEGF、MMP-2的相关性使用Spearman等级相关检验。累积生存率用Kaplan-meier方法统计，并用log-rank进行显著性检验，多因素分析使用COX比例风险模型，采用逐步回归分析进行危险因素判断，检验水准：α＝0.05。

    2   结      果

    2.1   COX-2的蛋白质定位与阳性率   COX-2染色主要位于肿瘤细胞质中，呈棕黄色弥漫性分布，肿瘤周围正常的支气管上皮细胞和肺泡上皮细胞均未见明显表达。在非小细胞肺癌中，COX-2阳性表达率为54.17%，其中鳞癌的阳性表达率为43.58%，腺癌的阳性表达率为66.66%，两者表达差异有统计学意义(P<0.05)。在有明显角化珠的高分化鳞癌5例中COX-2有强表达。

    2.2   COX-2表达与非小细胞肺癌临床病理指标的关系   见表1。

    2.3   非小细胞肺癌中COX-2表达与VEGF、MMP-2表达之间的关系   72例非小细胞肺癌标本通过spearman等级相关分析， COX-2与VEGF、MMP-2表达之间呈正相关，与VEGF的相关系数rs=0.4650,P<0.01;与MMP-2的相关系数为rs=0.4593, P<0.01。

    2.4   COX-2、VEGF及MMP-2的表达与非小细胞肺癌患者预后的关系   见表2、3。结果显示临床TNM分期、COX-2、VEGF、MMP-2均是显著影响预后的因子。多因素生存分析发现，控制了性别、年龄、病理类型、病理分级、和临床病理分期以后，只有COX-2、TNM分期仍是独立的预后不良因子。

    3   讨      论

    环氧化酶在体内是催化花生四烯酸转化成前列腺素和血栓素的重要限速酶，哺乳动物的环氧化酶包括两种亚型：COX-1和COX－2。研究表明COX-2的过表达及PGE2的过多产生可在多种恶性肿瘤中发现，非小细胞肺癌中也存在COX-2的高表达。本实验结果显示COX-2在非小细胞肺癌腺癌阳性率为66.66%，鳞癌阳性率为43.58%(P<0.05),这与大多数研究结果一致[2]。Soslow等发现有明显角化和细胞间桥的高分化鳞癌中高表达COX-2[1]，而在中低分化鳞癌中COX-2有较多的阴性和弱阳性表达。我们的研究结果提示COX-2尽管在鳞癌中的表达较腺癌低，但在高分化鳞癌尤其是有明显角化珠的鳞癌中COX-2具有很强的表达；COX-2在高、中分化肺癌中的表达较低分化肺癌高（P<0.05），与Jaime L等[3]研究结果相近。然而有研究显示COX-2的表达与分化程度呈负相关[2]，对此我们认为：（1）在高分化鳞癌中，本组标本有明显角化珠的病例所占比例较高，它们有很强的COX-2表达；（2）在本组标本中低分化腺癌组有半数COX-2表达阴性，进一步分析发现在低分化腺癌组中的临床分期半数属于早期，我们的研究表明COX-2的表达与临床分期是密切相关的， COX-2在低分化腺癌中的表达情况有待进一步探讨。我们发现在淋巴结转移组，COX-2的表达明显较无淋巴结转移组高，与报道一致[4]，提示COX-2可能在非小细胞肺癌的浸润、转移中扮演重要角色，是影响肿瘤进展的一个重要因素。

    研究表明COX-2可能通过诱导肿瘤细胞表达多种血管生成因子，如VEGF等起到促进肿瘤细胞血管生成的作用[5]。本实验结果提示COX-2和VEGF间存在着正相关，这一结果与Kim等[4]结果相近。COX-2在恶性肿瘤的浸润、转移中起到重要作用，这可能与其改变细胞表型，增加肿瘤细胞表达与侵袭、转移相关的细胞因子如钙黏素[6]、MMP－2等有关[7]。本文结果表明COX-2的表达与MMP-2表达之间存在正相关。且 COX-2和TNM分期一样是非小细胞肺癌患者独立的不良预后指标。

    总之，非小细胞肺癌中COX-2的表达可能是肿瘤发生的早期事件，它通过诱导VEGF、MMP-2等细胞因子生成，在肿瘤的发生、过程中扮演重要角色，因此检测非小细胞肺癌患者的COX-2的表达对于预测患者的预后可能具有一定的临床意义。选择性COX-2抑制剂也许能通过抑制血管生成、癌细胞浸润转移对非小细胞肺癌起到部分甚至预防的作用。

【】
  [1] Soslow RA, Dannenberg AJ, Rush D, et al. COX-2 is expressed in human pulmonary ,colonic,and mammary tumor[J]. Cancer,2000,89（12）:2637-2645.

[2] 田 锋，王天佑，龚 民,等.非小细胞肺癌环氧化酶—2的增强表达及其临床意义[J].中华外科杂志,2003,41(6):407-410

[3] Jaime LM, Kathleen ML. Antiangiogenic and antitumor activities of cyclooxygenase-2 inhibitors[J]. Cancer Res,2000,60（3）:1306-1311.

[4] Kim HS, Youm HR, Lee JS, et al. Correlation between cyclooxygenase-2 and tumor angiogenesis in non-small cell lung cancer[J]. Lung Cancer,2003,42(2):163-170.

[5] Tsujii M, Kawano S, Tsuji S, Sawaoka H, Hori M, DuBois RN et al. Cyclooxygenase regulates angiogenesis induced by colon cancer cells[J]. Cell,1998,95(2):705-716.

[6] Dohadwala M, Yang SC, Luo J, et al. Cyclooxygenase-2-dependent regulation of E-cadherin: prostaglandin E(2) induces transcriptional repressors ZEB1 and snail in non-small cell lung cancer[J]. Cancer Res, 2006,66(10):5338-5345.

[7] Dohadwala M, Batra RK, Luo J, et al. Autocrine/paracrine prostaglandin E2 production by non-small cell lung cancer cells regulates matrix metalloproteinase-2 and CD44 in cyclooxygenase-2-dependent invasion[J]. J Biol Chem, 2002,277(52):50828-50833.