ALDH1A1在膠質(zhì)瘤侵襲和結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移中的作用和機(jī)制.pdf

1、侵襲和轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的重要生物學(xué)特征，也是導(dǎo)致惡性腫瘤治療失敗和復(fù)發(fā)的重要原因。高度侵襲性是惡性膠質(zhì)瘤的重要病理學(xué)特征，瘤體邊界不清致使手術(shù)完整切除難度增大，從而導(dǎo)致腫瘤很快復(fù)發(fā)，這是患者預(yù)后差，復(fù)發(fā)率、死亡率高的主要原因。結(jié)直腸癌是我國最為常見的消化系統(tǒng)惡性腫瘤，晚期常發(fā)生淋巴結(jié)及肝轉(zhuǎn)移。因此，惡性膠質(zhì)瘤的侵襲性生長特性和結(jié)直腸癌的遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移特性，是研究侵襲、轉(zhuǎn)移機(jī)制的良好材料和模型。
　　近年來，腫瘤干細(xì)胞理論的提出及相關(guān)研究進(jìn)

2、展為闡釋惡性腫瘤發(fā)生及演進(jìn)機(jī)制提供了新視角，腫瘤干細(xì)胞被認(rèn)為是惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵細(xì)胞。已有研究證明，乙醛脫氫酶1(ALDH1)可作為結(jié)直腸癌、乳腺癌、肺癌等惡性腫瘤的腫瘤干細(xì)胞分子標(biāo)記物。然而，ALDH1及其優(yōu)勢亞型ALDH1A1與腫瘤細(xì)胞侵襲、轉(zhuǎn)移能力的關(guān)系仍然存有爭議;同時(shí)，其在惡性腫瘤組織中的表達(dá)規(guī)律及臨床病理意義亦有待于進(jìn)一步闡明。
　　在腫瘤組織中，除了有腫瘤細(xì)胞構(gòu)成的腫瘤實(shí)質(zhì)外，還含有非腫瘤細(xì)胞的間質(zhì)成分。這些腫瘤

3、間質(zhì)成分包括脂肪、成纖維細(xì)胞、血管、淋巴管以及浸潤到腫瘤實(shí)質(zhì)中的免疫細(xì)胞（如骨髓源性抑制細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、DC細(xì)胞、NK細(xì)胞、T細(xì)胞等），我們稱之為腫瘤微環(huán)境，它參與調(diào)控腫瘤生長、演進(jìn)、侵襲、轉(zhuǎn)移及放化療抵抗。近年研究表明，腫瘤微環(huán)境中浸潤的腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞(Tumor associated macrophages，TAMs)對于腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移非常關(guān)鍵。我們在膠質(zhì)瘤的研究中發(fā)現(xiàn)，TAMs高表達(dá)于侵襲前沿，并通過分泌TGF-β，促進(jìn)膠質(zhì)瘤干細(xì)

4、胞侵襲。然而，ALDH1A1是否參與調(diào)控腫瘤干細(xì)胞與TAMs相互作用，TAMs與ALDH1A1陽性腫瘤細(xì)胞之間的位置分布關(guān)系尚不得而知。
　　為了系統(tǒng)闡釋ALDH1A1調(diào)控惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移作用及機(jī)制。我們分別以惡性膠質(zhì)瘤作為腫瘤侵襲模型，以結(jié)直腸癌作為腫瘤轉(zhuǎn)移模型，觀察了ALDH1A1在腫瘤組織及瘤旁組織的表達(dá)規(guī)律，分析了ALDH1A1不同表達(dá)模式的臨床病理意義及對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力的預(yù)測機(jī)制，研究了ALDH1A1陽性細(xì)胞與M2型T

5、AMs的位置分布特征，并通過體外實(shí)驗(yàn)及建立移植瘤模型探討了ALDH1A1對惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力的調(diào)控作用及相關(guān)分子機(jī)制。
　　本研究分為兩部分，主要研究結(jié)果及結(jié)論如下:
　　第一部分:ALDH1A1在人腦膠質(zhì)瘤中的表達(dá)及其在膠質(zhì)瘤侵襲中的作用和機(jī)制研究
　　1.ALDH1A1的表達(dá)同膠質(zhì)瘤組織學(xué)分級(jí)呈正相關(guān)，與患者預(yù)后呈負(fù)相關(guān)。我們在117例低級(jí)別膠質(zhì)瘤(WHOⅠ-Ⅱ)以及120例高級(jí)別膠質(zhì)瘤(WHOⅢ-Ⅳ)中研究發(fā)現(xiàn)

6、，ALDH1A1在約8.5％(10/117)的低級(jí)別膠質(zhì)瘤中呈高表達(dá)，而在34.2％(41/120)的高級(jí)別膠質(zhì)瘤中高表達(dá)，兩者間差異顯著，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另外，通過病人隨訪數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，ALDH1A1表達(dá)高者，患者預(yù)后差。ALD1A1的表達(dá)具有空間分布特異性，在膠質(zhì)瘤侵襲前沿其陽性細(xì)胞數(shù)量及染色強(qiáng)度上均顯著強(qiáng)于腫瘤中間部位(49％±6％ vs.14％±3％，p＜0.0001)。
　　2.ALDH1A1的表達(dá)同膠質(zhì)瘤母細(xì)胞瘤的分子

7、分型相關(guān)，在“Classical-Like”亞型中顯著高表達(dá)。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的分子分型是近年腫瘤分子學(xué)研究的重要進(jìn)展，為膠質(zhì)瘤預(yù)后判定、放化療個(gè)體化方案的制定提供了更可靠和有效的參考指標(biāo)。我們采用免疫組織化學(xué)染色(TP53、PDGFRA、EGFR)的方法對72例膠質(zhì)母細(xì)胞瘤進(jìn)行了分子分型。將TP53和/或PDGFRA陽性的病例歸入“Pronural-Like”型;將前兩者陰性，EGFR陽性者歸入“Classical-Like”型;三者都陰

8、性歸于“Other”。研究結(jié)果表明，84.6％(11/13)的“Classical-Like”型的膠質(zhì)母細(xì)胞高表達(dá)ALDH1A1，“Other”型膠質(zhì)母細(xì)胞中高表達(dá)ALDH1A1僅占21.％(5/23)，而“Pronural-Like”型中高表達(dá)ALDH1A1也僅有11.1％(4/36)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，ALDH1A1的表達(dá)狀態(tài)和膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的分子分型密切相關(guān)(P=0.0001)
　　3.ALDH1A1促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞增殖及克隆形成。

9、研究發(fā)現(xiàn)，ALDH1A1陽性的膠質(zhì)瘤細(xì)胞克隆形成能力顯著強(qiáng)于陰性腫瘤細(xì)胞，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251（16.3％±3.2％ vs.7.1％±1.5％，P＜0.05）和一例原代膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(8.4％±0.9％ vs.4.1％±0.6％，P＜0.05)中的結(jié)果均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。通過免疫組化染色對237例膠質(zhì)瘤標(biāo)本進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)ALDH1A1的表達(dá)和Ki67增殖指數(shù)密切正相關(guān)(53.6％ vs.30.5％;P＜0.05)，ALDH1A1高表達(dá)者，

10、Ki67陽性腫瘤細(xì)胞數(shù)更多。
　　4.ALDH1A1通過影響侵襲相關(guān)分子MMP2、MMP7、MMP9的表達(dá)而促進(jìn)膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲;膠質(zhì)瘤侵襲前沿ALDH1A1表達(dá)高者，患者預(yù)后差。ALDH1A1陽性的膠質(zhì)瘤細(xì)胞侵襲能力顯著強(qiáng)于陰性腫瘤細(xì)胞，在膠質(zhì)瘤細(xì)胞系U251（178.2±18.1 vs.41±5.9，P＜0.01）和一例原代膠質(zhì)母細(xì)胞瘤(110.3±12.6 vs.56.9±8.9，P＜0.01)中的結(jié)果均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。進(jìn)一步

11、研究表明ALDH1A1高表達(dá)的腫瘤細(xì)胞中，MMP2、MMP7、MMP9等侵襲相關(guān)分子無論在RNA水平還是蛋白水平都顯著上調(diào)。在臨床標(biāo)本中，腫瘤侵襲前沿ALDH1A1的表達(dá)顯著的強(qiáng)于腫瘤中央(49％±6％ vs.14％±3％，p＜0.0001)。在瘤旁正常腦組織中檢測到散在ALDH1A1表達(dá)的病人預(yù)后顯著差于陰性者。
　　5.ALDH1A1的表達(dá)同IDH1的突變狀態(tài)相關(guān)，野生型IDH1的病例，ALDH1A1陽性比率高于突變型的病例。

12、既往研究表明，IDH1突變的病人，其放化療敏感性增強(qiáng)，預(yù)后較好。對56例膠質(zhì)瘤標(biāo)本進(jìn)行了IDH1突變狀態(tài)檢測，發(fā)現(xiàn)，IDH1的突變率為35.8％(20/56);在IDH1發(fā)生突變的病例中，ALDH1A1高表達(dá)占40％(8/40);在IDH1野生型中，ALDH1A1高表達(dá)占72.2％(26/36)，差異顯著。結(jié)果表明，ALDH1A1的表達(dá)和IDH1的突變狀態(tài)有相關(guān)性。
　　第二部分:ALDH1A1在結(jié)直腸癌中表達(dá)及其在促進(jìn)結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)

13、移中的作用和分子機(jī)制研究。
　　1.通過檢測406例結(jié)直腸癌標(biāo)本中ALDH1A1表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)此分子在結(jié)直腸癌與癌旁組織的表達(dá)具有異質(zhì)性。癌組織ALDH1A1表達(dá)高于癌旁組織時(shí)，腫瘤轉(zhuǎn)移能力強(qiáng)、惡性程度高，且患者預(yù)后差。
　　2.通過檢測249例結(jié)直腸癌標(biāo)本中ALDH1A1與轉(zhuǎn)移相關(guān)分子β-catenin的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)癌組織ALDH1A1表達(dá)癌旁組織的病例，其β-catenin蛋白定位于腫瘤細(xì)胞核內(nèi)的比例顯著提高（36.0

14、％(45/125，RA/C＜1)vs.16.9％(21/124，RA/C≥1)）(P＜0.01)，提示β-catenin入核可能是這部分病例高轉(zhuǎn)移的分子機(jī)制之一。
　　3.以CD163作為M2型巨噬細(xì)胞標(biāo)志物，分析105例結(jié)直腸癌標(biāo)本中ALDH1A1表達(dá)和M2型巨噬細(xì)胞浸潤的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞ALDH1A1表達(dá)量和CD163陽性的巨噬細(xì)胞浸潤程度呈正相關(guān)性。在RA/C＜1這一亞型的結(jié)直腸癌標(biāo)本中，其M2型巨噬細(xì)胞浸潤越多，癌細(xì)胞更

15、易發(fā)生淋巴結(jié)和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移，患者預(yù)后越差(33.6±8.7天vs.25.1±7.9天)(P=0.002)。
　　綜上所述，在膠質(zhì)瘤中，ALDH1A1表達(dá)與腫瘤級(jí)別、病人預(yù)后、IDH1突變狀態(tài)、膠質(zhì)瘤分子分型等指標(biāo)密切相關(guān);高表達(dá)ALDH1A1的膠質(zhì)瘤細(xì)胞具有更強(qiáng)的增殖能力、克隆形成能力以及侵襲能力。其高表達(dá)可以通過影響侵襲相關(guān)蛋白MMP2、MMP7以及MMP9的表達(dá)來影響膠質(zhì)瘤的侵襲。在結(jié)直腸癌中，ALDH1A1通過促進(jìn)β-caten