大肠癌中β-catenin和E-cadherin的表达及其临床意义

                作者：戴文斌，任占平，陈蔚麟，杜娟，石吉吉，唐德艳  

【摘要】  目的 探讨β-catenin和E-cadherin在大肠癌发生、中的作用。方法 应用免疫组织化学方法检测30例正常大肠粘膜、30例大肠腺瘤、10例大肠腺瘤恶变及50例大肠癌组织中β-catenin和E-cadherin蛋白的表达情况。结果 大肠癌、大肠腺瘤恶变和大肠腺瘤β-catenin胞浆和(或)胞核异位表达率显著高于正常大肠粘膜（P均<0.01），大肠癌β-catenin异位表达率显著高于大肠腺瘤（P<0.01）。大肠癌中β-catenin、E-cadherin膜表达缺失率显著高于大肠腺瘤和正常大肠粘膜（P均<0.01），且与大肠癌组织分化程度、浸润深度、淋巴结转移、Dukes分期有关。结论 β-catenin异位表达与大肠癌的发生有关，是大肠癌发生的早期事件；β-catenin、E-cadherin膜表达缺失与大肠癌的侵袭、转移有关。

【关键词】  大肠；肿瘤；β-连接素；E-钙粘素；免疫组织化学

　　Abstract：  Objective  To investigate the roles of beta-catenin and E-cadherin play in the carcinogenesis and progression of colorectal carcinoma.  Methods  The expression and beta-catenin and E-cadherin proteins were detected by immunohistochemistry in 30 cases of normal colorectal mucosa，30 cases of colorectal adenoma，10 cases of malignant colorectal adenoma and 50 cases of colorectal carcinoma tissues.  Results  The ectopic expression rates of beta-catenin and E-cadherin proteins in cell nucleus and cytoplasm of colorectal carcinoma，malignant colorectal adenoma and colorectal adenoma were all significantly higher than that of normal colorectal mucosa (P<0.01).The ectopic expression rate of beta-catenin in colorectal carcinoma was higher than the colorectal adenoma (P<0.01).Compared to colorectal adenoma and normal mucosa，loss of membranous beta-catenin，E-cadherin expression rate in colorectal carcinoma were higher，there was statistically significant difference (P<0.01)，and the reduced membranous beta-catenin and E-cadherin expression were closely related with the differentiation degree，the invasive depth，the metastasis and Dukes stage in colorectal carcinoma tissues.  Conclusion  The cytoplasmic and nuclear beta-catenin expression may play a pivotal role in carcinogenesis and progression of colorectal carcinoma.Loss of membranous beta-catenin and E-cadherin expression may be related to the invasion and metastasis of colorectal carcinoma.
   
　　Key words：  large intestine；neoplasms；beta-catenin；E-cadherins；immunohistochemistry

　　近年来，分子生物学研究发现Wnt信号传导通路成员各癌基因、抑癌基因的异常及细胞粘附分子异常与大肠癌的发生、发展密切相关［1］。β-catenin作为Wnt信号传导通路中的重要成员，具有双重功能，其介导的Wnt信号传导通路异常激活与大肠癌的发生关系密切，同时β-catenin参与的E-cadherin/β-catenin复合体结构和功能异常在大肠癌的侵袭、转移中起重要作用。本研究应用免疫组织化学技术检测β-catenin及E-cadherin蛋白在正常大肠粘膜、大肠腺瘤、大肠腺瘤恶变和大肠癌中的表达，以探讨Wnt信号传导通路及细胞粘附分子异常在大肠癌发生、发展中的作用。

　　1  材料与方法

　　1.1  材料  随机抽取我院1998年1月～2002年12月行大肠癌根治性切除经病理确诊的50例大肠腺癌及同期手术切除和结肠镜活检并经病理确诊的30例大肠腺瘤，10例大肠腺瘤恶变组织标本进行研究。其中取癌旁10cm以上正常大肠粘膜组织30例作为正常对照组。大肠癌组织学分型：乳头状腺癌1例，管状腺癌43例，粘液腺癌4例，印戒细胞癌2例，其中高分化腺癌11例，中分化腺癌22例，低分化腺癌17例。已浸润至浆膜层者37例，未及者13例；伴有淋巴结转移者13例，无淋巴结转移者37例。按Dukes分期，A期11例，B期26例，C期9例，D期4例。大肠腺瘤标本中，腺瘤伴轻、中、重度不典型增生各10例。

　　1.2  主要试剂与免疫组织化学染色

　　1.2.1  主要试剂  浓缩型鼠抗人β-catenin单克隆抗体SC-7963购自美国Santa  Cruz公司，工作浓度为1∶100。即用型E-cadherin单克隆抗体ZM-0092和Envision试剂盒购自福州迈新公司。

　　1.2.2  免疫组织化学染色  所有标本均做4μm连续切片，做HE和免疫组化染色。按Envision二步法进行免疫组织化学染色，两种抗体孵育前，切片均经微波抗原修复，具体方法参照说明书。以PBS代替一抗作为阴性对照，以已知大肠癌阳性组织作为阳性对照。

　　1.3  结果判断标准  免疫组织化学染色阳性信号为细胞出现棕黄色细小颗粒。β-catenin染色结果判断标准按照Maruyama等［2］提出的评价方法，分别从细胞膜、细胞浆、细胞核三方面判断β-catenin在细胞内的分布：细胞膜＞70%细胞阳性为正常表达，反之为表达缺失；细胞浆或细胞核＞10%细胞阳性为胞浆或胞核阳性表达，胞浆或胞核表达称为异位表达；细胞膜表达缺失、胞浆或胞核表达统称为表达异常。E-cadherin染色结果以细胞膜＞70%细胞阳性为正常表达，反之为表达缺失。

　　1.4  统计学处理  运用SPSS10.0统计软件进行χ2检验。

　　2  结果

　　2.1  β-catenin和E-cadherin蛋白在不同大肠组织中的表达  β-catenin、E-cadherin正常表达定位于上皮细胞膜，大肠腺瘤、大肠腺瘤恶变和大肠癌组织β-catenin、E-cadherin胞膜表达不同程度缺失，β-catenin呈胞浆和(或)胞核异位表达。正常大肠粘膜组织、大肠腺瘤、大肠腺瘤恶变、大肠癌组织中β-catenin和E-cadherin的表达情况见表1。结果显示，大肠癌、大肠腺瘤恶变和大肠腺瘤β-catenin胞浆和(或)胞核异位表达率显著高于正常大肠粘膜（P<0.01），大肠癌β-catenin异位表达率显著高于大肠腺瘤（P<0.01）。大肠癌中β-catenin、E-cadherin膜表达缺失率显著高于大肠腺瘤和正常大肠粘膜（P<0.01）。

　　表1  β-catenin和E-cadherin蛋白在正常大肠粘膜组织、大肠腺瘤、大肠腺瘤恶变、大肠癌组织中的表达（略）

　　与正常大肠粘膜比较，a：χ2=30.37，b：χ2=12.88，c：χ2=8.37，e：χ2=19.37，f：χ2=12.95，P均＜0.01；与大肠腺瘤比较，d：χ2=7.71，g：χ2=11.07，h：χ2=7.74，P均＜0.01

　　2.2  β-catenin和E-cadherin蛋白表达与大肠癌临床病理参数的关系  见表2。结果显示，两种蛋白表达与大肠癌组织分化程度、浸润深度、淋巴结转移、Dukes分期有关。

　　3  讨论

　　3.1  β-catenin、E-cadherin异常与肿瘤发生、的关系  Wnt信号传导通路是调控细胞生长、发育和分化的重要通路，其异常激活与肿瘤的发生密切相关［1］，而E-cadherin/β-catenin复合体是介导同型细胞间粘附的连接复合体，其在维持正常上皮的极性和完整性中起重要作用，肿瘤细胞间粘附的丧失是肿瘤侵袭、转移的关键。β-catenin是一个多功能蛋白，它在介导Wnt信号传导通路和细胞粘附中起中心分子作用，对肿瘤形成、分化、侵袭及转移起重要作用。正常成熟细胞中没有Wnt信号，胞浆内的β-catenin大部分与胞膜上的E-cadherin结合，参与同型细胞间粘附，少部分与胞浆的APC、Axin、Gsk-3β结合形成降解复合物，最终被降解，因而胞浆的β-catenin水平降低，不能进入细胞核。而肿瘤细胞中存在异常的Wnt信号传导通路，APC或β-catenin基因突变或蛋白结构、功能异常导致β-catenin在胞浆内集聚，并进入细胞核内与Tcf/Lef结合激活相关靶癌基因如c-myc、cyclinD1等的转录，导致细胞癌变［3］。

　　表2  β-catenin和E-cadherin蛋白表达与大肠癌临床病理参数的关系（略）

　　与浸及浆膜层比较，a：χ2=4.37，b：χ2=3.95，P＜0.05；与低分化组比较，c：χ2=9.63，d：χ2=20.70，P均＜0.01；与无淋巴结转移组比较，e：χ2=6.76，f：χ2=11.95，P均＜0.01；与C+D期比较，g：χ2=6.76，h：χ2=11.95，P均＜0.01

　　3.2  β-catenin异位表达与大肠癌发生、发展的关系  β-catenin作为Wnt信号传导通路中的正向调节分子，在正常大肠粘膜中呈胞膜表达，无胞浆和(或)胞核表达，而在大肠腺瘤、大肠腺瘤恶变和大肠癌中均不同程度存在异位表达和膜表达缺失，且呈逐渐升高的趋势，大肠癌异位表达率（62.00%）显著高于大肠腺瘤（30.00%）。大肠腺瘤恶变β-catenin异位表达率（50.00%）亦高于大肠腺瘤（30.00%），但差异无显著性，可能与大肠腺瘤恶变组例数较少（10例）有一定关系。在大肠癌发生、发展的多阶段、多步骤过程中，腺瘤恶变是腺瘤由良性向恶性转化的最早期阶段，本研究发现β-catenin异位表达率在腺瘤恶变组织中显著增高，提示β-catenin的胞浆集聚并进入核内，导致β-catenin的肿瘤性活化并激活下游靶癌基因可能在腺瘤恶变过程中发挥关键作用。本研究结果同时显示大肠腺瘤伴中、重度不典型增生β-catenin异位表达率（40.00%）显著增高，提示β-catenin异位表达在癌变前的腺瘤中、晚阶段就已发生，可能是大肠癌发生的早期事件。

　　3.3  β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失与大肠癌侵袭、转移的关系  细胞间粘附能力的降低是肿瘤细胞发生侵袭、转移的前提条件，介导上皮细胞粘附最主要的成分是E-cadherin/β-catenin复合体，其结构和功能异常可引起肿瘤侵袭、转移。Ikeguchi等［4］研究发现E-cadherin/β-catenin复合体的表达异常与大肠癌的侵袭与转移密切相关。我们在分析大肠癌临床病理参数与β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失的关系中发现，大肠癌高、中分化组中β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失率显著低于低分化组，而浸润至浆膜层组中β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失率显著高于未及浆膜层组，因此我们认为β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失与大肠癌的恶性行为和去分化有一定的相关性，是大肠癌获得高增殖活性和侵袭性的原因之一。同时发现伴淋巴结转移组和DukesC、D期大肠癌β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失率显著高于无淋巴结转移组和DukesA、B期。β-catenin异位表达与肿瘤侵袭、转移及预后的关系尚有不同意见。Takayama等［5］研究发现β-catenin膜表达减弱或缺失与大肠癌低分化和侵袭、转移密切相关，而段光杰等［6］认为β-catenin胞核异常表达与大肠癌淋巴结转移及Dukes分期有关。本研究结果与前者一致，而未发现β-catenin异位表达与大肠癌分化、侵袭、转移及Dukes分期有关。因此，β-catenin异位表达介导的Wnt信号传导通路异常激活是大肠癌发生的早期事件，而β-catenin、E-cadherin胞膜表达缺失是肿瘤获得高侵袭、转移潜能的重要原因之一，是大肠癌发生、发展过程中的晚期事件，也是判断大肠癌生物学行为的分子标记物，在预测大肠癌转移潜能，评价预后，指导临床处理有重要意义。

【】
  　　［1］ Michaelson JS，Leder P.Beta-catenin is a downstream effector of Wnt-mediated tumorigenesis in the mammary gland ［J］.Oncogene，2001，20(37)：5093-5099.

　　［2］ Maruyama K，Ochiai A，Akimoto S，et al.Cytoplasmic beta-catenin accumulation as a predictor of hematogenous metastasis in human colorectal cancer ［J］.Oncology，2000，59(4)：302-309.

　　［3］ Giles RH，van Es JH，Clevers H.Caught up in a Wnt storm：Wnt signaling in cancer ［J］.Biochim Biophys Acta，2003，1653(1)：1-24.

　　［4］ Ikeguchi M，Makino M，Kaibara N，et al.Clinical significance of E-cadherin-catenin complex expression in metastatic foci of colorectal carcinoma ［J］.J Surg Oncol，2001，77(3)：201-207.

　　［5］ Takayama T，Shiozaki H，Doki Y，et al.Aberrant expression and phosphorylation of beta-catenin in human colorectal cancer ［J］.Br J Cancer，1998，77(4)：605-613.

　　［6］ 段光杰，阎晓初，卞修武，等.β-链接素和基质金属蛋白酶-7在结直肠腺瘤—腺癌组织表达的意义［J］.中华病杂志，2004，33(6)：518-522.