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编号:10233670
凋亡相关基因bcl-2, bax在人类大肠腺癌中的表达意义
http://www.100md.com 《世界华人消化杂志》 1999年第11期
     作者:乔 庆 吴金生 张 静 马庆久 赖大年

    单位:中国人民解放军第四军医大学唐都医院普通外科 陕西省西安市 710038

    关键词:bcl-2; bax;细胞凋亡/ 凋亡指数(AI);大肠腺癌;HE染色;免疫组织化学

    世界华人消化杂志991105 摘要 目的 探讨bcl-2和bax在人类大肠腺癌中的表达及其意义. 方法 运用HE染色和免疫组织化学方法对72例人类大肠腺癌进行研究,并采用5例正常人类结肠组织作为对照. 结果 ①大肠腺癌的细胞凋亡随肿瘤分化的不同,而有显著的差异(P<0.01),肿瘤的分化程度越高,凋亡指数AI值越大. ②bcl-2和bax基因在大肠腺癌中均具有较高程度的表达. ③bcl-2和bax基因均与大肠腺癌的分化程度有关(P<0.05),肿瘤分化越低,其表达也就越低. ④bcl-2和bax基因在大肠腺癌组织中阳性反应呈显著正相关(P<0.05,γ=0.523). 结论 HE染色切片可以识别典型的凋亡细胞,大肠腺癌中的细胞凋亡与肿瘤的恶性程度有关,恶性程度越大,细胞凋亡越少;bcl-2与bax基因均与大肠腺癌的细胞凋亡的调控有关,在此过程中二者也相互作用,并且可能在大肠腺癌分化的中晚期共同调控,以抑制细胞凋亡作用为主.
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    中国图书馆分类号 R 735.34

    Expression and significance of apoptosis related gene bcl-2, bax in human large intestine adenocar-cinoma

    QIAO Qing, WU Jin-Sheng, ZHANG Jing, MA Qing-Jiu and LAI Da-Nian

    Department of General Surgery, Tangdu Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710038, Shaanxi Province, China

    Abstract AIM To evaluate the expression and significance of bcl-2 and bax genes in the modulation of apoptosis in human large intestine adenocarcinoma. METHODS Seventy-two human large intestine adenocarcinomas were detected by HE stain and immunohistochemistry, five normal human colon tissues were used as control. RESULTS ① Apoptosis in large intestine adenocarcinoma was different with differentiation of neoplasm (P<0.01), the higher the differentiation, the higher the apoptosis index (AI). ② bcl-2 and bax genes were all expressed in large intestine adenocarcinoma to a greater degree. ③ In large intestine adenocarcinoma, bcl-2 and bax genes all had relationship with differentiation of neoplasm (P<0.05). They were expressed lower in moderate, poorly differentiated specimens and higher in well differentiated specimens. ④ There was prominently positive correlation between bcl-2 and bax genes in immunoreactivity (P<0.05,r=0.523). CONCLUSION HE stain could distinguish typical apoptotic cells. Apoptosis is less frequently observed in tumors with higher malignant potential. bcl-2 and bax genes all have relationship with the modulation of apoptosis in large intestine adenocarcinoma. They might act together and have anti-apoptosis action in middle and late stages of differentiation of large intestine adenocarcinoma.
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    Subject headings bcl-2; bax; apoptosis; large intestine adenocarcinoma; HE stain immunohistochemistry

    0 引言

    原发性大肠癌是我国常见的恶性肿瘤之一,近年来其发病率处于逐年上升趋势,其中大肠腺癌在大肠癌各个亚型中的发病率居首位. 细胞凋亡与肿瘤的发生、发展关系密切,肿瘤的细胞凋亡受到多种基因网络式调控,在肿瘤的细胞凋亡调控系统中,bcl-2基因家族的作用备受重视,bcl-2的主要作用是抑制细胞凋亡[1],而bax通过抑制bcl-2的功能,从而促进细胞凋亡. 由于bcl-2,bax基因在不同肿瘤中的表达和意义不尽相同,因此通过对大肠腺癌细胞凋亡调控进行研究,对了解其他肿瘤的发病机制具有重要的意义,并且在实践上也可为肿瘤治疗提供一些新的思路和方法.

    1 材料和方法
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    1.1 材料 人类大肠腺癌标本72例取自西京医院外科手术及活检标本,5例正常人类结肠组织取自尸检组织(排除有结肠疾病). 全部标本经100 mL/ L福尔马林固定;石蜡包埋,常规连续切片,厚度5 μm. HE染色,病理诊断证实. SABC试剂盒(anti-rabbit, anti-rat)购自武汉博士德公司;兔抗Bax多克隆抗体(N-20)购自美国Santa Cruze Biotechnology, Inc;鼠抗Bcl-2单克隆抗体(clone124)购自丹麦Dako公司.

    1.2 方法 ①常规组织切片及染色,光镜下观察凋亡细胞,每一组标本在400倍光镜下随机选取2个具有癌巢的视野,用血细胞记数仪分别记取癌细胞中的凋亡细胞,累计凋亡细胞的百分率作为该组织的凋亡指数AI. ②免疫组织化学方法:石蜡切片常规脱蜡至水,95℃微波处理20min,1 mL/ L H2O2封闭30min;20 mL/ L正常羊血清封闭30min后,分别滴加Bcl-2,Bax抗体4℃冰箱过夜,次日37℃孵育30min;滴加羊抗鼠或羊抗兔IgG 37℃ 30min;滴加SABC复合物37℃ 30min,以上各步骤均用0.1 mL/ L PBS (pH 7.4)振洗5min×3次;DAB-H2O2显色5min~10min;苏木精衬染,脱水透明,DPX封固. 所有实验均设立对照实验:用正常鼠血清或PBS替代一抗做阴性对照,并用正常结肠组织作为对照. 结果判定:标本无阳性反应细胞、阳性反应细胞率<10%或背景同阳性对照者为阴性(-);标本阳性细胞呈淡棕黄色或阳性细胞率介于10%~50%为弱阳性(+);标本阳性细胞呈深棕黄色或阳性细胞率大于50%为强阳性(++).
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    统计学处理 AI值与肿瘤分化间关系行Student t检验,阳性率用χ2检验,P<0.05为显著差异,P<0.01为非常显著,P>0.05为无差异,Bcl-2与Bax间行相关性分析.

    2 结果

    2.1 AI与大肠腺癌 在大肠腺癌中表现为肿瘤分化越低,AI越小,在高、中分化,中、低分化,高、低分化大肠腺癌之间AI均存在显著差异(P<0.01,表1).

    表1 AI值与不同分化程度的大肠腺癌的关系 分化程度

    n

    AI(±s)

    高分化
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    56

    4.86±0.03

    中分化

    12

    1.82±0.58

    低分化

    4

    1.07±0.45

    总计

    72

    2.20±1.37

    2.2 Bcl-2,Bax在大肠腺癌中的表达 Bcl-2和Bax阳性物质呈棕黄色颗粒状,主要位于阳性标本的大肠腺癌细胞胞质内,正常对照的结肠组织部分腺管也可呈弱阳性反应;在腺癌组织中,Bcl-2和Bax阳性细胞以弥漫性分布为主,少数也可呈局灶性分布;一部分腺癌组织中可有Bcl-2和Bax同时阳性,在一些典型的凋亡细胞中,可同时呈现Bcl-2和Bax阳性反应,但通常是Bax强阳性(图1,2). 免疫组织化学所有空白对照及替代对照均为阴性. Bcl-2在大肠腺癌组织中的阳性率为61.1%,其中结肠腺癌中的阳性率为68.8%;直、乙结肠腺癌阳性率为87.5%;直肠腺癌阳性率为54.1%. 3种组织之间无明显差异(P>0.05). 5例正常对照的结肠组织中有4例在腺管底部细胞内有Bcl-2微弱表达. 72例大肠腺癌组织中,呈Bax阳性反应者52例,阳性率为72.2%,其中16例结肠腺癌阳性者为13例,阳性率为81.3%;8例直、乙结肠腺癌阳性者为7例,阳性率为87.5%;48例直肠腺癌中阳性者为32例,阳性率为66.7%. 3种组织未见显著差异(P>0.05). 5例正常对照的结肠组织中均可见部分腺管上皮细胞中有Bax弱阳性表达.
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    图1 Bcl-2阳性物质为棕黄色颗粒,位于癌细胞胞质中,凋亡小体呈弱阳性反应. 400× (SABC)

    图2 Bax阳性物质为棕黄色颗粒,位于癌细胞胞质中,凋亡小体呈阳性反应. 400× (SABC)

    Bcl-2在高分化大肠腺癌中的阳性率为71.4%,在中、低分化的大肠腺癌中的阳性率为25.0%,χ2=5.644,P<0.05;Bax在56例高分化大肠腺癌的阳性率为82.1%,16例中、低分化的大肠腺癌中的阳性率为37.5%,χ2=6.181,P<0.05,说明Bcl-2, Bax在高分化及中、低分化的大肠腺癌中的阳性表达率均有显著差异,但它们在高分化及中、低分化的大肠腺癌中的阳性表达强弱没有显著差异(表2).

    表2 Bcl-2, Bax在不同分化的大肠腺癌中的表达 分化程度
, 百拇医药
    n

    阴性

    弱阳性

    阳性

    Bcl-2

    Bax

    Bcl-2

    Bax

    Bcl-2

    Bax

    高分化

    56

    16
, 百拇医药
    10

    12

    8

    28

    38

    中分化

    12

    10

    8

    0

    2

    2

    2

    低分化
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    4

    2

    2

    0

    0

    2

    2

    总 计

    72

    28

    20

    12

    10

    32
, 百拇医药
    42

    2.3 Bcl-2和Bax之间的关系 在大肠腺癌组织中,有76.9%的Bax阳性组织同时表达Bcl-2阳性,经统计学计算,二者呈显著正相关(P<0.05,γ=0.523),但在癌旁组织中未见二者有密切关系.

    3 讨论

    随着对细胞凋亡的深入研究,人们已认识到许多疾病如肿瘤,均可以看作是细胞凋亡异常性疾病. 细胞凋亡和细胞坏死不仅在形态上有显著区别,而且它还是在基因调控下的细胞自我消亡的过程,在长期的进化过程中,它形成了具有高度保守性和适应性的精细调控网络,其中bcl-2基因家族在细胞凋亡的分子调控中占有重要地位. 业已证实,细胞内的Bcl-2与Bax的比例调节了细胞凋亡的发生;Bax同源二聚体的形成可诱导凋亡,随着Bcl-2蛋白的表达量的升高,越来越多的Bax二聚体分开,与Bcl-2形成比Bax-Bax更稳定的Bax-Bcl-2异源二聚体,从而“中和”了Bax诱导凋亡的作用[2].
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    近年来用HE染色识别凋亡细胞成为确定组织凋亡状态的重要指标[3],一般认为,以HE切片中的典型凋亡细胞计数所得的凋亡指数AI,可以反映肿瘤中的细胞凋亡的基本状况,是较为可靠的. 肿瘤细胞凋亡状况与肿瘤分化关系目前仍不明确,我们发现,在直、结肠腺癌、直、乙结肠腺癌中的凋亡状况是基本一致的,大肠腺癌的分化程度越高,AI值就越大,这些结果与Sugamura et al[4]在大肠癌中的研究结果是吻合的,表明在大肠腺癌中细胞凋亡随肿瘤分化的成熟而逐渐降低,结合分化成熟的肿瘤恶性程度低,我们认为AI可能也间接地反映了肿瘤的恶性程度.

    在本研究中,我们发现bcl-2,bax均不同程度地参与了大部分大肠腺癌的细胞凋亡的调控过程,但它们在直肠腺癌、直、乙结肠腺癌及结肠腺癌中的表达未见显著差异,说明由bcl-2和bax介导的大肠肿瘤细胞调控不存在组织的特异性. 在高分化的大肠腺癌Bcl-2与Bax的阳性率明显高于中、低分化的大肠腺癌,说明它们在高分化大肠腺癌的表达明显多于中、低分化的大肠腺癌,结合AI值,提示bcl-2的抗凋亡作用可能主要体现在分化的中晚期,这与Baretton et al[5]的结果是一致的;而在高分化大肠腺癌凋亡调控中也可能还有bax之外的促凋亡蛋白参与.
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    bcl-2和bax的作用是相辅相成、密不可分的,二者关系密切,本研究的结果也证实了这一点,说明Bcl-2发挥抗凋亡的作用必须和Bax结合[6],在大肠腺癌的中晚期,它们之间相互作用,共同显示抗凋亡. 总之,肿瘤细胞凋亡受到精细的网络式调控,各因素并非独立地起作用. 从对大肠腺癌组织原位的bcl-2和bax表达间相互关系的相关分析中,我们可以看到,bcl-2和bax对大肠腺癌的凋亡调控作用也是密切联系的.

    通讯作者 乔庆,710038,陕西省西安市新寺路,中国人民解放军第四军医大学唐都医院普通外科.

    作者简介:乔庆,男,1969-04-04,陕西省西安市人,汉族. 1994年毕业于第四军医大学,1999年于第四军医大学获普通外科硕士,现任第四军医大学唐都医院普通外科住院医生,发表论文2篇.

    Correspondence to:Qiao Qing, Department of General Surgery, Tangdu Hospital, Fourth Military Medical University, Xi'an 710038, Shaanxi Province, China
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    Tel. +86.29.2521357(H), 3577731(O)

    4 参考文献

    1 Korsmeyer SJ. Bcl-2: a repressor of lymphocyte death. Immunol Today, 1992;13:285-288

    2 Li CH, etc. In: Progress on tumor moleculogy. Beijing: Military Medical Scientific Press, 1996:80-81

    3 Hino N, Higashi T, Nouso K, Nakatsukasa H, Tsuji T. Apoptosis and proliferation of human hepatocellular carcinoma. Liver, 1996;16:123-129
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    4 Sugamura K, Makino M, Kaibara N. Apoptosis is prognostic factor in colorectal carcinoma. Surg Today, 1998;28:145-150

    5 Baretton GB, Diebold J, Christoforis G, Vogt M, Müller C, Dofer K, Schneiderbanger K, Schmidt M, Lhrs U. Apoptosis and immunohistochemical bcl-2 expression in colorectal adenomas and carcinomas. Cancer, 1996;77:255-264

    6 Yang E, Korsmeyer SJ. Molecular the apoptosis: a discover on the BCL2 family and cell death. Blood, 1996;88:386-401

    收稿日期 1999-09-22, http://www.100md.com