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编号:10253538
脑肿瘤端粒酶活性的表达及其意义的研究
http://www.100md.com 《临床神经病学杂志》 2000年第1期
     作者:张岩松 周明卫 付震 潘世扬 黄珺

    单位:张岩松(210029 南京医科大学附属脑科医院神经外科);周明卫 付震(南京医科大学第一附属医院神经外科);潘世扬 黄珺(南京医科大学第一附属医院临检中心分子室)

    关键词:脑肿瘤;端粒酶活性;银染

    临床神经病学杂志000108 【摘要】 目的 探讨脑肿瘤中端粒酶的表达情况,及其与恶性脑肿瘤发生和发展的关系。方法 采用TRAP-银染法检测了37例脑肿瘤组织和4例正常脑组织中的端粒酶活性。结果 37例脑肿瘤组织标本中,16例有端粒酶活性的表达,阳性率为43.2%;4例正常脑组织中均未检测到端粒酶活性。结论 端粒酶活性的表达与脑肿瘤的恶性程度密切相关,有可能成为恶性脑肿瘤的一个重要的标志物。

    The expression of telomerase activity in brain tumor and its clinical significance
, 百拇医药
    Zhang Yansong, Zhou Mingwei,Fu Zhen, et al

    (Department of Neurosurgery, Brain Hospital Affiliated to Nanjing Medical University, Nanjing 210029)

    【Abstract】 Objective To study the expression of telomerase in brain tumor, and the relationship between telomerase activity and the progression of malignant brain tumor.Methods Telomerase activity was examined in 37 brain tumor tissues and 4 normal human brain tissues by telomeric repeat amplification protocol(TRAP) assay and silver staining.Results 16 of 37 brain tumor tissues specimens were positive for telomerase activity with a positive rate of 43.2%; no telomerase activity in 4 normal human brain tissues was detected.Conclusion The telomerase activity might correlate with the malignant degree of brain tumor and might be used as an important tumor marker.
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    【Key words】Brain tumor Telomerase activity Silver staining

    端粒酶是一种特殊的逆转录DNA合成酶,与细胞的分裂、增殖和永生化有密切关系。近年的大量研究资料表明,端粒酶在人类肿瘤,特别是恶性肿瘤的发生、发展中起重要作用[1]。人脑肿瘤中端粒酶活性的表达情况,国外已有研究,国内尚未见报道。我们采用国际上普遍使用的TRAP(telomeric repeat amplification protocol)技术[2],并加以改进,检测了37例脑肿瘤组织和4例正常脑组织中的端粒酶活性,旨在了解端粒酶在中国人脑肿瘤的表达情况,并探讨其与恶性肿瘤的发生和发展的关系。

    1 材料与方法

    1.1 材料 37例脑肿瘤组织和4例正常脑组织取自江苏省人民医院和南京脑科医院神经外科1999年1月 ~ 4月手术切除标本。标本于离体后半小时内采集,液氮速冻后,放入-70℃冰箱贮存备用。所有病例均经病理学检查证实。
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    1.2 方法

    1.2.1 提取端粒酶 每份标本用冷洗液(10 mmol/L Hepes-KOH pH 7.5, 1.5 mmol/L MgCl2, 10 mmol/L KCl, 1 mmol/L DTT) 冲洗两遍,剔除坏死出血组织,取100 mg组织放入匀浆器中,加入预冷的裂解液500 μl(10 mmol/L Tris-HCl pH 7.5, 1 mmol/L MgCl2, 1 mmol/L EGTA, 5 mmol/L 二巯基乙醇,0.5% CHAPS,10% 甘油,0.1 mmol/L 苯*****)冰浴中匀浆10分钟,放置0 ℃裂解40分钟,将悬液移入1.5 ml Eppendorf 管中,16000 r/min 4℃离心30分钟,吸取上清到另一新试管中,用Folin-酚法进行蛋白含量测定。

    1.2.2 检测端粒酶 采用TRAP法检测端粒酶活性,反应体积50 μl,反应体系中含20 mmol/L Tris-HCl(pH 8.3), 1 mmol/L MgCl2, 63 mmol/L KCl, 0.05% Tween-20, 1 mmol/L EGTA,50 mmol/L dNTP, 0.5 μg T4 基因32蛋白,2U Taq酶,0.1 μg TS引物(5'-AATCCGTCGAGCAGAGTT-3');加入端粒酶提取物6 μg后, 室温延伸30分钟;加0.1 μg CX引物(5'-CCCTTACCCTTACCCTTACCCTAA-3'), 混匀后在PE9600 PCR仪上94 ℃ 2分钟预变性,再进行35个循环,循环参数为94 ℃ 45秒,50 ℃ 45秒,72 ℃ 60秒,最后于72 ℃ 延伸5分钟;扩增产物在15%聚丙烯酰胺凝胶中电泳,电压100 V,时间6小时。
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    1.2.3 银染显色 将凝胶小心取下,放入10%冰乙酸中固定20分钟, 蒸馏水清洗 3遍,每次2分钟;染色液(AgNO3 1.0 g/L, 37%HCOH 1.5 ml/L)中浸泡30分钟,用蒸馏水冲洗2遍;加入显色液(Na2CO3 30 g/L, 37% HCOH 0.5 ml/L, Na2S2O3 5H2O 2 mg/L)3~10分钟后,待条带显影清晰,背景不致过深时,立即加入10%冰乙酸中止反应,10分钟后观察结果。

    2 结果

    2.1 各型脑肿瘤中端粒酶的表达 银染后出现间隔6个bp的梯状条带者为端粒酶检测阳性。我们共检测了37例脑肿瘤组织标本,有16例测出端粒酶活性,阳性率为43.2%。其中原发性脑肿瘤35例,14例端粒酶表达阳性,阳性率40.0%;颅内转移瘤2例,端粒酶全部阳性, 阳性率100 %(表1)。检测4例正常脑组织标本,端粒酶均为阴性。
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    表1 各型脑肿瘤中端粒酶的表达(例) 肿瘤类型

    病理

    分级

    检测

    例数

    端粒酶表达

    阳性

    阴性

    原发性脑肿瘤

    35

    14

    21

    星形细胞瘤
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    Ⅱ

    8

    1

    7

    恶性星形细胞瘤

    Ⅲ

    7

    3

    4

    多形性胶质母细胞瘤

    Ⅳ

    11

    8

    3
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    少枝胶质细胞瘤

    Ⅱ

    1

    1

    0

    室管膜瘤

    Ⅱ

    1

    0

    1

    髓母细胞瘤

    Ⅳ

    1

    1
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    0

    神经鞘瘤

    Ⅰ

    1

    0

    1

    脑膜瘤

    Ⅰ

    5

    0

    5

    颅内转移瘤

    2

    2
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    0

    腺癌脑转移

    1

    1

    0

    恶性黑色素瘤

    1

    1

    0

    2.2 端粒酶活性与原发性脑肿瘤良恶性的关系 根据WHO组织病理学的分级标准[3],我们将35例原发性脑肿瘤分为Ⅰ~Ⅳ级,端粒酶表达的阳性率分别是,Ⅰ级0%,Ⅱ级20 %,Ⅲ级42.9%,Ⅳ级75%,经统计学处理(χ2检验)P<0.005,存在显著性差异(表2) 。由此可以看出,端粒酶活性高低与脑肿瘤的恶性程度有密切关系。表2 端粒酶活性与原发性脑肿瘤良恶性的关系(例,%) 肿瘤病理分级
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    例数

    端粒酶表达阳性

    端粒酶表达阴性

    Ⅰ级

    6

    0(0)

    6

    Ⅱ级

    10

    2(20.0)

    8

    Ⅲ级

    7
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    3(42.9)

    4

    Ⅳ级

    12

    9(75.0)

    3

    3 讨论 本世纪30年代,Muller等首先发现染色体末端(端粒)是维持染色体完整所必需的结构。70~80年代,Greider等从四膜虫染色体中分离出端粒结构。人端粒由6个碱基重复序列(TTAGGG)和结合蛋白组成,其作用是保护染色体末端不被降解,防止染色体相互融合、重组,从而也保证了细胞的正常分化与繁殖[4]。DNA复制延5'→3'方向进行,需要RNA引物的引导;DNA合成结束后,引物被降解,3'端与RNA引物结合的那一段DNA无法拷贝到子链中,随着细胞的不断分裂,染色体3'端的序列也就不断丢失,这就是所谓“末端复制问题”。由于它的存在,在细胞进行性分化中,端粒长度会逐渐缩短。当端粒长度缩短到某一特定长度时,细胞即停止分化并出现衰亡。
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    80年代,Greider和Blackburn首次从四膜虫提取液中发现有端粒酶活性[5]。1989年,Morin[6]首次在人的癌细胞中发现了端粒酶。端粒酶是一种由RNA和蛋白质组成的核糖核酸蛋白酶,能以自身的RNA组分为模板从头合成端粒,以补偿细胞分裂时染色体末端(端粒)的缩短,解决“末端复制问题”,从而维持了染色体的稳定,使细胞得以永生化。但直到1994年,Counter等[7]发现端粒酶活性仅存在于有腹水转移的卵巢癌中,而正常的卵巢上皮组织则检测不到,这才引起人们关注。在大部正常人体细胞中没有端粒酶活力,而肿瘤细胞中端粒酶却特异性地表达。Kim等[2]对12种恶性肿瘤的101个活检标本和100个永生细胞系中端粒酶活性进行了检测,阳性结果分别为90/101和98/100,而在22 个非永生细胞培养系和50个正常体细胞系及良性肿瘤中未检出酶活性,这说明了端粒酶活性与恶性肿瘤关系密切。

    近年来许多学者检测肿瘤组织中端粒酶的活性,以此作为癌症诊断的生物标记和判定预后的指标。检测端粒酶活性最常用的方法是Kim等首创的端粒重复序列扩增方案(TARP)法[2],它将端粒重复序列延伸与PCR技术巧妙结合,使检测敏感性大大提高。但是要凭借此常规方法取得高的敏感度,必须使用危险的同位素标记,易有放射性污染,且价格昂贵,还要经过耗时的放射自显影才能观察到结果,这极大地限制了端粒酶活性测定在临床上的实际应用。 我们采用改进的TRAP-银染法检测脑肿瘤组织中端粒酶活性,结果可靠,重复性好,并且具备简便易行,费用低廉,无放射性污染等优点,有很高的实用价值,非常适合推广应用。
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    已有资料显示,端粒酶活性与脑肿瘤的恶性程度存在密切关系。Sano等[8]检测了144例脑肿瘤标本中的端粒酶活性,在99例良性脑肿瘤中2例测到端粒酶活性,阳性率为2.02%;45例恶性脑肿瘤中26例阳性,阳性率57.8%。Hiraga等[3]对170例脑肿瘤中端粒酶的表达情况进行了研究,其中星形细胞瘤(Ⅱ级)中端粒酶阳性率为20%,恶性星形细胞瘤(Ⅲ级)40%,多形性胶质母细胞瘤(Ⅳ级)72.3%。本组37例脑肿瘤组织中端粒酶的表达情况与国外报道比较,结果非常接近。本组结果提示,恶性脑肿瘤的端粒酶阳性率明显高于偏良性脑肿瘤,统计学分析存在显著差异。有学者认为,端粒酶活性的表达可作为一个独立的临床指标,用以判断脑肿瘤的恶性程度[8]

    脑肿瘤患者的预后判断一直是临床工作者较为关心的问题,端粒酶活性和预后的相关性已引起了人们的浓厚兴趣。Nakitani等[9]通过调查多形性胶质母细胞瘤患者的中位生存期发现,未测到端粒酶活性的患者生存率高于酶阳性患者。又有人用Kaplan-Meier生存曲线分析了3种脑肿瘤(星形细胞瘤、恶性星形细胞瘤和多形性胶质母细胞瘤)患者的存活期,结果端粒酶阳性的星形细胞瘤和恶性星形细胞瘤患者的存活期比阴性者明显缩短[3]。以上说明,端粒酶活性有可能成为恶性脑肿瘤的一个重要标志物,对恶性胶质瘤的预后判断极有价值[9]。本组病例由于距离手术时间不长,尚无有说服力的随访结果,有待于进一步观察。
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    大量研究结果表明,恶性脑肿瘤,特别是恶性胶质瘤的某些生物学行为与端粒酶的激活有关[9]。我国每年约有6万名脑胶质瘤患者,其中1/3为恶性胶质瘤,常规手术切除并加以放疗、化疗不能改善大多数病人的预后。端粒酶特异性地表达于各种肿瘤细胞,又是肿瘤细胞无限增殖所必需,而且目前认为端粒酶活性增高可能是细胞通向癌变的最后唯一通路,如果恶性胶质瘤的生长确实依赖于端粒酶的激活,今后临床使用端粒酶抑制剂治疗恶性胶质瘤将十分有意义[10],这将给众多患者带来福音,产生巨大的社会效益。

    本课题为江苏省社会发展资助项目,课题号:501DB9705

    参 考 文 献

    1,Shy JW, Bacchetti S. A Survey of telomerase activity in human cancer. Eur J Cancer, 1997, 33: 787
, http://www.100md.com
    2,Kim NW, Piatyszek MA, Prowse KR, et al. Specific association of human telomerase activity with immortal cells and cancer. Science, 1994, 266: 2011

    3,Hiraga S, Ohnishi T, Izumoto S, et al. Telomerase activity and alterations in telomere length in human brain tumors. Cancer Res, 1998, 58: 2117

    4,Blackburn EH. Structure and function of telomeres. Nature, 1991, 350: 569

    5,Greider CW, Blackburn EH. Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts. Cell, 1985, 43: 405
, http://www.100md.com
    6,Morin GB. The human telomere terminal transferase is a ribonucleoprotein that synthesizes TTAGGG repeats. Cell, 1989, 59: 521

    7,Counter CM, Hirte HW, Bacchetti S, et al. Telomerase activity in human ovarian carcinoma. Proc Natl Acad Sci(USA), 1994, 91: 2900

    8,Sano T, Asai A, Mishima K, et al. Telomerase activity in 144 brain tumours. British J of Cancer, 1998, 77: 1633

    9,Nakatani K, Yoshimi N, Mori H, et al. The significant role of telomerase activity in human brain tumors.Cancer, 1997, 80: 471

    10,Langford LA, Piatyszek MA, Xu R, et al. Telomerase activity in human brain tumours. Lancet, 1995, 346: 1267

    收稿1999-06-20 修回1999-10-18, http://www.100md.com