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NF-κB信号通路对食管癌根治术后吻合口狭窄的影响

2020-02-07班允泽蔡宏飞

中国实验诊断学 2020年1期
关键词:纤维细胞食管癌食管

张 岩 ,班允泽,蔡宏飞*

(1.吉林大学第一医院 胸外科,吉林 长春130021;2.梅河口市中心医院 骨科,吉林 梅河口135000)

近50年来,食管癌发病率有了明显的增长,食管鳞状细胞癌是我国最常见的食管癌类型。目前,食管癌的首选治疗方法是手术完全切除病变和局部淋巴结。然而,手术治疗方法具有并发症较高的缺点[1,2],其中吻合口狭窄是食管切除术的主要并发症之一[3,4]。大多数良性狭窄发生在术后前几个月内,吞咽困难往往是出现狭窄的第一症状,给患者带来极大的痛苦[5]。尽管随着手术技术的发展,吻合口狭窄的发生率有所下降,但仍有20%-30%患者存在这一情况,其发生率远远高于预期,且一旦吻合口狭窄发生,没有非常有效的治疗手段。扩张和药物治疗是最常见的干预措施,但复发率仍然很高[1,2]。显然了解吻合口狭窄的机制对于食管癌外科治疗是非常重要的,但目前关于其机制的研究和报道较少。

NF-κB是一种转录因子,由Sen和Baltimore于1986年首次提出。NF-κB的激活与各种疾病的发病机制有关[6,7],尤其与肿瘤的发展和进展有关。NF-κB的信号通路具有抗凋亡作用,可被炎症、自身免疫性疾病、感染和癌症激活[8]。当患者接受食管切除术时,吻合口会暴露于酸、炎症等因素,这些因素会激活NF-κB信号通路。梅萨迪的论文报道了瘢痕成纤维细胞中活化的NF-κB的表达水平明显高于健康皮肤[9]。

然而目前很少有文献研究NF-κB表达对食管癌根治术后吻合口狭窄的影响。因此,本研究旨在探讨NF-κB信号通路的表达与吻合口狭窄的关系,尤其是p65、bcl-2和ciap-1与吻合口狭窄的关系,为食管吻合口狭窄的治疗提供依据。

1 材料和方法

1.1 研究对象基本资料

本研究经吉林大学第一医院伦理委员会机构审查委员会批准。收集2014年9月至2015年12月,于吉林大学第一医院行Ivor-Lewis食管切除术的82例食管鳞癌患者(男78例,女4例)入选本研究,患者均为在我院进行了首次手术治疗,未出现吻合口渗漏,且无明显并发症者。术后未接受放疗。研究对象平均年龄为59.3±6.7岁。其中,中段食管癌51例,下段食管癌31例,复发性良性吻合口狭窄32例。吞咽困难的严重程度根据斯图勒评分系统进行评估。一级被定义为参与者可以吃软食品;二级被定义为参与者可以吃半流质食品;三级被定义为参与者可以吃流质食品;四级被定义为参与者不能自己进食。其中,2级狭窄有17例(中食道13例,下食道4例),3级狭窄对象12例(中食道9例,下食道3例),4级3例(均为中食道)。所有患者均通过内窥镜检查诊断。同时,50例食管切除术后无吞咽困难的患者纳入对照组。

1.2 组织样本

本研究所有研究对象均签署知情同意书。术前对患者进行胃镜检查,检查其黏膜组织是否正常。手术后,若患者出现吞咽困难,我们首先进行胃涂片食管造影诊断吻合口狭窄,然后胃镜检查以确定诊断,然后用活检钳采集吻合口狭窄区和吻合口旁的组织样本,大小约为1 cm。在用40 g/L中性福尔马林固定所有样品后,将样品脱水并嵌入石蜡中。同时,将每个样品的一部分快速冷冻并储存在液氮中,用于随后的定量RT-PCR分析。

1.3 免疫组化(IHC)

1.4 蛋白质印迹分析(western blot)

p56、bcl-2和ciap-1抗体购自abcam公司(Cambridge,Massachusetts)。将重量为200 mg的样品切成小块,用1 ml的利帕溶解缓冲液(Roche Applied Science)和10 μl的PMSF(Roche Applied Science)缓冲液溶解,用BCA试剂盒(Beyotime,Shanghai,China)测定蛋白质浓度,采用SDS-PAGE法分离等量的总蛋白。用5%脱脂牛奶阻断后,添加一级抗体并在4℃下培养过夜。24 h后将蛋白转移到滤纸膜上,后加入兔抗人抗体p56、bcl-2和ciap-1。将滤纸膜置于封闭4℃缓冲液(0.1 ml/cm2),于振动筛上培养。然后,加入在封闭缓冲液中稀释的HRP结合二级抗体,并在室温下与细胞膜一起孵育1-2小时后,用PBST冲洗膜4次,每次持续5 min。

1.5 RT-PCR法提取和扩增RNA

本研究使用三唑试剂从组织中分离出RNA。通过检查260/280 nm的吸光度来检测RNA的质量,核酸纯度合格标准:比率在1.8-2.1范围之内。采用M-MLV逆转录酶(日本Takara)将0.5 μg总RNA扩增至最终cDNA(42℃),持续50 min。将PCR循环设定为:95℃,持续3 min,然后在以下条件下设定35个循环:50 s,94℃;30 s,55℃;60 s,72℃。之后将最终混合物在72℃下培养3 min。质粒的合成和纯化采用Takara(中国大连)。最后计算了uvpro彩色图像分析系统的密度比。

bcl-2(F,5′-GGATCCAGGATAACGGAGGC-3′;R,5′-GGGCCAAACTGAGCAGAGTC-3′),cIAP-1(F,5′-GGCCGTATCTCCTTGTCGG-3′;R,5′-TGCAGGGGGACAAAATAGGG-3′),p56(F,5′-AACTAAGAGCACTGGGAGGCAT-3′;R,5′-GTGCAAGAGCATCATCCAGTT-3′).

1.6 统计分析

利用SPSS 17.0软件对所有数据进行了分析,数据用均数±标准差表示,采用t检验、Wilcoxon双样本检验进行统计学比较。P<0.05被认为具有统计学意义。

2 结果

2.1患者基本信息如表1所示,有32例患者出现食管狭窄,50例无狭窄对照。就两组患者的一般特征:年龄、性别和癌症部位差异均无统计学意义(P>0.05)。17例为吞咽困难2级,12例分为吞咽困难3级。3例吞咽困难4级。食管吻合口狭窄多发于病理三期。

2.2 IHC检测p56、bcl-2和ciap-1蛋白水平

免疫组化检测组织中p56、bcl-2和ciap-1蛋白表达。p56、bcl-2和ciap-1蛋白在吻合口旁组织中表达较低(如图1所示),而在食管狭窄组织中p56、bcl-2和ciap-1蛋白水平显著升高(P<0.05)。这些蛋白质大部分位于细胞的细胞质中,细胞中p56、bcl-2和ciap-1的阳性表达标记为棕黄色颗粒,如表2所示。

表1 本研究患者一般情况

2.3 吻合口组织和吻合口旁P56,bcl-2和 cIAP-1的mRNA表达水平

我们通过RT-PCR进一步评估p56、bcl-2和ciap-1的mRNA表达水平。结果表明,与吻合旁组织相比,狭窄组织中p56、bcl-2和ciap-1的mRNA表达水平显著升高(P<0.05)。同时,3级吞咽困难患者组织的mRNA水平明显高于1级和2级吞咽困难样本(P<0.05)。同时,狭窄患者正常食管上皮细胞中p56、bcl-2和ciap-1的mRNA水平较无狭窄患者明显升高。

2.4 Western blot对P56,bcl-2,and cIAP-1蛋白表达的测定

Western blot对P56,bcl-2,and cIAP-1蛋白表达的测定,如图2所示,与吻合旁组织相比,狭窄组织中p56、bcl-2和ciap-1蛋白水平表达显著升高(P<0.05)。

表2 p56、bcl-2和ciap-1在狭窄组织和吻合口旁组织中的表达

图1 狭窄组织和吻合旁组织中p56、bcl-2和ciap-1的蛋白质表达 (IHC ×200)

3 讨论

吻合口狭窄是食管癌外科治疗的主要并发症。患者可因吞咽困难而出现严重营养不良或体重减轻[10]。通过既往文献报道,我们了解到导致吻合口狭窄的主要因素有以下两种:一种由张力导致:位于吻合口上的张力越大,发生狭窄的风险越高;另一种是炎症导致:刺激吻合口的炎症因素越多,发生狭窄的风险越高[11-13]。目前,食管狭窄的一级预防和治疗方法主要有:先进的吻合技术、树枝状扩张、球囊扩张、类固醇注射、丝裂霉素C切口和支架[14]。但是上述方法均无法完全治愈食管吻合口狭窄,且有高达40%的患者在治疗后几个月内复发狭窄,从而导致重复治疗[15]。吻合口狭窄是病理性增生的过程,若能在基因和分子水平上找到对应的治疗靶点,那么在吻合口狭窄的治疗上,将会有很大进展。

NF-κB是一种参与细胞增殖、自身免疫疾病和癌症发展的转录因子[7]。同时,NF-κB在纤维增生过程中起着重要作用。既往研究在瘢痕疙瘩成纤维细胞中检测到了NF-κB的过度表达,并且异常激活的NF-κB与许多炎症性疾病、感染和癌症有关[16]。通过文献研究,我们发现NF-κB信号通路与成纤维细胞增生有关[17],[18],过度表达高表达的NF-κB能激活抗凋亡基因,从而抵抗细胞死亡,最终导致吻合纤维增生和狭窄[19]。因此,我们深入研究了NF-κB信号通路在食管癌术后吻合口狭窄形成中的作用。

众所周知,NF-κB诱导各种抗凋亡基因的激活。在本研究中,我们检测了Bcl-2和CIAP-1的蛋白和miRNA以验证通路的激活。bcl-2基因在抑制多组织和细胞凋亡中起着关键作用,其主要机制包括:(1)拮抗凋亡基因bax;(2)抑制线粒体释放到细胞质中的凋亡细胞色素c;(3)阻止细胞色素c激活细胞质中的衣壳蛋白基因;(4)抗氧化和维持细胞凋亡。细胞内钙稳态[20]。同时我们也了解到Bcl-2在许多癌症中过度表达,并被NF-κB激活,因此Bcl-2可能是预防和治疗食管癌和术后吻合口狭窄的理想靶点。CIAP-1基因在抑制细胞凋亡中也起着重要作用,可以通过NF-κB调控,其抑制细胞凋亡的主要机制包括:(1)IAP能直接抑制衣壳3,7,9的活化;(2)IAP能通过特殊蛋白酶促进衣壳的降解[21]。研究人员ISSEI报道,CIAP-1表达过多,可能是由于细胞凋亡引起的。在食管鳞癌细胞中,messadi报道[9],在瘢痕疙瘩的发育过程中,CIAP-1在成纤维细胞中的表达水平较高。因此,在本研究中,它与bcl-2具有相同的作用。因此,阻止NF-κB活化的作用可能不局限于成纤维细胞。

图2 p56、bcl-2和ciap-1蛋白在吻合口旁组织和狭窄组织中的表达

与吻合口旁组织相比,吻合口狭窄组织中p56、bcl-2、ciap-1表达水平明显升高。同时,吻合口狭窄患者正常组织中的p56、bcl-2和ciap-1高于非狭窄患者,提示狭窄的发展与NF-κB水平有关,抑制NF-κB下游基因和蛋白的表达或激活可能有利于降低术后发生率。众所周知,炎症可以激活NF-κB信号通路,加快吻合口增生的进程。因此提示术者在外科治疗食管癌患者时,应尽可能控制吻合口周围的炎症,如改进吻合技术,减少吻合口渗漏,术后定期进行抑酸治疗等。

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