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

1、侵襲和轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤的重要生物學特征，也是導致惡性腫瘤治療失敗和復發(fā)的重要原因。高度侵襲性是惡性膠質(zhì)瘤的重要病理學特征，瘤體邊界不清致使手術(shù)完整切除難度增大，從而導致腫瘤很快復發(fā)，這是患者預(yù)后差，復發(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)直腸癌的遠處轉(zhuǎn)移特性，是研究侵襲、轉(zhuǎn)移機制的良好材料和模型。
　　近年來，腫瘤干細胞理論的提出及相關(guān)研究進

2、展為闡釋惡性腫瘤發(fā)生及演進機制提供了新視角，腫瘤干細胞被認為是惡性腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵細胞。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胞分子標記物。然而，ALDH1及其優(yōu)勢亞型ALDH1A1與腫瘤細胞侵襲、轉(zhuǎn)移能力的關(guān)系仍然存有爭議;同時，其在惡性腫瘤組織中的表達規(guī)律及臨床病理意義亦有待于進一步闡明。
　　在腫瘤組織中，除了有腫瘤細胞構(gòu)成的腫瘤實質(zhì)外，還含有非腫瘤細胞的間質(zhì)成分。這些腫瘤

3、間質(zhì)成分包括脂肪、成纖維細胞、血管、淋巴管以及浸潤到腫瘤實質(zhì)中的免疫細胞（如骨髓源性抑制細胞、巨噬細胞、DC細胞、NK細胞、T細胞等），我們稱之為腫瘤微環(huán)境，它參與調(diào)控腫瘤生長、演進、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高表達于侵襲前沿，并通過分泌TGF-β，促進膠質(zhì)瘤干細

4、胞侵襲。然而，ALDH1A1是否參與調(diào)控腫瘤干細胞與TAMs相互作用，TAMs與ALDH1A1陽性腫瘤細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規(guī)律，分析了ALDH1A1不同表達模式的臨床病理意義及對腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移能力的預(yù)測機制，研究了ALDH1A1陽性細胞與M2型T

5、AMs的位置分布特征，并通過體外實驗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)瘤中的表達及其在膠質(zhì)瘤侵襲中的作用和機制研究
　　1.ALDH1A1的表達同膠質(zhì)瘤組織學分級呈正相關(guān)，與患者預(yù)后呈負相關(guān)。我們在117例低級別膠質(zhì)瘤(WHOⅠ-Ⅱ)以及120例高級別膠質(zhì)瘤(WHOⅢ-Ⅳ)中研究發(fā)現(xiàn)

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

7、分型相關(guān)，在“Classical-Like”亞型中顯著高表達。膠質(zhì)母細胞瘤的分子分型是近年腫瘤分子學研究的重要進展，為膠質(zhì)瘤預(yù)后判定、放化療個體化方案的制定提供了更可靠和有效的參考指標。我們采用免疫組織化學染色(TP53、PDGFRA、EGFR)的方法對72例膠質(zhì)母細胞瘤進行了分子分型。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)母細胞高表達ALDH1A1，“Other”型膠質(zhì)母細胞中高表達ALDH1A1僅占21.％(5/23)，而“Pronural-Like”型中高表達ALDH1A1也僅有11.1％(4/36)。統(tǒng)計結(jié)果表明，ALDH1A1的表達狀態(tài)和膠質(zhì)母細胞瘤的分子分型密切相關(guān)(P=0.0001)
　　3.ALDH1A1促進膠質(zhì)瘤細胞增殖及克隆形成。

9、研究發(fā)現(xiàn)，ALDH1A1陽性的膠質(zhì)瘤細胞克隆形成能力顯著強于陰性腫瘤細胞，在膠質(zhì)瘤細胞系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)計學差異。通過免疫組化染色對237例膠質(zhì)瘤標本進行分析，發(fā)現(xiàn)ALDH1A1的表達和Ki67增殖指數(shù)密切正相關(guān)(53.6％ vs.30.5％;P＜0.05)，ALDH1A1高表達者，

10、Ki67陽性腫瘤細胞數(shù)更多。
　　4.ALDH1A1通過影響侵襲相關(guān)分子MMP2、MMP7、MMP9的表達而促進膠質(zhì)瘤細胞侵襲;膠質(zhì)瘤侵襲前沿ALDH1A1表達高者，患者預(yù)后差。ALDH1A1陽性的膠質(zhì)瘤細胞侵襲能力顯著強于陰性腫瘤細胞，在膠質(zhì)瘤細胞系U251（178.2±18.1 vs.41±5.9，P＜0.01）和一例原代膠質(zhì)母細胞瘤(110.3±12.6 vs.56.9±8.9，P＜0.01)中的結(jié)果均具有統(tǒng)計學差異。進一步

11、研究表明ALDH1A1高表達的腫瘤細胞中，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)。在臨床標本中，腫瘤侵襲前沿ALDH1A1的表達顯著的強于腫瘤中央(49％±6％ vs.14％±3％，p＜0.0001)。在瘤旁正常腦組織中檢測到散在ALDH1A1表達的病人預(yù)后顯著差于陰性者。
　　5.ALDH1A1的表達同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，預(yù)后較好。對56例膠質(zhì)瘤標本進行了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高表達占40％(8/40);在IDH1野生型中，ALDH1A1高表達占72.2％(26/36)，差異顯著。結(jié)果表明，ALDH1A1的表達和IDH1的突變狀態(tài)有相關(guān)性。
　　第二部分:ALDH1A1在結(jié)直腸癌中表達及其在促進結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)

13、移中的作用和分子機制研究。
　　1.通過檢測406例結(jié)直腸癌標本中ALDH1A1表達情況，發(fā)現(xiàn)此分子在結(jié)直腸癌與癌旁組織的表達具有異質(zhì)性。癌組織ALDH1A1表達高于癌旁組織時，腫瘤轉(zhuǎn)移能力強、惡性程度高，且患者預(yù)后差。
　　2.通過檢測249例結(jié)直腸癌標本中ALDH1A1與轉(zhuǎn)移相關(guān)分子β-catenin的表達情況，發(fā)現(xiàn)癌組織ALDH1A1表達癌旁組織的病例，其β-catenin蛋白定位于腫瘤細胞核內(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)移的分子機制之一。
　　3.以CD163作為M2型巨噬細胞標志物，分析105例結(jié)直腸癌標本中ALDH1A1表達和M2型巨噬細胞浸潤的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞ALDH1A1表達量和CD163陽性的巨噬細胞浸潤程度呈正相關(guān)性。在RA/C＜1這一亞型的結(jié)直腸癌標本中，其M2型巨噬細胞浸潤越多，癌細胞更

15、易發(fā)生淋巴結(jié)和遠處轉(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表達與腫瘤級別、病人預(yù)后、IDH1突變狀態(tài)、膠質(zhì)瘤分子分型等指標密切相關(guān);高表達ALDH1A1的膠質(zhì)瘤細胞具有更強的增殖能力、克隆形成能力以及侵襲能力。其高表達可以通過影響侵襲相關(guān)蛋白MMP2、MMP7以及MMP9的表達來影響膠質(zhì)瘤的侵襲。在結(jié)直腸癌中，ALDH1A1通過促進β-caten