肿瘤防治研究  2015, Vol. 42 Issue (3): 242-245
本刊由国家卫生和计划生育委员会主管,湖北省卫生厅、中国抗癌协会、湖北省肿瘤医院主办。
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文章信息

曾令成,叶飞,韩林,郭东生,雷霆. 2015.
ZENG Lingcheng, YE fei, HAN Lin, Guo Dongsheng, LEI Ting. 2015.
脂肪酸结合蛋白5和细胞维甲酸结合蛋白2在脑胶质瘤中的表达
Expression of Fatty Acid-binding Protein 5 and Cellular Retinoic Acid-binding Protein 2 in Gliomas
肿瘤防治研究, 2015, 42(03): 242-245
Cancer Research on Prevention and Treatment, 2015, 42(03): 242-245
http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2015.03.007

文章历史

收稿日期:2014-03-21
修回日期:2014-10-09
脂肪酸结合蛋白5和细胞维甲酸结合蛋白2在脑胶质瘤中的表达
曾令成, 叶飞, 韩林, 郭东生, 雷霆    
430030 武汉,华中科技大学同济医学院附 属同济医院神经外科
摘要目的 探讨脂肪酸结合蛋白5(fatty acid-binding protein 5,FABP5)与细胞维甲酸结合蛋白2 (cellular retinoic acid-binding protein 2,CRABP2)在脑胶质瘤中的表达及与脑胶质瘤病理级别、维甲 酸治疗抵抗的关系。方法 应用免疫组织化学染色法检测125例脑星型细胞瘤组织中FABP5及CRABP2 蛋白表达。全反式维甲酸作用前后,以Brdu-ELISA法检测胶质瘤细胞增殖,并以实时荧光定量PCR 检测胶质瘤细胞株中FABP5及CRABP2在mRNA水平的表达。结果 FABP5阳性细胞比例在WHO Ⅱ 级星型细胞瘤中占(16±9)%,Ⅲ级中占(33±22)%,Ⅳ级中占(50±29)%,FABP5蛋白表达与胶 质瘤病理级别呈显著正相关(P<0.05)。CRABP2阳性细胞比例在Ⅱ级星型细胞瘤中占(46±12)%, WHO Ⅲ级中占(30±15)%,Ⅳ级中占(10±9)%,CRABP2蛋白表达与胶质瘤病理级别呈显著负相关 (P<0.05)。全反式维甲酸促进了胶质瘤细胞株的增殖,全反式维甲酸作用后胶质瘤细胞FABP5 mRNA 表达显著上调,而CRABP2显著下调。 结论 FABP5及CRABP2的异常表达与胶质瘤恶性程度相关,并 可能介导了胶质瘤细胞对维甲酸的分化抵抗效应。
关键词脂肪酸结合蛋白5     细胞维甲酸结合蛋白2     脑胶质瘤    
Expression of Fatty Acid-binding Protein 5 and Cellular Retinoic Acid-binding Protein 2 in Gliomas
ZENG Lingcheng, YE fei, HAN Lin, Guo Dongsheng, LEI Ting    
Department of Neurosurgery, Tongji Hospital, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430030, China
AbstractObjective To investigate the correlation between the expression of fatty acid-binding protein 5 (FABP5) cellular retinoic acid-binding protein 2 (CRABP2) and WHO grades as well as the retinoic acid resistance of glioma. Methods Immunohistochemistry staining was applied to detect FABP5 and CRABP2 protein expression in 125 brain astrocytoma samples. Brdu-ELISA was applied to detect the proliferation and real-time quantitative fluorescence PCR was performed to detect mRNA expression of the two proteins in glioma cell lines before and after all-trans retinoic acid (ATRA) treatment. Results The percentage of FABP5 positive cells was (16±9)% in glioma samples of WHO grade Ⅱ, (33±22)% in WHO grade Ⅲ and (50±29)% in WHO grade Ⅳ; FABP5 expression was positively correlated with WHO grades of glioma (P<0.05). The percentage of CRABP2 positive cells was (46±12)% in glioma samples of WHO grade Ⅱ, (30 ±15)% in WHO grade Ⅲ and (10±9)% in WHO grade Ⅳ; CRABP2 expression was negatively correlated with WHO grades of glioma (P<0.05). ATRA promoted the proliferation of glioma cell lines. Moreover, after ATRA treatment, FABP5 mRNA expression was increased while CRABP2 mRNA expression was decreased significantly. Conclusion The abnormal expression of FABP5 and CRABP2 are closely associated with glioma grades and may play roles in the retinoic acid resistance of glioma.
Key words: Fatty acid-binding protein 5(FABP5)     Cellular retinoic acid-binding protein 2(CRABP2)     Glioma    
0 引言

胶质瘤是颅内最常见的恶性肿瘤,尽管经手 术、放疗及化疗等综合治疗,患者总体预后仍较 差[1]。近10余年研究进展发现,胶质瘤内的胶质瘤 干细胞为放、化疗抵抗及肿瘤复发的根源,因此 诱导该类原始细胞分化,增强其对术后辅助治疗 的敏感度,为一重要的研究策略[2]

在众多的促分化药物中,维甲酸因较显著地 促白血病干细胞的分化效应在胶质瘤的研究中受 到了关注。维甲酸促分化治疗已开始用于脑胶质 瘤的Ⅱ期临床研究,但疗效欠佳,提示胶质瘤细 胞可能对维甲酸诱导分化存在着抵抗[3]。可能抵 抗机制众多,而维甲酸在肿瘤细胞内的代谢、转运异常可作为一重要的研究切入点[4]。在乳腺 癌中的研究表明维甲酸可与细胞质内维甲酸结 合蛋白2(cellular retinoic acid-binding protein 2, CRABP2)结合,发挥促细胞分化或凋亡效应,或 与脂肪酸结合蛋白5(fatty acid-binding protein 5, FABP5)结合,发挥促增殖效应[4]。FABP5的异常 高表达、CRABP2的异常低表达导致维甲酸促增殖 效应的发挥,可为肿瘤对维甲酸抵抗机制之一[4]。 因此,我们推测胶质瘤细胞质内维甲酸转运蛋白 FABP5和CRABP2的表达可能存在异常,基于此我 们进行了上述两分子在脑胶质瘤中的表达研究。 1 材料和方法 1.1 材料

收集2011年9月—2012年9月期间华中科技大学 同济医学院附属同济医院神经外科行手术治疗并经 病理证实的脑胶质瘤标本,共125例,其中男70例、 女55例;年龄15~77岁,平均年龄(45±28)岁; 按 WHO病理分级为:Ⅱ级25例、Ⅲ级34例、Ⅳ级66例。 胶质瘤细胞株NCH82、NCH87及NCH89由德国海德 堡大学神经外科研究室Herold-Mende教授惠赠。 1.2 试剂

鼠抗人FABP5单克隆抗体(稀释度1:50) 及鼠抗人CRABP2单克隆抗体(稀释度1:50) 均购自英国Abcam公司;生物素化羊抗鼠二抗 (1:200)、ABC法试剂盒及AEC显色试剂盒均购 自美国Vector Laboratories公司。RNA提取试剂盒 RNEasy Mini Kit购自德国Qiagen公司。荧光定量 ABsoluteTM QPCR Capillary Mix Kit试剂盒购自美 国Thermo scientific公司。FABP5、CRABP2及内参 PitPNB实时定量PCR引物设计采用Universal probe finder网络软件,引物均由德国Tibmol公司合成。 Brdu-ELISA试剂盒购自德国Roche公司。全反式 维甲酸(all trans retinoic acid,ATRA)购自美国 Sigma-Aldrich公司。 1.3 免疫组织化学染色法

采用ABC法。石蜡切片经二甲苯脱蜡,梯度乙 醇水化,磷酸盐缓冲液(PBS)洗5 min,以pH 9.9枸 椽酸盐抗原修复液,94℃孵育20 min行抗原修复。 PBS洗涤3次,每次5 min,再滴加FABP5或CRABP2 一抗,4℃过夜孵育。PBS洗涤3次,每次5 min后, 以生物素化抗鼠二抗室温下孵育30 min。继以PBS 洗涤3次,每次5 min,加ABC复合物室温作用30 min。PBS洗涤3次,每次5 min后,加AEC显色5~30 min,显微镜下依据显色强度,适时在PBS中终止显 色反应,苏木精对比染色,自来水冲洗,封片。 1.4 免疫组织化学结果评判

在200倍视野下观察,随机选取4个视野,拍 照。每视野行阳性细胞计数,并计算百分比, 取平均值作为该样本的阳性细胞表达比例。同 时采用华中科技大学同济医学院病理教研室 HMIAS-2000型全自动医学彩色图像分析系统进行 图像分析,测量FABP5及CRABP2表达的吸光度 值,取平均值作为其表达强度。平均吸光度值≥ 0.04为阳性表达。 1.5 细胞培养

阳性细胞组为ATRA处理组,阴性对照组为无 ATRA处理组。阴性组胶质瘤细胞培养于添加10% 胎牛血清的DMEM培养液中,阳性组细胞培养于 含1 μmol/L ATRA的上述培养液中,ATRA作用时 间为1周。培养箱环境为37℃、含5% CO2和20% O2,每3天换液1次。 1.6 Brdu-ELISA细胞增殖测定

胶质瘤细胞以每孔5×103的密度接种于96孔板, 孵育48 h后,每孔加入10 μmol/L的Brdu标记液, 37℃孵育24 h后,按说明书步骤完成Brdu测定。 1.7 实时荧光定量PCR

胶质瘤细胞的RNA提取采用RNEasy MiniKit试剂盒并按说明书指导步骤进行。 cDNA的合成及PCR反应液的配制采用 ABsoluteTM QPCR Capillary Mix Kit试剂盒,依 据厂家指导步骤进行。FABP5上游引物序列: 5’-GCAGACCCCTCTCTGCAC-3’;下游引物 序列:5’-TCGCAAAGCTATTCCCACTC-3’。 CRABP2上游引物序列:5’-CGAGGAATTGCTCA AAGTGC-3’;下游引物序列:5’-TCCTGTTTGAT CTCCACTGCT-3’。PitPNB上游引物序列:5’-CGA GACTCAGAAAGAACTAGAAACAA-3’;下游引 物序列:5’-TGACCCTACAGGGGACTCAT-3’。反 应条件为:95℃ 15 min; 95℃ 15 s,59℃ 1 min, 72℃ 1 s,循环40次;40℃ 30 s。管家基因PitPNB 作为内参,FABP5 mRNA及CRABP2 mRNA定量结 果采用RelQuant 1.01软件分析得出。 1.8 统计学方法

计量资料以x ±s表示,各组间均数比较以Excel软 件t检验进行统计分析,P<0.05为差异有统计学意义。 2 结果 2.1 FABP5蛋白表达与胶质瘤患者病理级别的关系

免疫组织化学染色显示脑胶质瘤样本中FABP5 阳性染色主要定位于细胞质,见图 1。FABP5 蛋白表达随胶质瘤病理级别的升高而显著增加 (P<0.05):在WHOⅡ级星型细胞瘤中阳性细胞 比例为(16±9)% ,平均表达强度为(0.0686± 0.03); WHOⅢ级肿瘤中占(33±22)%,平均表 达强度为(0.0948±0.0476);在WHOⅣ级肿瘤中占(50±29)%,平均表达强度为(0.1541±0.044)。

A :WHO gradeⅡ glioma; B: WHO grade Ⅲ glioma; C: WHO grade Ⅳ glioma 图 1 FABP5蛋白在脑胶质瘤中的表达 (ABC ×200) Figure 1 Expression of FABP5 proteins in gliomas (ABC ×200)
2.2 CRABP2蛋白表达与胶质瘤患者病理级别的关系

免疫组织化学染色显示脑胶质瘤样本中 CRABP2阳性染色主要定位于细胞质,见图 2。 CRABP2表达随胶质瘤病理级别的升高而显著减少 (P<0.05):在Ⅱ级星型细胞瘤中阳性细胞比例为 (46±12)%,平均表达强度为(0.210±0.056);Ⅲ 级肿瘤中占(30±15)%,平均表达强度为(0.160± 0.064);在Ⅳ级肿瘤中占(10±9)%,平均表达强 度为(0.080±0.055)。

A :WHO grade Ⅱ glioma; B: WHO grade Ⅲ glioma; C: WHO grade Ⅳ glioma 图 2 CRABP2蛋白在脑胶质瘤中的表达 (ABC×200) Figure 2 Expression of CRABP2 proteins in gliomas (ABC×200)
2.3 全反式维甲酸(ATRA)对胶质瘤细胞株的增殖效应检测

用Brdu-ELISA法检测并比较了ATRA对胶质瘤 细胞株NCH82、NCH87及NCH89作用前后的细胞 增殖状况,结果显示ATRA作用后,细胞增殖显著 增加(P<0.05),见图 3

*:P<0.05,compared with the data before ATRA treatment 图 3 ATRA对胶质瘤细胞株的增殖效应检测 Figure 3 Proliferative effect of ATRA on glioma cell lines
2.4 ATRA作用前后胶质瘤细胞株中FABP5及CRABP2在mRNA水平的表达

以实时荧光定量PCR检测ATRA作用前后胶 质瘤细胞株NCH82、NCH87及NCH89中FABP5及 CRABP2在mRNA水平的表达,显示ATRA作用 后FABP5表达显著上调(P<0.05),见图 4A,而 CRABP2显著下调(P<0.05),见图 4B

A: FABP5; B: CRABP2 *: P<0.05,compared with the data ATRA treatment 图 4 ATRA作用前后胶质瘤细胞株中FABP5及CRABP2在mRNA水平的表达 Figure 4 Expression of FABP5 and CRABP2 mRNA in glioma cell lines before and after ATRA treatment
3 讨论

本研究表明在脑胶质瘤中FABP5蛋白表达与 胶质瘤恶性级别呈显著正相关,FABP5可能与脑胶 质瘤的恶性进展相关。FABP5属于脂质结合蛋白超 家族的一员,主要参于细胞脂肪酸的代谢、转运, 并可与细胞内维甲酸结合,将其转运至PPARβ/δ信 号通路,从而发挥促细胞增殖功能[4]。已有研究表 明,FABP5促增殖效应参与了许多人类肿瘤的发生 及发展。例如,在胆管癌细胞的研究中,FABP5沉 默后,细胞增殖明显降低,而过表达后,细胞增殖 及侵袭能力明显增高;在临床样本中,FABP5蛋白 表达与肿瘤大小、淋巴结转移、血管侵袭及病变分 期呈显著正相关[5]。在雌激素阴性表达的乳腺癌细 胞中,FABP5敲除后,细胞增殖降低;在乳腺癌组 织中,FABP5蛋白表达与肿瘤级别及患者预后显著 相关[6]。因此,FABP5在脑胶质瘤中的效应与在其 他人类肿瘤中的效应体现了一致性。

CRABP2蛋白也为细胞内维甲酸的结合转运 蛋白,但其负责将维甲酸转运至维甲酸受体信号 通路,继而发挥了促细胞分化及凋亡功能[4]。有关 CRABP2蛋白与人类肿瘤之间关系的报道较少。本 研究表明,在脑胶质瘤中,CRABP2蛋白表达与胶 质瘤恶性级别呈显著负相关,提示CRABP2扮演了抑癌基因的角色。

生理状况下,细胞通过调控FABP5/CRABP2 表达比例,对机体内源性维甲酸的促分化或促增 殖效应进行调节,继而保持了自身稳态。而病理 状况下,上述比例失控,如肿瘤细胞中FABP5过 度高表达,而CRABP2过度低表达,则造成了维 甲酸被竞争性的转运至PPARβ/δ,导致促增殖通路 持续活化,肿瘤细胞异常增殖,促进肿瘤发生发 展;同时,因维甲酸受体促分化通路持续失活,肿 瘤细胞表现出对维甲酸分化的抵抗效应[4]。例如, Schug等[7]在维甲酸抵抗的鼠乳癌模型中观察到 FABP5/CRABP2表达比例高于正常,维甲酸发挥 了明显的促增殖效应,但将上述比例逆转后,维 甲酸则表现出促分化的抗癌效应。Gupta等[8]在胰 腺癌中依据FABP5/CRABP2表达比例的不同,同 样发现了维甲酸的截然相反效应。本研究在脑胶 质瘤标本中发现FABP5及CRABP2蛋白表达随胶质 瘤级别呈截然相反的变化,在WHO Ⅳ级胶质母细 胞瘤中,FABP5/CRABP2比例可达最高。进一步 在培养的胶质瘤细胞中显示维甲酸处理组相对于 未处理组,细胞增殖明显增强,FABP5表达显著上 调,而CRABP2显著下调,因此维甲酸作用后胶质 瘤细胞中FABP5/CRABP2比例显著增高,提示维 甲酸可能被竞争性转运至FABP5-PPARβ/δ 增殖通 路,发挥了促增殖效应,与此同时,胶质瘤细胞 体现了对维甲酸的分化抵抗效应。

在已报道的部分实验研究中证实了维甲酸对胶 质瘤细胞显著的促分化、凋亡效应[9, 10],而本研究 观察到与上述研究不一致的维甲酸效应,该差异 可归因于胶质瘤为一显著的异质性群体。不同个 体的胶质瘤细胞可在其基因表达、调控、细胞构 成以及对辅助治疗的敏感度上存在区别[11]。例如并 非所有的胶质瘤细胞对化疗药物替莫唑胺敏感, 其中表达DNA修复蛋白O6-甲基鸟嘌呤DNA甲基转 移酶 (O6-methylguanine-DNA methyltransferase, MGMT)的胶质瘤细胞体现了明显的耐药性,同 理,也并非所有的胶质瘤细胞可体现敏感的维甲 酸治疗效应。基于本研究结果,未来可构想,依据 肿瘤组织中FABP5/CRABP2表达比例判断肿瘤对 维甲酸疗效的敏感度,或通过抑制FABP5的表达, 促进CRABP2的表达,以降低FABP5/CRABP2比 例,从而促进维甲酸促分化信号通路的活化,以增 加维甲酸的治疗敏感度,并以此作为可能治疗策 略,展开相应研究。

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