肿瘤防治研究  2015, Vol. 42 Issue (8): 789-793
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。
0

文章信息

盛梅,张海燕,宋冬冬,邹存华. 2015.
SHENG Mei, ZHANG Haiyan, SONG Dongdong, ZOU Cunhua. 2015.
卵巢癌细胞及组织中P38MAPK信号通路调控uPA蛋白的表达及临床意义
P38MAPK Signaling Pathway is Involved in Expression Regulation of uPA Protein in Ovarian Cancer Cells and Tissues
肿瘤防治研究, 2015, 42(08): 789-793
Cancer Research on Prevention and Treatment, 2015, 42(08): 789-793
http://www.zlfzyj.com/CN/10.3971/j.issn.1000-8578.2015.08.008

文章历史

收稿日期: 2014-08-25
修回日期: 2014-12-27
卵巢癌细胞及组织中P38MAPK信号通路调控uPA蛋白的表达及临床意义
盛梅1, 张海燕2, 宋冬冬3, 邹存华1    
1. 257000东营,胜利油田中心医院妇产科;
2. 257000东营,胜利油田石油管理局妇幼保健站;
3. 257000东营,胜利油田中心医院肛肠外科
摘要: 目的 探讨P38MAPK信号通路与uPA在卵巢癌细胞及组织中的表达及临床意义。方法 应用免疫组织化学法检测uPA、P38MAPK、ERK、AKT蛋白在49例卵巢癌组织中的表达,Westernblot检测HO8910及HO-8910PM细胞系中uPA、P38MAPK蛋白的表达,特异性抑制剂SB203580阻断P38MAPK信号通路后uPA蛋白表达水平的变化。结果 uPA、P38MAPK、ERK、AKT蛋白在卵巢癌组织中表达阳性率分别为61.22%、57.14%、53.06%、55.10%。uPA与p38MAPK蛋白表达呈正相关(r=0.8645,P=0.001),且与卵巢癌组织的临床病理分期、分化、转移程度有关(P均<0.05),而与患者的年龄、组织学类型无明显相关(P>0.05)。ERK、AKT蛋白表达与卵巢癌淋巴结转移、大网膜转移有关(P均<0.05),而与患者的年龄、组织类型、病理分期无明显关系(P>0.05)。HO-8910PM细胞系中uPA蛋白的表达水平明显高于HO8910,SB203580阻断P38MAPK信号通路后可降低uPA蛋白的表达,且随着SB203580 浓度升高,uPA蛋白表达逐渐降低。P38MAPK及uPA蛋白的表达与卵巢癌的预后显著相关(r=3.897, 11.044, P=0.048, 0.001)。结论 卵巢癌组织中P38MAPK信号通路处于激活状态;该通路的激活可上调uPA的表达,促进卵巢癌的恶性进展;P38MAPK信号通路和uPA可能在卵巢癌侵袭和转移的过程中发挥重要作用。P38MAPK和uPA蛋白有望成为卵巢癌预后评估的重要指标之一。
关键词: 卵巢癌     尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA)     细胞外信号调节激酶(ERK)     蛋白激酶B(AKT)     P38MAPK信号通路    
P38MAPK Signaling Pathway is Involved in Expression Regulation of uPA Protein in Ovarian Cancer Cells and Tissues
SHENG Mei1, ZHANG Haiyan2, SONG Dongdong3, ZOU Cunhua1    
1. Department of Gynaecology and Obstetrics, Shengli Oilfield Central Hospital, Dongying 257000, China;
2. Maternal and Child Health Hospital of Shengli Oilfield, Dongying 257000, China;
3. Department of Anorectal Surgery, Shengli Oilfield Central Hospital, Dongying 257000, China
AbstractObjective To explore the expression of P38 MAPK signaling pathway and uPA in ovarian cancer and related clinical significance. Methods The expression of uPA, AKT, ERK and P38MAPK were detected in 49 cases of ovarian cancer tissues by immunohistochemistry. The expression of uPA and P38MAPK were detected by Western blot in ovarian cancer cell lines HO8910 and HO-8910PM. We detected the change of uPA protein expression after P38MAPK signal pathway was cut off by SB203580 specific inhibitor. Results Immunohistochemical method results showed that the positive expression rates of uPA, P38MAPK, ERK and AKT protein were 61.22%, 57.14%, 53.06% and 55.10%, respectively. The expression of uPA was positively correlated with P38MAPK(r=0.8645, P=0.001), and was related with clinicopathologic stage, differentiated degree, lymph node metastasis(all P<0.05), but not related with age or histologic type(P>0.05). The expression of AKT and ERK were related with lymph node metastasis and greater omentum metastasis(P<0.05), but not related with age, histologic type or clinicopathologic stage(P>0.05). The expression of uPA in HO- 8910PM cell line was higher than that in ovarian cancer cell lines HO8910, and the expression of uPA was decreased when P38MAPK signal pathway was cut off by SB203580, in a concentration-dependent manner. The expression of P38MAPK and uPA were significantly correlated to the prognosis of ovarian cancer patients(r=3.897, 11.044, P=0.048, 0.001). Conclusion P38MAPK signal pathway is activated in ovarian cancer tissues. The activated p38MAPK signal pathway could upregulate the expression of uPA, which may contribute to the development of ovarian cancer. P38MAPK signal pathway and uPA may play an important role in the invasion and metastasis of ovarian cancer. P38MAPK and uPA might help to evaluate the prognosis of ovarian cancer patients.
Key words: Ovarian cancer     uPA     ERK     AKT     P38MAPK signal transduction pathway    
0 引言

卵巢癌是妇女最常见的恶性肿瘤之一,其死亡率占妇科肿瘤之首[1]。丝裂原活化蛋白激酶(mitogenactivated protein kinases,MAPK)和蛋白激酶B(kinaseB,AKT)信号通路广泛存在于哺乳动物细胞内,该类通路活化可促进肿瘤细胞的增殖,并参与肿瘤细胞的迁移、黏附、肿瘤血管生成以及细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的降解等过程[2]。研究表明ECM降解及基底膜的破坏是肿瘤浸润、转移的必要条件[2],在结肠癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤中尿激酶型纤溶酶原激活剂(urokinase-typeplasminogen activator,uPA)参与ECM的降解[3, 4],在肿瘤恶性转化过程中发挥重要作用。研究发现多种肿瘤细胞及组织中MAPK、AKT信号转导通路被激活[5],但具体机制尚不清楚,且有关此类信号通路与uPA之间相关性方面的研究较少。本研究检测49例卵巢癌组织中P38MAPK、细胞外信号调节激酶(extracellular regulated protein kinases,ERK)、AKT及uPA蛋白的表达,并进一步验证HO8910、HO-8910PM细胞系中P38MAPK、uPA蛋白的表达,探讨卵巢癌细胞及组织中MAPK、AKT信号通路与uPA蛋白的相关性,以期指导临床。

1 资料和方法 1.1 资料 1.1.1 标本来源

收集胜利油田中心医院病理科2007年3月—2014年3月手术切除的卵巢癌组织49例,所有患者术前均未经任何治疗,年龄28~67岁,平均年龄42岁,其中浆液性囊腺癌26例,黏液性囊腺癌15,其他类型8例,标本SP染色。按照国际妇产科联盟(International Federation ofGynecology and Obsteterics,FIGO)2000年分期标准进行分期:Ⅰ~Ⅱ期19例,Ⅲ~Ⅳ期30例。对照组为10例正常卵巢组织,见表 1

表 1 uPA、P38MAPK在卵巢癌组织中的表达与临床病理特征的关系 Table 1 Relationship between uPA and P38MAPK expression and clinicopathological features in ovarian cancer tissues
1.1.2 细胞系

人卵巢癌细胞系HO8910、HO-8910PM由胜利油田中心医院实验室保存复苏,细胞分别在37℃、5%CO2、含10%胎牛血清的RPMI1640和DMEM培养液中培养、传代。

1.1.3 试剂

DMEM及RPMI1640培养液、胎牛血清购自美国Gibco公司;鼠抗人P38MAPK、uPA、ERK、AKT单克隆抗体均购自美国Cell signaling公司;uPA多克隆抗体购自武汉博士德公司;二抗及β-actin多克隆抗体均购自北京中杉金桥生物技术有限公司。

1.2 实验方法 1.2.1 免疫组织化学SP法检测卵巢癌组织中uPA、P38MAPK、ERK、AKT的表达

按照试剂盒说明书步骤,常规脱蜡水化、抗原修复、敷一抗、显色、复染。设正常卵巢组织为对照组,实验重复3遍。

1.2.2 Western blot法检测HO8910、HO-8910PM细胞系中uPA、P38MAPK蛋白的表达

不同浓度的SB203580(0、2、5、10 μmol/L)处理HO8910、HO-8910PM细胞系24 h,提取蛋白,标准化蛋白浓度,SDS-PAGE凝胶电泳,转PDVF膜,牛奶封闭,4℃敷一抗,室温敷二抗,显色。实验重复3遍。

1.3 结果判定

根据阳性细胞的比率和染色深度进行评估。以肿瘤细胞中出现黄色及棕黄色颗粒为阳性表达,阳性细胞数<10%为0分;10%~≤25%为1分;25%~50%为2分;>50%为3分。染色深度评分:无染色为0分;淡黄色为1分;黄色为2分,棕黄色为3分。总分等于阳性细胞比率与染色深度评分之和。1~2分为弱阳性(+),3~4分为中强阳性(++),5~6分为强阳性(+++)。

1.4 统计学方法

采用SPSS17.0统计软件处理数据,用χ2检验、等级相关分析法、Log rank检验进行分析,P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 uPA、P38MAPK、AKT、ERK在卵巢癌组织中的表达及相关性分析

免疫组织化学结果显示:uPA、P38MAPK蛋白分别表达于卵巢癌细胞质、胞核中,呈棕黄色颗粒,阳性率分别为61.22%、57.14%;AKT、ERK蛋白主要位于胞质,部分位于胞核,其阳性率分别为53.06%、55.10%。等级相关分析示uPA与P38MAPK蛋白表达呈正相关(r=0.8645,P=0.001),而与AKT、ERK蛋白表达无明显相关性(r=0.083,0.174; P=0.560,0.257),见图 1表 2

A: positive expression of uPA in ovarian cancer tissues(SP ×100); B: expression of uPA in normal ovarian tissues(SP ×100); C: positive expression of P38MAPK in ovarian cancer tissues(SP ×40); D: expression of P38MAPK in normal ovarian tissues(SP ×100); E: positive expression of AKT in ovarian cancer tissues(SP ×100); F: expression of AKT in normal ovarian tissues(SP ×40); G: positive expression of ERK in ovarian cancer tissues(SP ×100); H: expression of ERK in normal ovarian tissues(SP ×40) 图 1 uPA、P38MAPK、AKT、ERK分别在卵巢癌组织(ACEG)和正常组织(BDFH)中的表达 Figure 1 Expression of uPA,P38MAPK,AKT,ERK in ovarian cancer and normal ovarian tissues
表 2 卵巢癌组织中uPA与P38MAPK、ERK、AKT之间的相关性 Table 2 Correlation between uPA and P38MAPK,ERK,AKT expression in ovarian cancer tissues
2.2 uPA、P38MAPK、ERK、AKT蛋白表达与患者临床病理特征的关系

uPA和P38MAPK蛋白的表达与卵巢癌组织的临床分期、分化程度、淋巴结转移、大网膜转移有关,而与患者的年龄、组织学类型无明显相关性。ERK、AKT蛋白表达与卵巢癌淋巴结转移、大网膜转移有关,而与患者的年龄、组织类型、分化程度、临床分期无明显相关性,见表 1

2.3 uPA、P38MAPK蛋白在不同卵巢癌细胞系中的表达

Western blot结果显示,高转移性HO-8910PM细胞中P38MAPK及uPA蛋白表达明显高于低转移性的HO8910细胞,见图 2

图 2 卵巢癌细胞系HO8910和HO-8910PM中uPA及P38MAPK蛋白表达 Figure 2 uPA and P38MAPK expression in ovarian cancer cell lines HO8910 and HO-8910PM
2.4 SB203580阻断P38MAPK信号通路后卵巢癌细胞中uPA蛋白表达水平的变化

用不同浓度的 SB203580(0、2、5、10 μmol/L)处理细胞24 h,Western blot检测显示,卵巢癌细胞HO-8910PM中uPA蛋白表达水平下降,且表达水平随着SB203580浓度升高而下降,见图 3

1: control group; 2: SB203580 2μmol/L; 3:SB203580 5μmol/L; 4: SB203580 10μmol/L 图 3 SB203580处理卵巢癌细胞系HO-8910PM 24h后uPA 蛋白的表达变化 Figure 3 Change of uPA expression in ovarian cancer cell lines HO-8910PM treated with SB203580 for 24h
2.5 P38MAPK及uPA蛋白表达与卵巢癌预后的关系

对49例卵巢癌患者进行36~60月的跟踪随访,30例uPA阳性者死亡率为63.33%,19例uPA阴性者死亡率为36.84%;28例P38MAPK蛋白表达阳性者死亡率为60.71%,21例P38MAPK蛋白表达阴性者死亡率为42.86%。绘制Kaplan-Meier生存曲线并进行Log rank检验,结果表明uPA、P38MAPK蛋白表达与术后生存率呈负相关(r=3.897,11.044;P=0.048,0.001),见图 4图 5

图 4 uPA蛋白表达与患者术后生存率的关系 Figure 4 Relationship between uPA expression and postoperative survival rate of ovarian cancer patients
图 5 P38MAPK蛋白表达与患者术后生存率的关系 Figure 5 Relationship between P38MAPK expression and postoperative survival rate of ovarian cancer patients
3 讨论

卵巢癌是病死率最高的妇科恶性肿瘤,极易发生扩散和转移[1]。uPA是一种丝氨酸蛋白水解酶,主要通过与uPAR结合,参与生理、病理条件下细胞分化、迁移、组织重建及ECM降解、刺激血管形成等过程[6]。研究表明纤溶酶可激活胶原蛋白酶原、水解胶原纤维,使细胞发生迁移,从而降解肿瘤中的ECM及基底膜;可激活proMMP-9以及胶原的降解;还可以增加血管内皮生长因子(VEGF)的活性刺激血管生成[7]。同样,卵巢癌浸润、转移过程中也发生ECM及基底膜的降解。uPA在不同卵巢癌组织中均有表达,但其具体作用机制尚不清楚,有关uPA的表达与信号通路的关系研究较少。本研究检测了49例卵巢癌组织中uPA表达水平,结果显示uPA在卵巢癌组织中高表达,且与其分化、转移程度有关,提示uPA所激活的纤溶系统在卵巢癌发生、发展过程中起重要作用。

细胞内信号转导通路与多种肿瘤发生、发展及转移密切相关。MAPK信号通路主要有三种途径:ERK通路;C-JunN2末端激酶(JUK)通路;P38通路。JUK信号通路可被多种细胞外应急信号激活,在应急反应中起重要作用。AKT、P38及ERK信号通路则主要参与调节肿瘤细胞的增殖、转移、黏附、肿瘤血管生成以及ECM的降解等过程[8]。AKT、ERK信号通路与卵巢癌的发生密切相关,有报道称80%的早期卵巢癌细胞和上皮性卵巢癌中该信号通路被激活[9, 10],但具体机制尚不明确。有研究证实,乳腺癌组织中P38MAPK信号通路被激活[11],而宫颈癌组织中P38MAPK信号通路可通过调控uPA的表达抑制宫颈癌细胞的增殖和迁移[12]。但有关卵巢癌中uPA蛋白与MAPK、AKT信号通路相关性的研究报道较少,本研究采用免疫组织化学技术检测了49例卵巢癌组织中uPA、P38MAPK、ERK及AKT蛋白的表达,结果显示uPA与P38MAPK的表达成正相关,推测uPA、P38MAPK的表达可能与卵巢癌的恶性进展、侵袭转移有关。P38MAPK信号通路上调uPA的表达,通过降解ECM参与卵巢癌的侵袭、转移。本研究又发现uPA、AKT、ERK蛋白三者之间无明显相关性,提示AKT及ERK信号通路并不参与uPA蛋白表达的调控。

为进一步验证P38MAPK信号通路参与uPA的表达调控,本实验采用Western blot方法检测HO8910、HO-8910PM细胞系中uPA、P38MAPK蛋白的表达以及P38MAPK通路特异性阻断剂SB203580作用后二者的变化,结果显示SB203580以浓度依赖的方式降低uPA的表达,证明卵巢癌细胞中P38MAPK信号通路参与uPA表达。有研究证实了uPA基因启动子区有AP-1、SP-1等转录因子结合位点,P38MAPK信号通路活化可增强ATF-2转录因子的活性,而ATF-2可激活AP-1[13]。我们推测P38MAPK信号通路也可能通过活化转录因子AP-1引起uPA基因转录增强,uPA蛋白表达增多,从而促进卵巢癌的侵袭、转移。

综上所述,P38MAPK信号通路可能通过上调uPA的表达,促进卵巢癌的恶性进展及侵袭转移,但其具体作用位点尚不清楚。uPA、P38MAPK有望为卵巢癌早期诊断、评估预后提供依据,可能为肿瘤治疗开辟一条新途径。

参考文献
[1] Qin XL, Jing P, Zhao QM. Diagnosis and treatment advances in recyrrent ovarian cancer[J]. Zhong Liu Fang Zhi Yan Jiu, 2010, 37(2): 236-8. [秦晓黎, 金平, 赵全明. 复发性卵巢癌治疗进[J]. 肿瘤防治研究, 2010, 37(2): 236-8.]
[2] Liu B, Kuang AR. Genetic aAlterations in MAPK/ERK and PI3K/Akt signaling pathways and the generation, progression, diagnosis and therapy of thyroid cancer[J]. Sheng Wu Yi Xue Gong Cheng Xue Za Zhi, 2012, 29(6): 1221-5. [刘斌, 匡安仁. MAPK/ERK和PI3K/Akt信号通道的基因变异与甲状腺癌的发生发展及诊治[J]. 生物医学工程学杂志, 2012, 29(6): 1221-5.]
[3] Feng B, Xiong GY, Wang Y, et al. Significance of maspin and uPA expression in colon cancer[J]. Zhongguo Lin Chuang Yan Jiu, 2011, 24(10): 874-6. [冯波, 熊观瀛, 王芸, 等. 结肠癌组织中maspin及uPA基因的表达与临床意义[J]. 中国临床研究, 2011, 24(10): 874-6.]
[4] Wang YQ, Han DL, Bo AH, et al. Significances of EGFR, Survivin and uPA expression and their correlation[J]. Zhongguo Fu You Bao Jian, 2010, 25(35): 5297-9. [王永清, 韩德兰, 博爱华, 等. EGFR、Survivin和uPA在乳腺癌表达的意义及其相关性[J]. 中国妇幼保健, 2010, 25(35): 5297-9.]
[5] Cui TT, Xi SH. The relationship betwwen MAPK signal transduction pathway and cancer[J]. Shi Yong Zhong Liu Za Zhi, 2013, 28(5): 550-2. [崔婷婷, 席淑华. MAPK信号传导通路与肿瘤的发生[J]. 实用肿瘤杂志, 2013, 28(5): 550-2.]
[6] Dong H, Lin YP, Ying XX, et al. The expression of uPA and PA-1 in patients with breast cancer and their clinical significance[J]. Zhong Liu, 2013, 33(4): 361-7. [董欢, 林燕苹, 应学翔, 等. 乳腺癌组织中uPA和PAI-1的表达及其临床意义[J]. 肿瘤, 2013, 33(4): 361-7.]
[7] Uhrin P, Breuss JM. uPAR: a modulator of VEGF-induced angiogenesis[J]. Cell Adh Migr, 2013, 7(1): 23-6.
[8] Chen HF, Deng HY. Cross-talking betwween JAK/STAT3 and MAPK/ERK signaling transduction pathways on invasion and metastasis of the human breast cancer cells[J]. Zhong Liu Fang Zhi Yan Jiu, 2009, 36(4): 293-7. [陈红芳, 邓华瑜. JAK/STAT3和MAPK/ERK在乳腺癌细胞侵袭转移中的交互作用及意义[J]. 肿瘤防治研究, 2009, 36(4): 293-7.]
[9] Ge SX, Yao J, Ding ZX, et al. Experssion and relationship of ERβ and ERK1/2 in epithelial ovarian cancer tissues[J]. Zhonghua Zhong Liu Fang Zhi Za Zhi, 2013, 20(3): 206-10. [葛书霞, 姚姣, 丁朝霞, 等. 卵巢上皮性癌组织ERβ和ERK1/2表达及其相关性分析[J]. 中华肿瘤防治杂志, 2013, 20(3): 206-10.]
[10] Jia MQ, Chen ZY, Ling Y, et al. Key protein expression in the insulin-like growth factor-1 signal pathway involved in the resistance of ovarian cancer to cisplatin[J]. Zhongguo Zhong Liu Lin Chuang, 2014, 41(5): 286-90. [贾美群, 陈曾燕, 施玲燕, 等. IGF1信号通路IGF1 IGF1R及AKT在卵巢癌顺铂耐药中表达的研究[J]. 中国肿瘤临床, 2014, 41(5): 286-90.]
[11] Yong HY, Kim IY, Kim JS, et al. ErbB2-enhanced invasiveness of H-Ras MCF10A breast cells requires MMP-13 and uPA upregulation via p38 MAPK signaling[J]. Int J Oncol, 2010, 36(2): 501-7.
[12] Chou RH, Hsieh SC, Yu YL, et al. Fisetin inhibits migration and invasion of human cervical cancer cells by down-regulating urokinase plasminogen activator expression through suppressing the p38 MAPK-dependent NF-κB signaling pathway[J]. PLoS One, 2013, 8(8): e71983.
[13] Wang R, Li ZQ, Han X, et al. Integrin β3 and its ligand regulate the expression of uPA through p38 MAPK in breast cancer[J]. APMIS, 2010, 118(12): 909-17.