缺氧微环境对垂体腺瘤侵袭性变化的影响

论文摘要

研究背景垂体腺瘤是是临床常见的颅内肿瘤,约占颅内所有肿瘤的10%-15%,绝大多数呈组织学良性表现。但仍有一部分垂体肿瘤常向鞍上、鞍旁和海绵窦内生长并侵及毗邻的硬脑膜,呈侵袭性生长,导致手术完全切除困难,术后容易复发。其侵袭机制产生的原因,目前仍不甚明了。缺氧是实体性肿瘤的基本特征之一,肿瘤在缺氧状态下可通过诱导多种细胞因子的表达促进自身的生长和转移。HIF-1是近年发现的一个普遍存在于人和哺乳动物细胞内的缺氧应答调控因子,在调控缺氧诱导的基因表达方面起着重要作用,并与肿瘤的侵袭性和转移密切相关。目前研究表明,消化系统、泌尿系统、呼吸系统等部位的实体性肿瘤以及神经系统胶质瘤、脑膜瘤中均有HIF-1蛋白表达,其表达程度与肿瘤的恶性行为及侵袭性存在密切的关系。但是HIF-1在垂体腺瘤中的表达情况目前仅有个别报道,且其与垂体腺瘤的分级及侵袭性的关系尚不明了。目前研究发现,VEGF、MMP-2的基因产物在垂体腺瘤中有稳定表达,并且和垂体腺瘤侵袭性的产生密切相关。VEGF是高度特异性的促血管内皮细胞生长的因子,能够促进内皮细胞的分裂、增殖、迁移,并可诱导内皮细胞产生纤维蛋白激活物和胶原酶,使得基底膜降解和细胞外基质重构,从而形成新生血管的管腔和新的基膜,有利于肿瘤细胞脱落进入血管而转移或向周围扩散,为肿瘤浸润转移创造条件。由于VEGF具有对内皮细胞高效特异的靶向特点,因而在肿瘤新生血管形成中起关键的启动作用。此外,肿瘤对周围组织的侵袭,还需要具备降解细胞外基质和细胞基底膜的能力,这样才能使肿瘤细胞向局部浸润和转移,否则肿瘤组织仅表现为局部膨胀性生长,对周围组织的影响为压迫而非浸润。在上述过程中,肿瘤细胞产生的MMPs发挥了重要作用。缺氧时,HIF-1调控VEGF、MMP-2 mRNA和蛋白的表达及增加其稳定性在许多肿瘤细胞中已经得到证实,但在垂体腺瘤中是否也存在这种调控目前尚不得而知。因此,本研究就从肿瘤缺氧这一常见的病理生理变化的角度,探讨缺氧微环境对垂体腺瘤侵袭性改变的作用机制。第一部分:HIF-1α在垂体腺瘤中的表达及与垂体腺瘤侵袭性的关系目的通过对非侵袭性和侵袭性垂体腺瘤组织中缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）mRNA和蛋白表达水平的检测,以及HIF-1α蛋白表达与肿瘤大小,分级之间的相关性分析,探讨HIF-1α与垂体腺瘤侵袭性的关系。方法42例垂体腺瘤标本分为侵袭组和非侵袭组,其中侵袭组27例,非侵袭组15例;对照组正常脑组织5例。逆转录聚合酶链反应（RT-PCR）检测HIF-1αmRNA的表达,比较侵袭组和非侵袭组垂体腺瘤之间HIF-1αmRNA表达水平的差异;western blot和免疫组化染色检测HIF-1α蛋白的表达,分别比较垂体腺瘤组和正常对照组之间以及侵袭组和非侵袭组垂体腺瘤之间HIF-1α蛋白表达水平的差异。分析HIF-1α蛋白表达与垂体腺瘤影像学分级、大小以及侵袭性的关系。结果RT-PCR结果显示,HIF-1αmRNA的表达水平在侵袭组与非侵袭组之间未见显著性差异（t=1.041,P＞0.05）。western blot结果显示,HIF-1α蛋白在垂体腺瘤中有明显表达。免疫组化阳性率比较,垂体腺瘤组HIF-1α蛋白的表达较正常对照组显著增加（x2=16.31,P＜0.01）;侵袭组垂体腺瘤HIF-1α蛋白的表达较非侵袭性组显著增高（x2=9.147,P＜0.01）;HIF-1α蛋白在Hardy-Wilson分级为Ⅲ+Ⅳ级的垂体腺瘤中的阳性率显著高于Ⅰ+Ⅱ级（x2=5.56,P＜0.05）;HIF-1α蛋白在最大直径大于30mm的垂体腺瘤中阳性率显著高于最大直径小于30mm者（x2=4.89,P＜0.05）;Spearman等级相关分析显示,HIF-1α蛋白的表达与垂体腺瘤的大小呈正相关（r=0.397,P＜0.01）。结论HIF-1α作为一种缺氧时活化的核转录调控因子,在垂体腺瘤中mRNA和蛋白的表达均出现增强,并且HIF-1α蛋白的表达与垂体腺瘤的大小、分级以及侵袭性均存在着正相关性。在侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤之间HIF-1αmRNA表达的无差异和蛋白表达的显著性差异表明,缺氧对HIF-1α蛋白的表达调控主要发生在转录后水平。第二部分HIF-1α、VEGFmRNA及蛋白的表达与垂体腺瘤侵袭性的关系目的通过对垂体腺瘤组织中HIF-1α和血管内皮细胞生长因子（VEGF）mRNA表达水平的检测,以及对侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤组织中HIF-1α、VEGF蛋白表达、微血管密度之间进行比较和相关性分析,探讨HIF-1α、VEGF的表达与垂体腺瘤血管生成和侵袭性之间的关系。方法42例垂体腺瘤手术标本分为侵袭组和非侵袭组,其中侵袭组27例,非侵袭组15例;RT-PCR检测HIF-1α和VEGFmRNA的表达,分别分析二者在侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤之间的表达情况并进行相关性分析;免疫组化检测垂体腺瘤标本中HIF-1α和VEGF蛋白的表达,分析二者在侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤之间的表达情况并进行相关性分析;以FⅧ因子染色标记微血管内皮细胞,并对其在垂体腺瘤中的表达情况以及和VEGF表达的相关性进行分析。结果1.HIF-1αmRNA在侵袭组垂体腺瘤中的表达水平与非侵袭组相比,无显著性差异（t=1.041,P＞0.05）;VEGFmRNA在侵袭组垂体腺瘤中的表达较非侵袭组显著增高,差别有统计学意义（t=2.416,P＜0.05）。2.侵袭组垂体腺瘤中HIF-1α蛋白表达的阳性率和VEGF蛋白表达的阳性率均高于非侵袭组,差异有显著性（x2=9.147,P＜0.01和x2=5.401,P＜0.05）:3.Spearman等级相关性分析显示,非侵袭组垂体腺瘤中HIF-1α和VEGF蛋白表达之间无相关性（r=0.500,P＞0.05）;侵袭组垂体腺瘤中HIF-1α和VEGF蛋白表达呈正相关（r=0.436,P＜0.05）。4.Pearson相关性分析显示,非侵袭组垂体腺瘤HIF-1αmRNA和VEGFmRNA表达之间无相关性（r=0.852,P＞0.05）;侵袭组垂体腺瘤HIF-1αmRNA和VEGFmRNA表达之间呈正相关（r=0.890,P＜0.05）。5.微血管密度在非侵袭组和侵袭组垂体腺瘤中比较差异有显著性（t=4.407,P＜0.01）,VEGF蛋白的表达与MVD之间呈正相关（r=0.785,P＜0.01）。结论VEGF和MVD在非侵袭性和侵袭性垂体腺瘤中的表达存在差异,二者可作为判断垂体腺瘤侵袭性的指标。在垂体腺瘤尚未发展至侵袭性阶段时,多种因素共同调节VEGF的表达,促进肿瘤的血管生成,随着肿瘤的生长,HIF-1α成为调控VEGF表达的主要因素,并与垂体腺瘤的侵袭性密切相关,HIF-1αmRNA和蛋白表达的增加是垂体腺瘤侵袭性改变的一个重要原因。“缺氧→HIF-1α→VEGF→肿瘤新生血管形成”这一调节通路可能是垂体腺瘤侵袭性产生的重要机理之一。第三部分HIF-1、MMP-2mRNA和蛋白的表达与垂体腺瘤侵袭性的关系目的通过对垂体腺瘤组织中HIF-1α和基质金属蛋白酶-2（MMP-2）mRNA表达水平的检测,以及侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤组织中HIF-1α、MMP-2蛋白表达、微血管密度之间的比较及相关性分析,探讨HIF-1α和MMP-2的表达在垂体腺瘤破坏细胞外基质促进血管形成中的作用机制,并探讨二者和垂体腺瘤侵袭性产生的内在关系。方法42例垂体腺瘤手术标本分为侵袭组和非侵袭组,其中侵袭组27例,非侵袭组15例;RT-PCR检测HIF-1α和MMP-2mRNA的表达水平,分别分析二者在侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤之间的表达情况并进行相关性分析;免疫组化检测垂体腺瘤标本中HIF-1α和MMP-2蛋白的表达,分析二者在侵袭性和非侵袭性垂体腺瘤之间的表达情况并进行相关性分析;同时对MMP-2和垂体腺瘤微血管密度的相关性进行分析。结果1.侵袭组垂体腺瘤中HIF-1αmRNA的表达水平与非侵袭组比较,无显著性差异（t=1.041,P＞0.05）;MMP-2mRNA在侵袭组垂体腺瘤中的表达水平较非侵袭组显著增高,差异有统计学意义（t=0.757,P＜0.01）。2.侵袭组垂体腺瘤中HIF-1α蛋白表达的阳性率和MMP-2蛋白表达的阳性率均高于非侵袭组,差异均有显著性（x2=9.147,P＜0.05和x2=4.747,P＜0.05）。3.Pearson相关性分析显示,非侵袭组和侵袭组垂体腺瘤中HIF-1αmRNA和MMP-2mRNA表达之间均无相关性（r=0.371,P＞0.05和r=0.746,P＞0.05）。4.Spearman等级相关性分析显示,非侵袭组和侵袭组垂体腺瘤中HIF-1α和MMP-2蛋白表达之间均呈正相关（r=0.866,P＜0.01和r=0.478,P＜0.05）。5.垂体腺瘤中MMP-2的表达与MVD之间呈正相关（r=0.611,P＜0.05）。结论1.垂体腺瘤组织中同时存在HIF-1α和MMP-2蛋白的表达。2.HIF-1α和MMP-2蛋白在非侵袭性和侵袭性垂体腺瘤中的表达均存在显著性差异。3.MMP-2和MVD在非侵袭性和侵袭性垂体腺瘤中的表达存在差异,二者可作为判断垂体腺瘤侵袭性的指标。4.在非侵袭性和侵袭性垂体腺瘤中,HIF-1α和MMP-2之间在mRNA水平无相关性,而在蛋白水平存在相关性,表明HIF-1α在转录后水平调控MMP-2在垂体腺瘤中的表达。5.“缺氧→HIF-1α→MMP-2→肿瘤细胞ECM屏障突破”这一调节通路可能是垂体腺瘤侵袭性产生的重要机制之一。综上所述,本研究结论如下:1.HIF-1α蛋白和HIF-1αmRNA在垂体腺瘤中有明显表达。2.HIF-1α蛋白的表达程度与垂体腺瘤的大小呈正相关。3.垂体腺瘤组织中存在VEGF和MMP-2蛋白的表达,二者可以作为判断垂体腺瘤侵袭性的指标。4.侵袭性垂体腺瘤中,VEGF蛋白的表达受HIF-1α的调控。“肿瘤缺氧→HIF-1α→VEGF→肿瘤新生血管形成”这一调节通路可能是垂体腺瘤侵袭性产生的机制之一。5.垂体腺瘤中,“肿瘤缺氧→HIF-1α→MMP-2→肿瘤细胞ECM屏障突破”这一调节通路可能是垂体腺瘤侵袭性产生的机制之一。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 目录
• 缩略词
• 第一部分 HIF-1α在垂体腺瘤中的表达及与垂体腺瘤侵袭性的相关关系
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 附图
• 讨论
• 第二部分 HIF-1α、VGEFmNRA及蛋白的表达与垂体腺瘤侵袭性的关系
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 附图
• 讨论
• 第三部分 HIF-1、MMP-2mRNA和蛋白的表达与垂体腺瘤侵袭性的关系
• 前言
• 材料和方法
• 结果
• 附图
• 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述一
• 综述二
• 致谢
• 攻读学位期间主要研究成果