胃癌微環(huán)境和膠原重構(gòu)的特點及膠原受體DDR2對胃癌生長和侵襲的影響.pdf

1、胃癌是世界范圍內(nèi)發(fā)病率列第四位的惡性腫瘤，居腫瘤相關(guān)死因的第三位。盡管胃癌的治療在近年來取得了較大進(jìn)展，患者的預(yù)后仍然較差，5年總體生存率僅為29.6％。預(yù)后評估在確定胃癌治療方案時具有重要作用，對預(yù)后較差的患者宜采用較激進(jìn)的治療方案，以最大限度地清除腫瘤，延長患者生存期;而對預(yù)后較好的患者，治療方式則不宜過于激進(jìn)，以避免過度治療。在胃癌預(yù)后評估方面，目前使用最廣泛的是TNM分期，該指標(biāo)包含腫瘤侵犯深度（T分期）、淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移（N分期）和

2、遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移（M分期）三個方面，是最重要的預(yù)后指標(biāo)。然而，即使TNM分期完全相同的胃癌患者，其預(yù)后也不盡相同，甚至可能存在較大差異。因此，尋找新的胃癌預(yù)后指標(biāo)具有十分重要的意義。
　　以往的胃癌預(yù)后指標(biāo)，包括TNM分期在內(nèi)，多為反映癌細(xì)胞生物行為的指標(biāo)。而腫瘤組織除了由癌細(xì)胞構(gòu)成的實質(zhì)以外，還包含一定量的間質(zhì)成分。腫瘤間質(zhì)形成腫瘤細(xì)胞賴以生存的微環(huán)境，對腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移方面具有重要影響。因此，反映腫瘤間質(zhì)或微環(huán)境特點的某些指標(biāo)也

3、可能用于胃癌預(yù)后的評估。腫瘤間質(zhì)比率(TSP，tumor stroma percentage)和Klintrup-M(a)kinen分級（KM分級）是近年來受到較多關(guān)注的兩個腫瘤微環(huán)境相關(guān)的預(yù)后指標(biāo)。其中TSP反映腫瘤間質(zhì)在腫瘤組織中所占的比率（百分比），而KM分級通過衡量腫瘤侵襲前沿炎細(xì)胞浸潤數(shù)量來反映腫瘤微環(huán)境內(nèi)炎癥反應(yīng)的程度，KM分級越高則炎癥反應(yīng)程度越顯著。既往研究發(fā)現(xiàn)，上述兩個指標(biāo)可較好地用于對某些腫瘤預(yù)后的評估。有學(xué)者進(jìn)一步

4、將TSP和KM分級結(jié)合起來，提出了一個新的評估腫瘤微環(huán)境的指標(biāo)——Glasgow微環(huán)境評分(Glasgow microenvironment score，GMS)。在該評分系統(tǒng)中，高KM分級定義為0分（無論TSP如何），低KM分級/低TSP為1分，低KM/高TSP為2分。研究證實，GMS的預(yù)后價值較高，明顯優(yōu)于單一的TSP或KM分級。然而，GMS在胃癌能否成為評估預(yù)后有用指標(biāo)，目前尚不清楚。
　　目的：
　　在本研究中，我們

5、考察了GMS與胃癌患者生存期的關(guān)系，提出胃癌存在兩種典型的腫瘤微環(huán)境:炎癥性微環(huán)境和促纖維增生性微環(huán)境。其中，具有炎癥性微環(huán)境的病例預(yù)后較好，而促纖維增生性微環(huán)境與胃癌的快速進(jìn)展密切相關(guān)，此類患者預(yù)后極差。促纖維增生性微環(huán)境的一個重要特點在于富含大量膠原纖維，而迄今尚不清楚胃癌微環(huán)境中膠原纖維發(fā)生了何種病理改變，膠原纖維對胃癌細(xì)胞的生物行為有何影響也缺乏研究。我們進(jìn)而以膠原纖維為對象，探討了膠原纖維含量與胃癌預(yù)后的關(guān)系，從質(zhì)和量的角度系

6、統(tǒng)闡述了胃癌組織內(nèi)膠原重構(gòu)的特征以及膠原纖維的構(gòu)筑表型，并檢測了膠原對胃癌侵襲和增殖的影響。同時，由于膠原纖維位于細(xì)胞外，其對細(xì)胞的影響需通過細(xì)胞表面的膠原受體發(fā)揮作用，而盤狀結(jié)構(gòu)域受體2(DDR2，discoidin domain receptor2)是一種重要的膠原受體，有關(guān)DDR2在胃癌中的作用和意義尚缺乏研究。本課題繼而通過三維立體培養(yǎng)，模擬含Ⅰ型膠原的腫瘤微環(huán)境，初步探討了DDR2對胃癌細(xì)胞增殖和侵襲的影響，明確其在胃癌進(jìn)展中

7、的意義。
　　方法和結(jié)果:
　　1.基于組織形態(tài)學(xué)觀察評估225例胃癌的GMS，其中32例為GMS0分，111例為GMS1分，82例為GMS2分。GMS0分的患者其5年OS和DFS分別為78.1％和62.5％，顯著高于GMS1分者（5年OS:54.1％;5年DFS:45.9％），而GMS2分的患者預(yù)后最差，其5年OS和DFS均為24.4％。采用Cox多因素回歸分析發(fā)現(xiàn)，GMS是胃癌的獨立預(yù)后因素。
　　2.免疫組織化學(xué)

8、染色顯示，GMS0分的胃癌更易于出現(xiàn)錯配修復(fù)基因表達(dá)缺失(P=0.042)，癌細(xì)胞表達(dá)PD-L1的陽性率更高(P=0.030);顯色原位雜交提示，GMS0分的胃癌伴有EB病毒感染的幾率也更高（P=0.037）。
　　3.免疫組織化學(xué)染色顯示，GMS2分的胃癌含有更多的腫瘤相關(guān)纖維母細(xì)胞(P＜0.001);苦味酸-天狼星紅染色和雙光子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，GMS2分的胃癌組織內(nèi)膠原纖維更為豐富（P＜0.001），其成熟度也明顯更低。

9、>　　4.對TCGA數(shù)據(jù)庫中155例胃癌評估GMS后，進(jìn)行mRNA表達(dá)譜聚類分析，發(fā)現(xiàn)GMS0分的胃癌有282個基因高表達(dá)，其中涉及炎癥相關(guān)信號通路的基因最為多見;GMS2分的胃癌有1589個基因高表達(dá)，高表達(dá)基因主要是涉及細(xì)胞-細(xì)胞以及細(xì)胞-ECM之間相互作用的基因。
　　5.查詢網(wǎng)絡(luò)公共數(shù)據(jù)庫(Kaplan-Meier Plotter)發(fā)現(xiàn)，胃癌組織中Ⅰ型膠原的mRNA表達(dá)水平與胃癌的總體生存密切相關(guān)（P＜0.001），表達(dá)水

10、平越高患者預(yù)后越差。而對225例胃癌Ⅰ型膠原的含量評估后也證實，富含膠原的胃癌5年-OS及5年-DFS率更低(P＜0.001)。體外侵襲實驗發(fā)現(xiàn)，增加Ⅰ型膠原濃度可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的侵襲;動物實驗發(fā)現(xiàn)，增加Ⅰ型膠原的濃度可促進(jìn)裸鼠胃癌皮下移植瘤的生長。
　　6.胃癌組織中存在明顯的膠原重構(gòu)現(xiàn)象，包括膠原纖維的含量明顯增加以及成熟度下降;同時，膠原纖維的形態(tài)發(fā)生明顯改變:其直徑更為粗大，彎曲度下降，嗜酸性下降，致密度增加。
　　7

11、.膠原纖維的相關(guān)參數(shù)，無論是反映單條纖維結(jié)構(gòu)的參數(shù)（長度、寬度、直度），還是反映一組纖維的組織特點的參數(shù)（排列值、密度），在胃癌組織中均明顯上升。同時，膠原纖維的長度、寬度和密度與患者的預(yù)后密切相關(guān)，其中寬度的預(yù)后價值最大。
　　8.膠原受體DDR2可表達(dá)于胃癌細(xì)胞，表達(dá)量與預(yù)后密切相關(guān)，其中表達(dá)量較低的患者預(yù)后較差，但DDR2表達(dá)不是獨立的預(yù)后因素。同時，癌細(xì)胞DDR2低表達(dá)的胃癌，間質(zhì)中Ⅰ型膠原的含量明顯更高。
　　9.

12、在Ⅰ型膠原微環(huán)境中進(jìn)行三維培養(yǎng)時，下調(diào)胃癌細(xì)胞DDR2的表達(dá)可提高其克隆形成率，并促進(jìn)癌細(xì)胞的增殖和侵襲，而上調(diào)DDR2表達(dá)后，胃癌細(xì)胞的增殖和侵襲明顯被抑制。
　　10.裸鼠皮下移植瘤實驗發(fā)現(xiàn)，下調(diào)胃癌細(xì)胞DDR2的表達(dá)后，成瘤率明顯增加，且移植瘤體積明顯增大;而上調(diào)DDR2表達(dá)后，移植瘤生長被抑制。
　　結(jié)論:
　　1.GMS可作為胃癌預(yù)后評估的有用指標(biāo)。胃癌存在兩類典型的腫瘤微環(huán)境:炎癥性微環(huán)境和促纖維增生性微環(huán)

13、境。具有炎癥性微環(huán)境的胃癌預(yù)后較好，PD-L1表達(dá)陽性率和EB病毒感染率更高，也更易于出現(xiàn)錯配修復(fù)基因的表達(dá)缺失;具有促纖維增生性微環(huán)境的胃癌含有豐富的腫瘤相關(guān)成纖維細(xì)胞和大量膠原纖維，預(yù)后較差。
　　2.Ⅰ型膠原纖維可促進(jìn)胃癌的生長和侵襲，其含量與胃癌預(yù)后密切相關(guān)。同時，胃癌間質(zhì)中的膠原纖維發(fā)生了明顯的重構(gòu)，表現(xiàn)為含量的增加（量變）和成熟度的降低（質(zhì)變），其形態(tài)和構(gòu)筑特點（膠原纖維的長度、寬度、直度、密度和排列）也發(fā)生了明顯的變