GLUT1與MCT1在直腸癌組織中的表達及意義

趙盼 周虹 武劍

結(jié)直腸癌是較為常見的消化道惡性腫瘤之一[1]。研究發(fā)現(xiàn)，隨著人們飲食習(xí)慣的改變及生活水平的提高，結(jié)直腸癌病死率及發(fā)病率逐年上升[2]。在結(jié)直腸癌發(fā)病過程中腫瘤的侵襲和增殖起到了重要作用，但目前這一作用的機制尚未完全明了[4]。本研究旨在探討葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白 1（glucose transporter 1 ，GLUT1）和單羧酸轉(zhuǎn)運蛋白 1（mono-carboxylate transporters 1，MCT1）的表達在直腸癌發(fā)生、發(fā)展過程中的作用及臨床意義，現(xiàn)報道如下。

1 對象和方法

1.1 對象 選取2014年3月至2016年6月在本院外科進行手術(shù)切除并經(jīng)病理檢查確診為直腸癌75例患者的石蠟組織標本（直腸癌組），其中男43例，女32例，年齡 36～72（45.1±6.31）歲；TNM 分期：Ⅰ期 21 例，Ⅱ期 34例，Ⅲ期20例；手術(shù)前均未進行相關(guān)抗癌治療。另擇在本院進行直腸鏡活檢的32例正常腸上皮組織作為對照（對照組），其中男 18例，女 14例，年齡 33～55（42.6±7.23）歲。兩組對象性別、年齡比較差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（均P＞0.05）。

1.2 試劑與耗材 GLUT1兔抗人多克隆抗體購自英國Abcam公司，MCT1兔抗人多克隆抗體購自英國Abcam公司，鼠抗兔HRP單克隆抗體購自美國R&D生物科技公司，DAB顯色試劑盒購自武漢博士德生物公司，PBS緩沖液購自上海生工生物，二甲苯、雙氧水、無水乙醇以及樹膠等其他化學(xué)試劑均購自北京國藥集團化學(xué)試劑有限公司，石蠟切片機購自德國徠卡公司（型號Leica-RM2135），顯微鏡購自日本 OLMPUS（型號 BX60）。

1.3 方法

1.3.1 免疫組化染色 107例標本均經(jīng)3.7%中性甲醛固定，常規(guī)石蠟包埋，4μm連續(xù)切片。常規(guī)HE染色，光鏡觀察。所有樣本進行免疫組化EnVision法標記，二氨基聯(lián)苯胺（DAB）顯色，操作按說明書進行。

1.3.2 免疫組化結(jié)果判定 GLUT1和MCT1陽性細胞的染色定位于細胞質(zhì)或細胞膜；顯微鏡下觀察并計算GLUT1和MCT1陽性細胞占總細胞數(shù)的比例，≤10%為表達陰性，＞10%為表達陽性。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理 采用SPSS21.0統(tǒng)計軟件，計量資料以表示，組間比較采用t檢驗；計數(shù)資料以百分率表示，組間比較采用χ2檢驗。直腸癌的進展與GLUT1和MCT1陽性表達率的關(guān)系采用Cohran-Armitage趨勢檢驗。相關(guān)性分析采用Pearson相關(guān)。P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組GLUT1和MCT1表達的比較 見表1、插頁圖1-2。

圖1 GLUT1免疫組化染色結(jié)果（a：直腸癌組，b：對照組；×100）

圖2 MCT1免疫組化染色結(jié)果（a：直腸癌組，b：對照組；×100）

表1 兩組GLUT1和MCT1表達的比較[例（%）]

由表1可見，兩組GLUT1、MCT1陽性表達率差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（均P＜0.05）。

2.2 GLUT1、MCT1表達與TNM分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系 見表2。

表2 GLUT1、MCT1表達與TNM分期及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的關(guān)系[例（%）]

由表2可見，在TNM分期各期患者中GLUT1、MCT1陽性表達率差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=9.252、9.744，P＜0.05或 0.01）。隨著直腸癌的進展，GLUT1和MCT1陽性表達率均呈上升趨勢（Z=2.969、3.109，均P＜0.01）。淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移情況在GLUT1、MCT1陽性表達率比較差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（χ2=6.460、9.316，P＜0.05或0.01）。

2.3 GLUT1與MCT1在直腸癌組織中表達的關(guān)系 見表3。

表3 GLUT1與MCT1在直腸癌組織中表達的關(guān)系（例）

對GLUT1及MCT1均陽性的42例患者直腸癌組織進一步分析發(fā)現(xiàn)，GLUT1表達水平與MCT1表達水平呈線性正相關(guān)（r=0.639，P＜0.05），見圖 3。

圖3 直腸癌組織中GLUT1與MCT1陽性表達的散點圖

3 討論

直腸癌是臨床上最常見的惡性腫瘤之一，在世界范圍內(nèi)其病死率及發(fā)病率呈上升趨勢，嚴重影響人類的健康與生命，其死因主要是出現(xiàn)化療耐藥和發(fā)生侵襲轉(zhuǎn)移[5]，直腸癌侵襲轉(zhuǎn)移機制涉及到多種抑癌基因及癌基因的表達異常[6]。由于發(fā)病隱匿，直腸癌大多數(shù)患者確診時即為晚期，綜合治療方法以放化療為主，療效較差。為提高直腸癌患者的總生存期，關(guān)鍵是要尋找新的治療手段[7]，抑制惡性腫瘤的侵襲和增殖。惡性腫瘤難治愈的根本原因即是其生物學(xué)特性：侵襲和增殖[8]。哺乳動物葡萄糖跨膜轉(zhuǎn)運的主要載體是GLUT1，促進細胞代謝和葡萄糖向細胞內(nèi)擴散，腫瘤細胞增殖需要上調(diào)GLUT1的表達，以增加葡萄糖的攝取來滿足能量要求[9]。研究顯示，促使腫瘤體積增大，腫瘤細胞的分化、生長及變異需要GLUT1的過度表達來支持。也有報道表明，GLUT1的表達與腎癌、非小細胞肺癌、肝癌等惡性腫瘤發(fā)生、發(fā)展及淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有著重要關(guān)系[10]。徐培生等[12]在大腸癌細胞GLUT1的表達中發(fā)現(xiàn)，GLUT1通過增加腸癌細胞對葡萄糖的吸收，促進腫瘤的發(fā)展，并且其表達水平與腸癌的發(fā)生、發(fā)展呈正相關(guān)；梁輝等[10]在肝癌細胞的研究中發(fā)現(xiàn)，GLUT1在肝癌細胞中高表達，并且通過缺氧誘導(dǎo)因子-1α參與腫瘤的增殖、侵襲等過程。

本研究發(fā)現(xiàn)在75例直腸癌組織中，GLUT1的陽性表達率高達78.67%，而在32例對照組患者腸組織中，GLUT1的陽性表達率僅為3.13%，差異顯著，提示直腸癌的發(fā)生可能與GLUT1的表達有關(guān)；隨著直腸癌TNM分期的增加，GLUT1在腸癌組織中的表達率也逐漸升高，在Ⅲ期和Ⅳ期的直腸癌細胞中，GLUT1陽性表達率高達95.0%，而在Ⅰ期直腸癌患者中，其GLUT1陽性表達率僅為57.12%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；在75例直腸癌患者中發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移18例，其中GLUT1表達17例，占比高達94.44%；而在未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的47例直腸癌患者中GLUT1表達僅42例，占比為73.68%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，表明GLUT1的表達可能與直腸癌患者淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移相關(guān)。

研究已證實，腫瘤組織主要依靠糖酵解供能，在細胞內(nèi)糖酵解產(chǎn)生大量乳酸，為不影響酵解反應(yīng)的速度及方向，MCT1需立刻將其從細胞中轉(zhuǎn)出，否則乳酸在細胞內(nèi)堆積可酸化細胞，使細胞死亡[13]。MCT1的研究熱點目前主要集中在腫瘤細胞的能量代謝方面，有研究報道稱MCT1在結(jié)腸癌、乳腺癌、肺癌、胃癌以及其他腫瘤中均可檢測到高水平表達[14]。Ritzhaupt等[16]首先在結(jié)腸癌中報道了MCT1的表達呈下降缺失；然而Pinheiro等[16]的研究表明，與正常組織相比，MCT1在結(jié)腸癌中存在高表達，這可能與腫瘤細胞的乳酸轉(zhuǎn)運有關(guān)。在非小細胞肺癌中，朱超男等[18]檢測到MCT1的高表達，并且其表達水平與肺癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移有關(guān)；在對宮頸癌以及病變程度不同的宮頸組織研究發(fā)現(xiàn)，宮頸癌組MCT1陽性表達率高于宮頸病變組，而宮頸病變組MCT1的陽性表達率高于正常對照組，并且隨著病變程度的加深，MCT1的陽性表達率逐漸升高，表明MCT1在宮頸組織中的表達與宮頸組織病變以及癌癥的發(fā)展密切相關(guān)[19]。

同樣在75例直腸癌組織中，檢測到 MCT1的陽性表達率高達62.67%，而在32例正常腸組織中，MCT1的陽性表達率僅為6.25%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，表明MCT1的表達可能與直腸癌的發(fā)生相關(guān)；隨著直腸癌TNM分期的加深，MCT1在直腸癌組織中的陽性表達率也逐漸升高，在Ⅲ期和Ⅳ期的直腸癌組織中，MCT1陽性表達率高達85.0%，而在Ⅰ期直腸癌患者中，其MCT1陽性表達率僅為38.10%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義；在有淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的18例直腸癌患者中，MCT1陽性表達15例，占83.33%；而在未發(fā)生淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的57例直腸癌患者中MCT1陽性表達僅32例，占68.09%，差異有統(tǒng)計學(xué)意義，表明MCT1的表達可能與淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移相關(guān)。在42例MCT1與GLUT1均陽性表達的直腸癌組織中，MCT1與GLUT1的表達水平呈線性相關(guān)，表明兩者在直腸癌的發(fā)展過程中存在協(xié)同作用，共同參與了腫瘤的發(fā)展、侵襲過程。

綜上所述，直腸癌患者組織中GLUT1與MCT1存在顯著高表達，并且隨著腫瘤的惡化以及轉(zhuǎn)移，其表達水平逐漸升高。此外，GLUT1與MCT1的表達水平在直腸癌患者組織中呈顯著正相關(guān)，提示著兩者在疾病發(fā)生、發(fā)展過程中可能存在一定的協(xié)同作用，共同發(fā)揮生理功能，為進一步對腸癌患者進行臨床治療提供了實驗支持和理論依據(jù)。