人肺癌细胞凋亡与p53、bcl-2、Bax的表达

临床与实验病理学杂志 2000年第1期第16卷 论　著—人体病理学

作者：彭雪艳　黄玫　杨邵敏　张波　廖松林

单位：（北京医科大学病理学系　100083）

关键词：肺肿瘤；细胞凋亡；p53；bcl-2；Bax

　　摘要　目的：探讨人肺癌组织细胞自发凋亡的发生，p53基因及凋亡相关基因bcl-2、Bax在肺癌组织中的表达及与肺癌细胞凋亡和生物学行为的关系。方法：用甲基绿-派诺宁染色检测50例肺癌组织切片中凋亡细胞，LSAB免疫组化法检测p53和Bax的蛋白表达，原位杂交方法检测bcl-2 mRNA的表达。结果：100%小细胞肺癌凋亡发生数10个/HPF，21%的肺鳞癌和15%的肺腺癌凋亡发生数＞10个/HPF。p53与bcl-2的表达与肺癌淋巴结转移之间有显著统计意义(P＜0.05)，p53的表达与bcl-2和Bax表达之间无统计学显著意义。结论：小细胞肺癌较肺鳞癌和肺腺癌更易于发生自发凋亡，肺癌组织中p53表达的改变并不一定伴有bcl-2和Bax表达的改变。

　　中图分类号　R734.2　　文献标识码　A

　　文章编号　1001-7399(2000)01-0034-04

The studies of apoptosis and expression of p53, bcl-2 and bax in human lung carcinoma

Peng Xueyan, Huang Mei,Yang Shaomin, Zhang Bo, Liao Songlin

　　(Dept of Pathol, Beijing Medical University,Beijing100083)

　　ABSTRACT　Purpose　To better understand the apoptosis, the expression of p53, bcl-2 and Bax in human lung carcinoma and the relationship between the expression and the biological behavior. Methods Fifty cases of human primary lung carcinomas were selected. The apoptosis, the protein expression of p53, Bax, and the mRNA expression of bcl-2 were detected using Methyl Green-Pyronine staining, immunohistochemistry,and in situ hybridization.Results The apoptosis numbers were more than 10/HPF in all 5 cases SCLC, only in 21% squamous cell carcinoma and 15% adenocarcinoma. There was significantly statistic difference between the expression of p53 protein and bcl-2 and the metastatic status of lymph node(P＜0.05),but no statistic difference between expressions of p53 protein, bcl-2 and Bax.Conclusion Apoptosis happens much easier in small cell lung cancer than in squamous cell carcinoma and adenocarcinoma. p53 protein overexpressions do not accompany changes in bcl-2 and Bax overexpression.

　　KEY WORDS　lung neoplasms;apoptosis; p53; bcl-2; bax; lung tumor

　　为了探讨细胞凋亡与肺癌生物学行为的关系及其凋亡调节基因p53、bcl-2、Bax的分子基础，我们选用50例人肺癌实体瘤标本对细胞凋亡、p53基因改变及其相关的凋亡调节基因bcl-2和Bax状况进行观察，并分析它们与肺癌的关系。

　　1　材料与方法

　　1.1　病例　华北煤炭医学院、河北省人民医院1990～1996年手术切除肺癌标本50例，其中鳞癌29例、腺癌13例、类癌3例、小细胞癌5例。病例资料包括年龄、性别、肿瘤大小、淋巴结转移情况。

　　1.2　甲基绿-派诺宁染色

　　1.2.1　染色步骤　切片常规脱蜡，梯度水化至蒸馏水，滴染液染片2 min，滤纸吸干多余染液，丙酮分化，二甲苯透明，中性树胶封片。

　　1.2.2　凋亡细胞的观察和统计分析　镜下见凋亡细胞为蓝紫色。计数每张切片5个高倍视野的凋亡细胞数，取其平均值，按凋亡数大于10个/HPF与小于10个/HPF分成两组。用四格表平均资料χ²检验分析其与肿瘤转移、肿瘤大小、性别间的关系。

　　1.2.3　免疫组化(LSAB法)　肺癌组织切片常规脱蜡至水，PBS洗，0.3% H₂O₂甲醇室温封闭15 min，PBS洗，枸橼酸缓冲液中95℃～98℃维持5～8 min，PBS洗，小牛血清1∶20在37℃条件下封闭20 min，Ⅰ抗4℃过夜，PBS冼，Ⅱ抗37℃ 30 min，PBS洗，Ⅲ抗37℃ 30 min，PBS洗，DAB显色。p53抗体是美国Dako公司的DO-7单克隆抗体(1∶100)。Bax抗体是美国Santa Cruz公司的多克隆抗体(1∶50)。以PBS代替一抗作为阴性对照。

　　1.2.4　原位杂交

　　1.2.4.1　bcl-2探针的制备　bcl-2质粒用Hind Ⅲ酶切、线性化，地高辛标记探针，反应体系为：5×Buffer 4 μl，DTT(100 mm)2 μl，Rnasin inhibitor 0.5 μl，rATP、rGTP、rCTP 4 μl(1体积rNTP,1体积水)，rUTP(100 μm)2.4 μl(预先将1 μl rUTP+24 μl DEPC水稀释)，线形模板0.1～1 μg,³²P-dUTP(10⁴ Bq)5 μl，T7 RNA酶1 μl，补水至50 μl，40℃水浴1 h。探针长为1.1 kb，浓度为50 ng/μl。

　　1.2.4.2　原位杂交步骤　切片脱蜡、水化，0.1 mol/L HCl室温15 min，PBS洗，蛋白酶K 100 mg/L 37℃ 10 min，PBS洗，4%多聚甲醛后固定10 min，PBS洗，放入冷乙醇80%，90%，100%脱水。滴加杂交液，42℃ 16～20 h。2×SSC洗30 min，0.2×SSC洗20 min，Dig-Buffer Ⅰ洗，滴加地高辛抗体(1∶500)，37℃ 30 min，Dig-Buffer Ⅰ洗，Dig-Buffer Ⅲ洗，NBT+BCIP显色，封片。以PBS代替探针作阴性对照。

　　1.2.5　p53，bcl-2，Bax表达的统计分析　用四格表χ²检验分析(EPI软件)p53，bcl-2，Bax与肿瘤大小，淋巴结转移，细胞凋亡，性别之间的关系。用配对资料χ²检验分析p53与bcl-2、p53与Bax之间的相互关系。

　　2　结果

　　2.1　临床及病理资料分析　50例肺癌病例，其中男性34例，女性16例，年龄28～65岁，平均46.5岁。肿瘤直径2.5～14 cm，局部淋巴结转移者24例。

　　2.2　肺癌组织细胞凋亡分析　用甲基绿-派诺宁染色法，阳性信号为紫蓝颜色(图1)。肺鳞癌29例中有6例细胞凋亡数大于10个/HPF，占21%，肺腺癌13例中有2例细胞凋亡数大于10个/HPF，约15%。小细胞肺癌5例都出现明显细胞凋亡。经χ²分析细胞凋亡与肿瘤大小、淋巴结转移、性别之间关系均无显著性差异(P＞0.05)。

　　2.3　肺癌p53表达分析　p53蛋白表达阳性信号为棕黄颜色，主要位于细胞核内(图2)，阳性率52%。p53蛋白阳性表达与肿瘤转移间有显著意义(P＜0.05)；与细胞凋亡数的多少及肿瘤大小(最大直径＞5 cm为界)和年龄之间差异无显著性(P＞0.05)；在26例p53表达阳性的肺癌中，鳞癌18例，占62%(18/29)；腺癌5例，39%(5/13)；无类癌；小细胞癌3例，60%(3/5)。类型之间差异无显著性(P＞0.05)。

　　2.4　肺癌bcl-2表达分析　用原位杂交方法检测50例肺癌中bcl-2 mRNA的表达，阳性信号为紫蓝颜色，位于细胞浆内，阳性率68%，与肿瘤转移之间有显著意义(P＜0.05，图3)，而bcl-2表达与肿瘤大小、细胞凋亡多少及性别 间均无显著意义；p53表达与bcl-2表达之间的配对资料χ²检验也未见显著意义。在17例Bax阳性的肺癌组织中，鳞癌9例，31%(9/29)；腺癌5例，38%(5/13)；类癌1例；小细胞癌2例，40%(2/5)。类型之间差异无显著性(P＞0.05)。

　　2.5　肺癌Bax表达分析　Bax表达阳性信号为棕黄颜色；位于细胞浆内(图4)，阳性率34%。Bax表达与肿瘤转移、肿瘤大小、细胞凋亡多少及性别关系用χ²检验结果差异均未见显著性(P＞0.05)。另外，p53表达与Bax表达之间的配对资料χ²检验分析也未见显著性意义。在17例Bax阳性的肺癌组织中，鳞癌9例，占31%(9/29)；腺癌5例，占38%(5/13)；类癌1例；小细胞癌2例，占40%(2/5)。类型之间差异无显著性(P＞0.05)。

表1　肺癌p53免疫组化结果

　　与无转移组相比^*P＜0.053　讨论

　　本实验中分析了50例人肺癌细胞凋亡与其生长，转移及组织学类型的关系。从细胞凋亡量的结果分析中可明显看到5例小细胞肺癌发生凋亡都较明显；肺鳞癌与腺癌则细胞凋亡只有21%和15%高于10/HF，大多病例细胞凋亡数只有3～5个/HPF。可知，细胞凋亡的多少与组织学类型有一定的关系，小细胞肺癌较易发生凋亡，而鳞癌与腺癌则不易发生凋亡。这与其临床上肺小细胞癌对化疗和放疗敏感性较高是相一致的。Meffitt^〔1〕认为此法与HE染色结果有很高的一致性。本试验中用此方法显示凋亡，可明显看到在较多样本凋亡检测时，方法简便，较HE染色背景浅，而较TUNEL方法，价廉很多，检测凋亡的结果基本一致(结果未给出)。

　　图1　人肺癌组织甲基绿-派诺宁染色显示凋亡细胞，紫蓝点为阳性信号。×200

　　图2　人肺癌组织p53免疫组化结果，棕黄色为阳性信号，位于胞核。×400

　　图3　人肺癌组织bcl-2原位杂交结果，阳性信号为紫蓝色，位于胞浆。×400

　　图4　人肺癌组织Bax免疫组化结果，阳性信号为棕黄色，位于胞浆。×400

　　p53基因突变是所有人类肿瘤研究中最常见的基因异常之一，它与临床的关系仍存在着争议^〔2，3〕。本实验通过50例肺癌p53蛋白的表达，发现阳性表达与肿瘤的转移有显著意义，表明p53的高表达与肺癌的恶性生长有一定关系，但p53表达与细胞自发凋亡间未见统计学意义。

　　地高辛标记的RNA探针检测肺癌中bcl-2的表达发现其阳性表达与肺癌细胞转移之间有显著差异，bcl-2的阳性表达与各组织学类型间没有显著的关系。与细胞凋亡数之间也无显著统计学差异。p53阳性表达与bcl-2表达之间的配对资料χ²分析也未见显著关系，也即p53阳性表达并不一定伴有bcl-2的表达改变。

　　Miyashita等^〔4〕等用免疫组化和免疫杂交的方法分析p53缺失的大鼠其bcl-2表达和Bax表达时看到，在前列腺上皮细胞及神经组织中p53缺失时bcl-2表达明显升高而Bax表达降低，但在p53缺失的这种鼠的肝脏、心脏、肺脏、骨骼肌组织中并无bcl-2表达增加，认为p53的缺失并不能引起体内所有组织的bcl-2都表达升高。

　　Bax表达阳性率与肺癌大小、淋巴结转移及细胞凋亡之间均未见显著差异；且p53与Bax之间配对资料χ²检验分析也未见显著差异。Zhan及Allday等^〔5，6〕将野生型p53导入细胞系后，见内源性p21蛋白表达明显增加，但Bax水平并无升高。Canman在1995年转染野生型p53的实验中也看到Bax水平并不依p53蛋白的升高而升高^〔7〕。虽然Miyashita和Keed分析bax序列时看到有p53结合位点^〔8〕，但Rowan等^〔9〕认为p53的表达只对Bax有修饰作用，并不引起Bax蛋白绝对量的增加。Bax的作用可能与不同细胞本身在体内的功能有关，它在不同细胞中可能具有促进或抑制作用，并且指出Bax在凋亡中的调节并不是p53诱导凋亡的唯一作用基因。Krajewski等^〔10〕分析了149例乳腺癌p53、bcl-2、Bax表达及其关系，见p53阳性表达与bcl-2阳性表达之间负相关，但p53表达与Bax表达之间无关。

　　本实验以人体肺癌组织为材料，分析了人肺癌中细胞凋亡与肿瘤生长、转移及组织学类型的关系和p53突变、bcl-2高表达、Bax表达与肺癌细胞凋亡及生长转移的关系，表明了细胞自发凋亡与细胞组织学类型有关，而Bax的表达未见与肺癌生物学行为之间有何关系，并且p53的改变并不一定伴有bcl-2及Bax变化。人肺癌实体瘤的结果与细胞系的结果并不一致，这可能表明人肺癌组织中癌基因变化更为复杂，受较多因素影响。

　　作者简介：彭雪艳，女，31岁，硕士，讲师

参考文献

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　　4，Miyashita T, Reed JC. bcl-2 oncoprotein blocks chemotherapy induced apoptosis in a human leukemia cell line. Blood,1993;81:151～157

　　5，Zhan Q, Fan S, Fornace AJ. Induction of bax by genetoxic stress in human cells correlates with p53 status. Oncogene,1994;9:3743～3751

　　6，　Allday MJ, Scinclair A, Farrell PJ. Epstein-Barr virus efficiently immortalized human B cells without neutralizing the function of p53. EMBO J,1995;14:1382～1391

　　7，Canman CE, Gilmer TM, Kastan MB. Growth factor modulation of p53 mediated growth arrest vesus apoptosis. Genes Dev, 1995;9:600～611

　　8，Miyashita T, Reed JC. Tumor suppressor p53 is a director transcriptional activator of the human bax gene. Cell，1995；80：293～299

　　9，Rowan S, Ludwig RL, Vousden KH. Specific loss of apoptotic but cell cycle arrest function in a human tumor derived p53 mutant. EMBO J,1996;15:827～838

　　10，Krajewski S, Thor AD, Reed JC. Analysis of Bax and bcl-2 expression in p53-immunopositive breast cancer. Clin Cancer Res,1997;3:199～208

收稿日期：1999-07-28　修回日期：1999-10-18