STAT3及其多态性在HPV16所致宫颈癌发生过程中的作用研究
莫小亮 覃桂荣 蒋晓莉 周卓琳 袁 媛
广西医科大学第一附属医院计划生育病区,广西南宁 530021
[摘要]目的 探究转录活化子3(STAT3)及其基因多态性在人乳头状瘤病毒16(HPV16)感染所致宫颈癌发生过程中的作用。方法 抽取2015年1月~2017年12月广西医科大学第一附属医院收治的40 例慢性宫颈炎患者、27 例宫颈上皮内瘤变患者及17 例宫颈癌患者作为研究对象,另外收集10 名健康体检者的样本资料,采用聚合酶链反应(PCR)-反向点杂交法、免疫组化检测HPV16 E6 蛋白,PCR 法检测STAT3 表达水平,PCR-制片段长度多态性(RFLP)检测STAT3 基因C1697G 多态性,对结果进行比较分析。结果 宫颈癌患者的E6 蛋白阳性表达率高于慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变患者,差异有统计学意义(P<0.05)。宫颈癌患者的STAT3 阳性表达率高于慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变患者,差异有统计学意义(P<0.05)。宫颈癌、慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变患者的G/G 型、C/C型占比比较,差异有统计学意义(P<0.05);宫颈癌、慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变患者的G/C 型占比比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 STAT3 与HPV16 所致宫颈癌发生联系紧密,提示STAT3 和HPV16 在宫颈癌病变发生和发展过程中发挥重要作用。
[关键词]转录活化子3;人乳头状瘤病毒16;E6;宫颈癌;发生过程
女性生殖系统常见一类恶性肿瘤为宫颈癌,疾病发病率仅次于乳腺癌,位居女性恶性肿瘤第二位。近些年来,宫颈癌疾病呈现上升及年轻化趋势,成为威胁中青年女性健康的恶性疾病。早期阶段宫颈癌症状隐匿,缺乏特异性,多数患者确诊就医发展至中晚期,错过最佳治疗时间,患者预后较差[1]。目前对宫颈癌发病机制尚不明确,临床缺乏敏感、特异的早期诊断方法及有效治疗手段[2]。因此,探索宫颈癌发病相关分子机制,寻找肿瘤诊断新型分子标志物及治疗靶标具有重要临床意义。相关研究表明[3],人乳头状瘤病毒(HPV)感染作为宫颈癌发生重要致病因素,与多个方面因素影响,需全面对致病机制深入探讨。转录活化子(signal transducer and activator of transcription,STAT)参与细胞增殖、分化、凋亡以及血管形成等过程,且与肿瘤产生联系紧密[4]。本研究旨在探讨STAT3 基因表达及其多态性在HPV16 所致宫颈癌发生过程中的作用,现报道如下。
1 资料与方法
1.1 一般资料
抽取2015年1月~2017年12月广西医科大学第一附属医院收治的40 例慢性宫颈炎患者、27 例宫颈上皮内瘤变患者及17 例宫颈癌患者作为研究对象。纳入标准:①患者均经临床确诊;②患者及家属知晓本研究开展经过,并自愿参与;③临床依从性偏高,配合后续研究开展。排除标准:①中途转院及失访者;②存在影响研究开展的其他疾病。慢性宫颈炎患者中,年龄27~64 岁,平均(45.6±4.5)岁;病程1~23 个月,平均(6.9±1.5)个月。宫颈上皮内瘤病变患者中,年龄29~66 岁,平均(46.2±5.1)岁;病程1~24 个月,平均(7.5±1.4)个月。宫颈癌患者中,年龄29~64 岁,平均(45.9±4.2)岁;病程1~24 个月,平均(7.6±1.3)个月。三组患者的一般资料比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。另外收集10 名健康体检者的样本资料,在PCR-反向点杂交法下展开HPV16 E6 蛋白基因测定,为阴性表达对照。本研究经广西医科大学第一附属医院医学伦理委员会批准。
1.2 方法
HPV16 E6 蛋白测定:标本制作成石蜡组织,切片后进行HE 染色,开展分型检测HPV 亚型,采取聚合酶链反应(PCR)-反向点杂交法。并采取免疫组化Supervision TM 二步法,检测标本中HPV16 E6 蛋白表达水平,检测方法为切片染色,要求病理科医师进行双盲阅片,HPV16 E6 蛋白表达阳性细胞染色表现为棕黄色颗粒,表达位置为细胞核,镜下染色后,阳性细胞及染色强度结果开展半定量评分。依据细胞着色深浅分为无色、浅黄色、棕黄色、棕褐色,分别为0、1、2、3 分,0~1 分为阴性,2 分以上为阳性。
STAT3 基因测定:制备病理组织标本,并取各组病例组织5 cm×5 cm,利用10%甲醛固定,石蜡包埋,将其切片为厚度为3 μm 切片,采取HE 染色,采用聚合酶链反应(PCR)测定STAT3 基因型,构建STAT3引物(上游引物:5′-GAACTCCCTGAAAAGCTAAAGC-3′,下游引物:5′-GTTGGGCTCAAATACGGTGG-3′),以β球蛋白基因(350 bp)作为参照基因,取上下游引物各2 μL、DNA 聚合物25 U、氯化钾50 mmol/L、氯化镁1.5 mmol/L 及相应缓冲液。反应条件:94℃预变性5 min,变形30 s,63℃下退火30 s,72℃延伸30 s,经35 个循环后72℃延伸5 min,采用1.5%琼脂糖凝胶电泳分析PCR 扩增产物基因型。采取PCR-制片段长度多态性(RFLP)对各组STAT3 基因C1697G 多态性测定。
1.3 观察指标
采用免疫组化检测HPV16 E6 在健康体检者、慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌中的表达。对E6、STAT3 蛋白在慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌中的表达情况进行统计,比较STAT3 基因多态性在慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌基因中表达情况。
1.4 统计学方法
采用SPSS 18.0 统计学软件进行数据分析,计量资料用均数±标准差(±s)表示,两组间比较采用t 检验;计数资料采用率表示,组间比较采用χ2 检验,以P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌患者E6、STAT3 蛋白表达情况的比较
宫颈癌患者的E6 蛋白阳性表达率(76.47%)高于慢性宫颈炎(2.50%)、宫颈上皮内瘤变(48.14%),STAT3 蛋白阳性表达率(82.35%)高于宫颈上皮内瘤变(44.44%)、慢性宫颈炎(5.00%),差异有统计学意义(P<0.05);宫颈上皮内瘤变患者的E6 及STAT3 蛋白阳性表达率均高于慢性宫颈炎,差异有统计学意义(P<0.05)(表1)。
表1 慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌患者E6、STAT3 蛋白表达情况的比较[n(%)]
与慢性宫颈炎比较,*P<0.05;与宫颈上皮内瘤变比较,P<0.05
2.2 慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌患者STAT3基因多态性表达情况的比较
G/G 型占比中,宫颈癌(5.88%)、宫颈上皮内瘤变(59.26%)低于慢性宫颈炎(92.50%),宫颈癌低于宫颈上皮内瘤变,差异有统计学意义(P<0.05);C/C 型占比中,宫颈癌(82.35%)、宫颈上皮内瘤变(25.93%)高于慢性宫颈炎(2.50%),宫颈癌高于宫颈上皮内瘤变,差异有统计学意义(P<0.05);慢性宫颈炎(5.00%)、宫颈上皮内瘤变(14.81%)、宫颈癌(11.76%)的G/C 型占比比较,差异无统计学意义(P>0.05)(表2)。
表2 慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变及宫颈癌患者STAT3 基因多态性表达情况的比较[n(%)]
与慢性宫颈炎比较,*P<0.05;与宫颈上皮内瘤变比较,P<0.05
2.3 典型案例分析
健康体检者PCR-反向点杂交法下HPV16 E6 蛋白基因测定阴性表达对照见图1;慢性宫颈炎患者,45 岁,PCR-反向点杂交法下HPV16 E6 蛋白基因在慢性宫颈炎患者中的表达见图2;宫颈上皮内瘤变患者,44 岁,PCR-反向点杂交法下HPV16 E6 蛋白基因在宫颈上皮内瘤变患者中的表达见图3;宫颈癌患者,42 岁,PCR-反向点杂交法下HPV16 E6 蛋白基因在宫颈癌中的表达见图4。
3 讨论
妇科常见一类恶性肿瘤为宫颈癌,数据显示每年新发患病人数达到50 万,占所有妇科癌症的10.00%,总计发病率为所有肿瘤的5.00%,仅次于乳腺癌,在发病地区统计结果上,85.00%以发展中国家为主,占据所有病例的80.00%[5]。据统计,全球宫颈癌发病死亡人数统计数据为27 万例,发展中国家占4/5。对国内宫颈癌发病病例统计显示,我国占据全世界总发病人数1/3,且每年以2%~3%速度增长,疾病发病率呈现年轻化趋势[6]
图1 HPV16 E6 表达阴性对照(免疫组化,100×)
图2 HPV16 E6 在慢性宫颈炎中的表达(免疫组化,100×)
图3 HPV16 E6 在宫颈上皮内瘤变中的表达(免疫组化,100×)
图4 HPV16 E6 在宫颈癌中的表达(免疫组化,100×)
相关研究证实[7],绝大多数宫颈上皮不典型增生、宫颈癌患者中,经检测存在HPV 感染。99.7%宫颈癌标本中可检测出HPV-DNA。HPV 感染与宫颈上皮内瘤变及宫颈癌恶性病变有显著联系。因此,HPV 感染可作为宫颈癌病变重要前提。随着HPV 感染人群数量增多,宫颈癌发病人群数量相对提升,但HPV 感染严重病变程度作为宫颈癌发病重要前提,其他外界因素同样占据重要地位,如饮食、卫生习惯等,表明疾病形成是多种致癌因素长期共同作用的结果[8]。STAT 作为介导细胞信号转导的转录因子,是JAK-STAT 信号转导途径重要环节,转导始于细胞表面受体,当成分与特异性DNA 启动子序列结合,信号转至细胞核,并调控基因表达,参与细胞增殖、分化、凋亡及血管形成过程,在肿瘤发生中起着重要作用[9-10]。STAT3 位于11 号染色体,并被多种细胞因子激活,功能复杂。正常生理状态下,STAT3 信号转导途径在多种生理过程中发挥重要作用,如胚胎发育、器官形成、先天及后天免疫调节。同样,当机体感染多种致癌蛋白后,STAT3 被激活,如V-Src、V-Fps、V-Erk 等,上调凋亡抑制基因Bcl-XL、Mcl-1 及细胞周期调节基因cyclinDl抑制细胞凋亡,激活血管内皮生长因子启动子,可诱导肿瘤血管生成。STAT3 组成性活化能阻断凋亡细胞恶化转化,能促进肿瘤细胞增殖、血管形成,阻断STAT3表达对肿瘤的治疗具有巨大的潜在价值。
本研究检测了HPV16 E6 及STAT3 蛋白、STAT3基因多态性的表达情况,结果显示,宫颈癌患者的STAT3 蛋白阳性表达率(82.35%)高于宫颈上皮内瘤变(44.44%)、慢性宫颈炎(5.00%),差异有统计学意义(P<0.05)。有研究证实[11],STAT3 的组成性活化能促进细胞的恶性转化并阻断调亡,促进肿瘤细胞的增殖,血管形成,在人类子宫内膜癌及宫颈癌中处于活性状态,当抑制STAT3 组成型激活可能是干预这两类妇科疾病有效靶点。鉴于STAT3 的致癌作用,本研究将其与宫颈癌密切相关的HPV16 E6 蛋白相结合,分析二者在不同程度宫颈病变组织中的表达。有研究发现[12],STAT3 在宫颈癌表达水平与癌前病变水平呈现显著差异,随着宫颈病变程度加重,STAT3 表达阳性率相应升高,与本研究得出的论点一致。同时还有研究发现[13],HPV16 E6 蛋白及STAT3 在宫颈癌中表达具有一定相关性。因此,恶性肿瘤转化中,HPV16 与STAT3 之间存在某种相互关系。甚至有相关研究[14]指出,恶性组织切片中,HPV DNA 整合增加编码E6、E7 癌蛋白的mRNA 的稳定性,导致E6、E7癌蛋白表达增强,对细胞与信号转导因子造成影响。STAT3 作为细胞信号转导的转录因子,与HPV E6 与之间必然存在着某种关系,但其与STAT3 在宿主宫颈细胞恶性转化过程中的相互作用机制仍需深入探究。基因多态性是目前研究热点,当一个基因多态性发生改变时可引起其他基因型发生相应改变,进而引发相关疾病,基因多态性可作为疾病诊断依据及预后判断重要指标。STAT3 基因多态性分包括G/G 型、G/C 型、C/C 型,本研究进一步对STAT3 基因多态性进行分析比较,结果显示,宫颈癌、宫颈上皮内瘤变的G/G 型占比(5.88%、59.26%)低于慢性宫颈炎(92.50%),差异有统计学意义(P<0.05);而慢性宫颈炎、宫颈上皮内瘤变和宫颈癌的C/C 型占比分别为2.50%、25.93%、82.35%,比较差异有统计学意义(P<0.05),因此,HPV 感染风险上升,宫颈癌发生风险上升,C/C 基因占比伴随疾病程度增加,则整体患宫颈癌机率增高。Zhou 等[15]研究指出,随着宫颈病变程度加重,患者STAT3 基因C/C 型显著增高,G/G 型占比降低,提示宫颈癌发生与STAT3 联系紧密,C/C 基因型与HPV 感染风险上呈现正比关系。STAT3 基因突变可增加HPV 感染风险以及宫颈癌患病风险,其发病机制往往与HPV 感染后激活STAT3 信号通路,介导E6、E7 致癌蛋白通路相关,致癌蛋白经多种途径,促进细胞增殖、恶化及血管形成宫颈癌[16]。宫颈癌产生为多种因素共同影响结果,此时STAT3 基因突变,增加HPV16 感染风险及宫颈癌风险,提示STAT3 在宫颈癌发生、病情发展中起着重要作用,可作为临床诊断重要指标。
综上所述,STAT3 与HPV16 所致宫颈癌发生联系紧密,提示STAT3 和HPV16 在宫颈病变发生和发展过程中发挥重要作用。
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Study on the role of STAT3 and its gene polymorphism on the genesis process of HPV16-induced cervical cancer
MO Xiao-liang QIN Gui-rong JIANG Xiao-li ZHOU Zhuo-lin YUAN Yuan
Family Planning Ward,the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University,Guangxi Zhuang Autonomous Region,Nanning 530021,China
[Abstract] Objective To explore the role of signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) and its gene polymorphism on the genesis process of human papillomavirus-16 (HPV16)-induced cervical cancer.Methods From January 2015 to December 2017,40 patients with chronic cervicitis,27 patients with cervical intraepithelial neoplasia and 17 patients with cervical cancer admitted to the First Affiliated Hospital of Guangxi Medical University were selected as the research objects,and sample data of 10 health examiners were collected.The polymerase chain reaction(PCR)-reverse dot hybridization and immunohistochemistry were used to detect HPV16 E6 protein,PCR method was used to detect STAT3 expression level,PCR-fragment length polymorphism (RFLP) was used to detect STAT3 gene C1697G polymorphism,and the results were compared and analyzed.Results The positive expression rate of E6 protein in patients with cervical cancer was higher than that in patients with chronic cervicitis and cervical intraepithelial neoplasia,and the difference was statistically significant (P<0.05).The positive expression rate of STAT3 protein in patients with cervical cancer was higher than that in patients with chronic cervicitis and cervical intraepithelial neoplasia,and the difference was statistically significant (P<0.05).There were statistically significant differences in the proportions of G/G and C/C among patients with cervical cancer,chronic cervicitis,and cervical intraepithelial neoplasia (P<0.05).There was no statistically significant difference in the proportion of G/C among patients with cervical cancer,chronic cervicitis,and cervical intraepithelial neoplasia (P>0.05).Conclusion STAT3 has close correlations with HPV16-induced cervical cancer,indicating that STAT3 and HPV16 expressions play an important role in the genesis and development of cervical cancer.
[Key words] Signal transducer and activator of transcription 3;Human papillomavirus-16;E6;Cervical cancer;Genesis process
[中图分类号]R737
[文献标识码]A
[文章编号]1674-4721(2021)1(a)-0016-05
[基金项目]广西壮族自治区卫生和计划生育委员会自筹经费科研课题(Z2015534)
[作者简介]莫小亮(1980-),女,博士,副主任医师,从事生殖健康及妇产科疾病诊治方向的研究
通讯作者:覃桂荣(1969-),女,硕士,主任医师,从事计划生育专业疑难手术及常见妇科疾病诊治方向的研究
(收稿日期:2020-03-05)