铜转运蛋白hCtr1、ATP7A和ATP7B的表达与非小细胞肺癌患者的化疗反应和生存时间相关

摘要

介绍

肺癌是全世界男性和女性中最显著的健康问题，估计每年新增160万例，约占2008年确诊癌症病例总数的13%(1，2)。目前，肺癌仍是男性癌症相关死亡率的主要原因，也是女性癌症相关死亡率第二大原因(1)。虽然肺癌由几种组织学类型组成，但近80%的患者被诊断为非小细胞肺癌（NSCLC）。非小细胞肺癌目前的治疗方案取决于疾病的分期，包括手术、化疗和靶向治疗。然而，大多数非小细胞肺癌患者是在疾病的晚期被诊断出来的，这些患者不可能进行根治性手术。此外，手术后化疗也可以提高早期非小细胞肺癌的生存率(三)。化疗可以单独使用，也可以与手术或放疗联合使用，以铂为基础的抗肿瘤药物，特别是顺铂，已广泛用于治疗各种人类癌症，包括非小细胞肺癌(4，5)。这些药物最初对肺癌患者有效，但由于治疗患者出现耐药性和复发，这些铂基化合物的益处有限。因此，总有效率仅为25-30%，非小细胞肺癌患者的中位生存时间为9-11个月(6——8).

从分子上讲，铂耐药性是多方面的(9——11)。耐药性的一种机制是药物的细胞内积累减少，这是由于药物摄入受损、外向转运增强或两者在肿瘤细胞中的结合所致(1)。因此，对铂耐药性的潜在机制的进一步了解可能有助于提高铂治疗的有效性和对铂制剂的反应。先前的研究表明，铜离子和铂类药物可能在细胞内共享相同的转运系统(12——14)。另一项研究表明，铜离子转运蛋白不仅参与铜离子的代谢，还维持铜的平衡，并最终与顺铂耐药性的发展有关(15)。特别是，人铜转运蛋白1（hCtr1）是主要的铜内流转运蛋白，也将顺铂和顺铂类似物转运到细胞内(13)而另外两种铜转运蛋白，由铜转运的p型腺苷三磷酸酶1（ATP7A）和2（ATP7 B）组成，调节顺铂的流出。此前的一项研究报告称，hCtr1的表达能够预测接受铂类化疗的晚期非小细胞肺癌患者的预后(16)。因此，在本研究中，在手术切除的非小细胞肺癌组织中检测hCtr1、ATP7A和ATP7B蛋白的表达，以确定这些蛋白的表达与组织学、化疗反应、肿瘤分期、，接受铂类药物治疗的非小细胞肺癌切除患者的分化和预后。

患者和方法

结果

患者特征和治疗反应

本队列的NSCLC患者在手术切除肿瘤病变后接受了基于铂的化疗。随访时间最长为66个月。患者的特征列于表一共有14例患者接受了吉西他滨和顺铂治疗（26%），12例接受了多西他赛和顺铂的治疗（22%），15例（28%）接受了长春瑞滨和顺丁的治疗，7例（13%）接受了紫杉醇和顺铂，5例（9%）接受了培美曲塞和顺铂以及1例（2%）接受了依托泊苷和顺铂。化疗疗程为2至4个周期。4例患者病情稳定，15例患者病情进展，1例患者病情完全缓解。

表一。

hCtr1、ATP7A和ATP7B表达与非小细胞肺癌患者临床病理特征的相关性。

		hCtr1型			ATP7A型			ATP7B型
特点	总计，n	过度表达	低表达	P值	过度表达	低表达	P值	过度表达	低表达	P值
所有患者	54	32	22		20	34		15	39
年龄										0.33
≤60年	34	22	12	0.29	13	21	0.81	11	23
>60年	20	10	10		7个	13		4	16
性别										0.18
男	39	24	15	0.32	17	22	0.25	13	26
女性	15	7	8		4	11		3	12
组织学										0.08
腺癌	20	15	5	0.29	7	13	0.97	10	10
鳞状细胞癌	22	11	11		9	13		4	18
腺鳞状细胞癌	9	5	4个		3	6		1	8
LCLC公司	3	1	2		1	2		1	2
临床阶段										0.09
我	26	17	9	0.48	8	18	0.2	11	15
二	11	6	5		6	5		1个	10
三	13	8	5		6	7		3	10
四、	4	1	3		0	4		0	4个
分化程度										0.045
高	8	5	3	0.62	5	3	0.21	0	8
中部	18	9	9		7	11		3	15
低	28	18	10		8	20		11	17	.
最佳可测量响应
CR公司	1	0	1	0.029	0	1个	0.313	0	1	0.53
公关	33	18	15		12	21		10	23
标准偏差	4	2	2		0	4		0	4
PD公司	15	14	1		7个	8		5	10
其他	1

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CR，完全响应；PR，部分响应；SD，稳定疾病；PD，进展性疾病；LCLC，大细胞肺癌；hCtr1，人铜转运蛋白1；ATP7A，铜转运p型腺苷三磷酸酶1；ATP7B，铜转运p型腺苷三磷酸酶2。

非小细胞肺癌组织标本中hCtr1、ATP7A和ATP7B蛋白的表达及其与可测量肿瘤反应的相关性

在59%、37%和28%的非小细胞肺癌组织标本中观察到hCtr1、ATP7A和ATP7B蛋白的表达(图1;表一)。ATP7B的表达与肿瘤细胞分化显著相关，而hCtr1的表达与化疗反应的改善显著相关。总的来说，33例对化疗有部分反应的患者中有18例hCtr1蛋白过度表达，而15例化疗后进行性疾病患者中有14例hCrr1蛋白过表达（P<0.05）。然而，ATP7A和ATP7B蛋白的表达与临床病理数据没有显著相关性。这些铜转运蛋白的表达与患者年龄、组织学肿瘤类型、临床分期或最佳可测量反应无关(表一).

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图1。

非小细胞肺癌组织标本中（A）hCtr1、（B）ATP7A和（C）ATP7 B蛋白表达的免疫组织化学分析。放大倍数，×200。0，无染色；1、弱染色；2、中度染色；强染色。CTR1，铜转运蛋白1；hCtr1，人CTR1；ATP7A，铜转运p型腺苷三磷酸酶1；ATP7B，铜转运p型腺苷三磷酸酶2。

hCtr1、ATP7A和ATP7B表达与患者生存期的关系

肿瘤中ATP7B低表达患者的中位生存时间为45个月，而肿瘤中ATP 7B高表达患者的中位数生存时间为20个月，尽管数据没有统计学意义（P=0.162）。同样，肿瘤ATP7A高表达患者的中位生存时间为20个月，而随访时肿瘤ATP7低表达患者的中位数生存时间大于66个月。数据具有统计学意义（P<0.001）。

此外，在随访时，肿瘤hCtr1低表达患者的中位生存时间为15个月，而肿瘤hCrr1高表达患者的中位数生存时间大于66个月。这种差异具有统计学意义（P<0.001）。高hCtr1和低ATP7A表达是切除的非小细胞肺癌患者化疗后的有利预后因素(图2).

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图2。

Kaplan-Meier生存曲线由非小细胞肺癌组织标本中（A）人CTR1、（B）ATP7A和（C）ATP7 B蛋白的表达分层。CTR1，铜转运蛋白1；ATP7A，铜转运p型腺苷三磷酸酶1；ATP7B，铜转运p型腺苷三磷酸酶2。

此外，多变量分析数据显示，hCtr1的高表达与ATP7A的低表达、肿瘤分化和患者性别都是化疗后切除的NSCLC患者的有利的独立预测和预后因素(表二).

表二：。

铂类化疗后非小细胞肺癌患者预后因素的单因素和多因素分析。

	单变量分析		多元分析
变量	心率（95%置信区间）	P值	心率（95%置信区间）	P值
CTR1表达
高与低	0.15 (0.62–0.38)	0	0.29 (0.11–0.75)	0.010
ATP7A表达
高与低	7.20 (2.48–20.87)	0	3.68 (1.11–12.12)	0.032
ATP7B表达
高与低	1.78 (0.78–4.03)	0.168	0.77 (0.29–2.00)	0.592
性别
男性与女性	0.29 (0.10–0.85)	0.023	0.28（0.09–0.95）	0.040
年龄
≥60岁vs.<60岁	0.97 (0.93–1.00)	0.083	0.96 (0.92–1.01)	0.120
肿瘤分化
好/中等vs.差	0.31 (0.19–0.49)	0	0.44 (0.24–0.79)	0.006

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HR、危害比；CI，置信区间；CTR1，铜转运蛋白1；ATP7A，铜转运p型腺苷三磷酸酶1；ATP7B，铜转运p型腺苷三磷酸酶2。

讨论

在本研究中，分析治疗前非小细胞肺癌组织标本中hCtr1、ATP7A和ATP7B蛋白的表达，以确定这些蛋白的表达与患者对铂类药物治疗的化疗敏感性之间的关系。在54例接受肿瘤手术切除和一线铂类双重化疗的肺癌患者中，分别有32例（59%）、20例（37%）和15例（28%）患者hCtr1、ATP7A和ATP7B显著过度表达。此外，ATP7B表达与肿瘤分化显著相关，hCtr1表达与化疗反应改善显著相关。多变量分析显示，hCtr1的高表达、ATP7A的低表达、肿瘤分化和患者性别都是对接受化疗的切除NSCLC患者有利的独立预测和预后因素。这些数据表明，hCtr1和ATP7A表达的检测可以作为生物标志物来评估非小细胞肺癌患者对铂类化疗的敏感性。hCtr1高表达和ATP7A低表达是化疗后非小细胞肺癌切除患者的良好预后因素。

目前的结果显示，与文献中报道的中位生存时间相比，手术联合化疗后患者的中位生存时间更长，并且显著增加，文献中报道肺癌患者的中位生存时间为9-11个月(6，8)。这种差异的原因尚未阐明，可能与疾病的分期、肿瘤病灶的根治性切除、化疗的持续时间、肺外转移肿瘤的存在以及个体差异有关。

铂类化疗是手术前后的一线化疗(20，21)。然而，耐药性可能是一个问题，并限制了以铂为基础的化疗在临床上的疗效(22)以及肺癌的术前和术后治疗(9)。一般来说，铜是细胞的基本元素，但过量的铜可能对细胞有毒甚至致命。因此，哺乳动物细胞已经开发出复杂的机制，通过铜的摄入、输出和细胞内分隔或缓冲来维持铜水平。Ctr1控制铜摄取，而ATP7A和ATP7B控制细胞的铜输出(23——25)。以前的研究已经证实铜离子转运蛋白与顺铂耐药性的发展密切相关(16，26，27)。这些铜转运蛋白包括Ctr1、ATP7B和ATP7A(23，28)共同调节细胞内顺铂的总体水平。据报道，细胞内顺铂水平是顺铂细胞毒活性的重要决定因素。因此，检测肿瘤病变中hCtr1、ATP7B和ATP7A的表达可能为了解以顺铂为基础的癌症化疗的耐药性提供重要信息。在本研究中，发现非小细胞肺癌组织标本表达不同水平的hCtr1、ATP7A和ATP7B蛋白，ATP7B表达与肿瘤细胞分化显著相关，而hCtr表达与化疗反应改善显著相关。从机制上看，hCtr1的表达明显上调了细胞中的药物水平，从而提高了药物疗效。

此外，本研究还表明，这些铜转运蛋白的差异表达，如高hCtr1表达和低ATP7B和ATP7A表达，也有助于接受化疗的NSCLC切除患者的良好预后。锂等(29)表明ATP7A的表达与NSCLC的组织学分级和化疗反应有关。井上等(30)结果表明，ATP7A mRNA的表达可作为非小细胞肺癌顺铂耐药的标志物。此外，中川等(19)发现人类NSCLC顺铂耐药异种移植物中的ATP7B mRNA和蛋白水平与顺铂敏感异种移生物中的水平相比显著升高，表明ATP7B是NSCLC铂耐药的有用生物标志物。然而，曼加拉等(31)显示ATP7B在化疗敏感的卵巢癌细胞中过表达。然而，据报道，ATP7B过度表达与各种癌症的不良临床结局之间存在关联(32)。总的来说，目前和已发表的数据表明，ATP7A和ATP7B在临床顺铂耐药中的作用可能是复杂的，取决于包括患者群体、肿瘤类型、耐药机制、治疗方式和数据分析方法在内的因素(5)。因此，需要进行更多的研究来澄清这些问题。

本研究还揭示了hCtr1表达与疗效之间的关系，这与Choi的研究结果一致等(5)。然而，根据本研究中的患者队列，hCtr1表达可能对预测以顺铂为基础的化疗联合手术的疗效具有预后价值。石田等此前有报道称hCtr1的表达与卵巢癌的临床反应有关(33，34)。奥根等(35)显示CTR1表达是子宫内膜癌预后的一个因素。导致顺铂耐药的因素有很多，需要进一步研究来阐明肺癌患者对基于铂的化疗产生耐药性的分子机制。累计而言，本研究结果表明，hCtr1和ATP7A表达的检测可作为预测铂类化疗敏感性的生物标志物；hCtr1高表达和ATP7A低表达是化疗后非小细胞肺癌切除患者的良好预后因素。手术联合新辅助化疗可提高非小细胞肺癌患者的生存率。

致谢

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