引用本文: 杨富强, 王岩, 马竞优, 李政, 刘珍. Notch-2 及 Numb 蛋白在甲状腺乳头状癌组织中的表达及其临床意义. 中国普外基础与临床杂志, 2018, 25(1): 59-64. doi: 10.7507/1007-9424.201707059 复制
甲状腺癌是头颈部最常见的恶性肿瘤之一,以女性多发,近年来甲状腺癌的发病率呈逐年上升趋势,严重威胁着人类的生命健康[1]。从病理学角度来讲甲状腺癌可分为以下 4 种类型:甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma,PTC)、甲状腺滤泡状癌、未分化癌以及甲状腺髓样癌,其中 PTC 的发病率最高,多见于 30~45 岁女性,且较早发生淋巴结转移[2]。随着现代分子生物学的迅速发展,特别是对肿瘤基因及其表达机制的深入研究,已有研究[3]证实,经典的 Notch 信号通路在机体的细胞分化和器官发育,以及肿瘤的发生、发展、侵袭和转移中均发挥非常重要的作用。当前,随着对 PTC 发生发展的进一步深入探索及认识,已有研究[4]表明,Notch 信号通路是 PTC 进程的重要通路之一。然而,在 PTC 组织中,关于 Notch 信号通路中的 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白表达的报道较少。因此,本研究通过检测 Notch 信号通路中的 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达及其与患者临床病理学特征之间的关系,以期进一步探索两者在 PTC 发生、发展、侵袭和转移中的作用,为 PTC 的早期诊断、术前评估、手术治疗、预后判断及基因治疗提供思路。
1 资料与方法
1.1 研究对象
回顾性收集 2014 年 3 月至 2017 年 3 月期间于内蒙古民族大学附属医院行手术切除的 50 例 PTC 患者的癌组织及其癌旁组织标本(以后续病理学切片判定,切缘距离癌灶以远 1 cm),所有入选病例术前均未进行放化疗,且均经术后病理组织学检查证实为 PTC。50 例患者中,男 8 例,女 42 例;年龄 19~69 岁,平均年龄为 46.5 岁,其中<45 岁 26 例,≥45 岁 24 例。临床分期:Ⅰ期 16 例,Ⅱ期9 例,Ⅲ期 13 例,Ⅳ期 12 例。肿瘤直径:≤2 cm 30 例,>2 cm 20 例;存在包膜浸润 11 例,有颈部淋巴结转移 23 例。对于肿瘤直径小于 1 cm 且无颈部放射史、无远处转移、无甲状腺外侵犯、切缘阴性和对侧淋巴结正常者行患侧腺叶切除术+患侧中央区淋巴结清扫术,本组有 29 例;对肿瘤直径≥1 cm 及有患侧淋巴结转移者行甲状腺全切除或次全切除术+患侧中央区淋巴结清扫术,本组有 13 例;对于有颈部淋巴结阳性或怀疑有颈部淋巴结转移者(无论肿瘤直径大小),行甲状腺癌改良根治术,已明确对侧颈部淋巴结转移者同时行对侧淋巴结清扫,本组有 8 例。
1.2 主要试剂和材料
兔抗人 Notch-2 和 Numb 多克隆抗体均购于武汉艾美捷科技有限公司,SP 免疫组织化学染色试剂盒和柠檬酸抗原修复试剂均购于北京中杉金桥生物技术有限公司,PBS 缓冲液由内蒙古民族大学附属医院病理科赞助提供。
1.3 免疫组织化学染色
采用免疫组织化学 SP 法检测癌组织及其癌旁组织中 Notch-2 蛋白及 Numb 蛋白的表达。首先将标本制成 4 μm 厚的组织切片,行常规脱蜡水化;给予柠檬酸抗原修复,然后用 3% H2O2 去离子水灭活内源性过氧化物酶,在室温下孵育 10 min 后,滴加动物非免疫血清,再在室温下孵育 10 min;除去血清,滴加一抗,在室温下孵育 90 min;滴加生物素标记的二抗,在室温下孵育 30 min;以 DAB 显色,镜下观察。详细操作及抗体稀释比例见试剂盒说明书。以 PBS 溶液代替一抗作为阴性对照,以已知的 Notch-2 蛋白及 Numb 蛋白阳性染色的 PTC 癌旁组织作为阳性对照。
Notch-2 蛋白主要表达在细胞质和细胞核内,Numb 蛋白主要表达于细胞质和细胞膜上,黄色颗粒为阳性表达[5-6]。依据半定量积分方法对阳性结果进行判定[7]。高倍光镜下(×100)每个标本随机选取 10 个视野,计算出阳性细胞百分比(以 10 个视野的阳性细胞数占细胞总数的比例作为该标本的阳性细胞百分比),然后据此进行评分:<10% 判定为 0 分,10%~25% 判定为 1 分,26%~50% 判定为 2 分,51%~70% 判定为 3 分,>70% 判定为 4 分。再根据细胞染色强度进行评分:无色判定为 0 分,黄色判定为 1 分,棕黄色判定为 2 分,棕褐色判定为 3 分。最后将阳性细胞百分比评分与染色强度评分相乘,得到的乘积作为综合评分:0 分为阴性(–),1~4 分为弱阳性(+),5~8 分为中度阳性(++),大于 8 分为强阳性(+++)。阴性(–)和弱阳性(+)者判为阴性表达,中度阳性(++)和强阳性(+++)者判为阳性表达[8]。
1.4 统计学方法
采用 SPSS 19.0 统计学软件对数据进行分析。癌组织和癌旁组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达阳性率比较采用配对 χ2 检验;癌组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白表达的相关性分析采用 Spearman 秩相关分析;癌组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达与患者临床病理学特征的关系分析采用成组 χ2 检验。检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 癌组织和癌旁组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达
免疫组织化学染色结果显示:Notch-2 蛋白主要表达于细胞浆和细胞核内,Numb 蛋白主要表达于细胞质和细胞膜上,均呈黄色颗粒(图 1)。癌组织中 Notch-2 蛋白表达阳性 41 例,表达阳性率为 82.00%;癌旁组织中 Notch-2 蛋白表达阳性 9 例,表达阳性率为 18.00%,低于癌组织,差异有统计学意义(χ2=40.960,P<0.001),见表 1。癌组织中 Numb 蛋白表达阳性 33 例,表达阳性率为 66.00%;癌旁组织中 Numb 蛋白均呈阴性表达,表达阳性率为 0,低于癌组织,差异有统计学意义(χ2=49.254,P<0.001),见表 2。

a:癌组织中 Notch-2 蛋白呈中度阳性表达;b:癌组织中 Notch-2 蛋白呈阴性表达;c:癌组织中 Numb 蛋白呈中度阳性表达;d:癌组织中 Numb 蛋白呈阴性表达;e:癌旁组织中 Notch-2 蛋白呈中度阳性表达;f:癌旁组织中 Notch-2 蛋白呈阴性表达;g:癌旁组织中 Numb 蛋白呈弱阳性表达;h:癌旁组织中 Numb 蛋白呈阴性表达


2.2 癌组织中 Notch-2 蛋白与 Numb 蛋白表达的相关性
Spearman 秩相关分析结果示,癌组织中 Notch-2 蛋白与 Numb 蛋白的表达呈正相关关系(rs=0.323,P=0.022),见表 3。

2.3 癌组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达与患者临床病理学特征之间的关系
癌组织中 Notch-2 蛋白的表达与患者的性别、年龄、肿瘤直径、包膜浸润、颈部淋巴结转移及 TNM 分期均无关(P>0.05);癌组织中 Numb 蛋白的表达与患者的性别、年龄、肿瘤直径和包膜浸润均无关(P>0.05),而与颈部淋巴结转移和 TNM 分期均有关,无淋巴结转移组患者的 Numb 蛋白的表达阳性率高于发生颈部淋巴结转移组,Ⅰ期+Ⅱ期组患者的 Numb 蛋白的表达阳性率高于Ⅲ期+Ⅳ期组。具体见表 4。

3 讨论
在进化过程中,经典的 Notch 信号通路是高度保守的信号通路,它是介导细胞与细胞之间直接接触的非常重要的信号通路之一,其调控了多细胞机体的细胞凋亡、增殖以及分化过程[9]。经典 Notch 信号通路的异常激活或其结构性活化与多种恶性肿瘤的发生和发展有关[10-11]。本研究观察了经典 Notch 信号通路中 Notch-2 蛋白及其重要调节因子 Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达情况,并分析了两者表达与 PTC 患者临床病理学特征之间的相关关系,以期进一步探索研究这 2 种蛋白与 PTC 生物学行为的关系。
Notch 信号通路中的 Notch-2 蛋白是此信号通路中的重要蛋白之一,它在 PTC 组织中的异常表达可能对肿瘤的发生和发展起重要的调控作用[12-13]。有多项研究[14-15]结果证明:Notch-2 蛋白与多种恶性肿瘤的发生和发展相关,并且在不同组织、甚至在相同组织的不同发展阶段中,Notch-2 蛋白所起的作用也不尽相同,表现为促癌作用或抑癌作用。本研究结果显示,PTC 组织中 Notch-2 蛋白的表达阳性率为 82.00%,高于癌旁组织。该结果提示,Notch-2 蛋白在 PTC 组织中的表达明显上调,可能参与了 PTC 发生的早期分子事件且极可能促进了 PTC 的发生,但其在 PTC 中的具体作用机制尚未完全阐明。本研究进一步分析了 PTC 组织中 Notch-2 蛋白表达与患者临床病理学特征之间的关系,但结果表明:Notch-2 蛋白的表达与患者的性别、年龄、肿瘤直径、包膜浸润、颈部淋巴结转移及 TNM 分期均无关(P>0.05),此结果提示,Notch-2 蛋白可能参与了 PTC 的发生,但其与之后的生物学行为关系不大,有待进一步研究。
Numb 蛋白又称细胞命运决定子,作为 Notch 信号通路中的重要调节因子,是一种与细胞内膜相连的磷酸酪氨酸结合域(PTB)包含蛋白,在生物体内 Numb 蛋白是最重要的细胞命运决定因子[16]。Numb 蛋白在人体成熟组织中广泛分布,作为经典 Notch 信号通路中重要的调节因子,可能对 Notch 信号通路起到抑制或阻断作用,广泛参与分化/增殖的平衡、凋亡调控、细胞迁徙、组织再生等重要的生理过程[17-18]。本研究结果显示,Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达阳性率为 66.00%,高于癌旁组织的 0;在 PTC 组织中,Numb 蛋白的表达与患者的颈部淋巴结转移和 TNM 分期有关,有颈部淋巴结转移组和Ⅲ期+Ⅳ期组患者的表达阳性率相应低于无颈部淋巴结转移组和Ⅰ期+Ⅱ期组。该结果提示,Numb 蛋白的表达可能与 PTC 的发生和发展有关,它可能起到抑癌的作用。
目前,在 Wnt 信号通路及经典的 Notch 信号通路方面对 PTC 的研究相对较为活跃,且在其 Notch 信号通路的研究上取得了较为丰富的成果[16-21]。本研究探讨了 Notch 通路中的关键蛋白 Notch-2 和 Numb 在 PTC 组织中的表达并分析研究了两者的相关性,结果显示,Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达呈正相关关系,提示两者在 PTC 的发生和发展过程中可能存在协同关系。
综上,在 PTC 的疾病演变过程中,经典的 Notch 细胞信号通路起到了非常重要的作用,特别是信号通路中的 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白与 PTC 的发生及发展密切相关[22-25]。是否可以以 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白作为切入点做进一步的研究,通过抑制通路中的相关致癌因子及激活相关的抑癌因子,以达到遏制 PTC 发生、发展及早期转移的目的,为临床预防、早期诊断及治疗 PTC 提供新的途径[25-28],值得进一步研究。此外,PTC 发生及进展过程中,Notch 信号通路各进程(信号激活及传递→与下游蛋白结合→整个信号通路激活→最终蛋白表达)中具体的分子作用机制尚需进一步探索及研究。
甲状腺癌是头颈部最常见的恶性肿瘤之一,以女性多发,近年来甲状腺癌的发病率呈逐年上升趋势,严重威胁着人类的生命健康[1]。从病理学角度来讲甲状腺癌可分为以下 4 种类型:甲状腺乳头状癌(papillary thyroid carcinoma,PTC)、甲状腺滤泡状癌、未分化癌以及甲状腺髓样癌,其中 PTC 的发病率最高,多见于 30~45 岁女性,且较早发生淋巴结转移[2]。随着现代分子生物学的迅速发展,特别是对肿瘤基因及其表达机制的深入研究,已有研究[3]证实,经典的 Notch 信号通路在机体的细胞分化和器官发育,以及肿瘤的发生、发展、侵袭和转移中均发挥非常重要的作用。当前,随着对 PTC 发生发展的进一步深入探索及认识,已有研究[4]表明,Notch 信号通路是 PTC 进程的重要通路之一。然而,在 PTC 组织中,关于 Notch 信号通路中的 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白表达的报道较少。因此,本研究通过检测 Notch 信号通路中的 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达及其与患者临床病理学特征之间的关系,以期进一步探索两者在 PTC 发生、发展、侵袭和转移中的作用,为 PTC 的早期诊断、术前评估、手术治疗、预后判断及基因治疗提供思路。
1 资料与方法
1.1 研究对象
回顾性收集 2014 年 3 月至 2017 年 3 月期间于内蒙古民族大学附属医院行手术切除的 50 例 PTC 患者的癌组织及其癌旁组织标本(以后续病理学切片判定,切缘距离癌灶以远 1 cm),所有入选病例术前均未进行放化疗,且均经术后病理组织学检查证实为 PTC。50 例患者中,男 8 例,女 42 例;年龄 19~69 岁,平均年龄为 46.5 岁,其中<45 岁 26 例,≥45 岁 24 例。临床分期:Ⅰ期 16 例,Ⅱ期9 例,Ⅲ期 13 例,Ⅳ期 12 例。肿瘤直径:≤2 cm 30 例,>2 cm 20 例;存在包膜浸润 11 例,有颈部淋巴结转移 23 例。对于肿瘤直径小于 1 cm 且无颈部放射史、无远处转移、无甲状腺外侵犯、切缘阴性和对侧淋巴结正常者行患侧腺叶切除术+患侧中央区淋巴结清扫术,本组有 29 例;对肿瘤直径≥1 cm 及有患侧淋巴结转移者行甲状腺全切除或次全切除术+患侧中央区淋巴结清扫术,本组有 13 例;对于有颈部淋巴结阳性或怀疑有颈部淋巴结转移者(无论肿瘤直径大小),行甲状腺癌改良根治术,已明确对侧颈部淋巴结转移者同时行对侧淋巴结清扫,本组有 8 例。
1.2 主要试剂和材料
兔抗人 Notch-2 和 Numb 多克隆抗体均购于武汉艾美捷科技有限公司,SP 免疫组织化学染色试剂盒和柠檬酸抗原修复试剂均购于北京中杉金桥生物技术有限公司,PBS 缓冲液由内蒙古民族大学附属医院病理科赞助提供。
1.3 免疫组织化学染色
采用免疫组织化学 SP 法检测癌组织及其癌旁组织中 Notch-2 蛋白及 Numb 蛋白的表达。首先将标本制成 4 μm 厚的组织切片,行常规脱蜡水化;给予柠檬酸抗原修复,然后用 3% H2O2 去离子水灭活内源性过氧化物酶,在室温下孵育 10 min 后,滴加动物非免疫血清,再在室温下孵育 10 min;除去血清,滴加一抗,在室温下孵育 90 min;滴加生物素标记的二抗,在室温下孵育 30 min;以 DAB 显色,镜下观察。详细操作及抗体稀释比例见试剂盒说明书。以 PBS 溶液代替一抗作为阴性对照,以已知的 Notch-2 蛋白及 Numb 蛋白阳性染色的 PTC 癌旁组织作为阳性对照。
Notch-2 蛋白主要表达在细胞质和细胞核内,Numb 蛋白主要表达于细胞质和细胞膜上,黄色颗粒为阳性表达[5-6]。依据半定量积分方法对阳性结果进行判定[7]。高倍光镜下(×100)每个标本随机选取 10 个视野,计算出阳性细胞百分比(以 10 个视野的阳性细胞数占细胞总数的比例作为该标本的阳性细胞百分比),然后据此进行评分:<10% 判定为 0 分,10%~25% 判定为 1 分,26%~50% 判定为 2 分,51%~70% 判定为 3 分,>70% 判定为 4 分。再根据细胞染色强度进行评分:无色判定为 0 分,黄色判定为 1 分,棕黄色判定为 2 分,棕褐色判定为 3 分。最后将阳性细胞百分比评分与染色强度评分相乘,得到的乘积作为综合评分:0 分为阴性(–),1~4 分为弱阳性(+),5~8 分为中度阳性(++),大于 8 分为强阳性(+++)。阴性(–)和弱阳性(+)者判为阴性表达,中度阳性(++)和强阳性(+++)者判为阳性表达[8]。
1.4 统计学方法
采用 SPSS 19.0 统计学软件对数据进行分析。癌组织和癌旁组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达阳性率比较采用配对 χ2 检验;癌组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白表达的相关性分析采用 Spearman 秩相关分析;癌组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达与患者临床病理学特征的关系分析采用成组 χ2 检验。检验水准 α=0.05。
2 结果
2.1 癌组织和癌旁组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达
免疫组织化学染色结果显示:Notch-2 蛋白主要表达于细胞浆和细胞核内,Numb 蛋白主要表达于细胞质和细胞膜上,均呈黄色颗粒(图 1)。癌组织中 Notch-2 蛋白表达阳性 41 例,表达阳性率为 82.00%;癌旁组织中 Notch-2 蛋白表达阳性 9 例,表达阳性率为 18.00%,低于癌组织,差异有统计学意义(χ2=40.960,P<0.001),见表 1。癌组织中 Numb 蛋白表达阳性 33 例,表达阳性率为 66.00%;癌旁组织中 Numb 蛋白均呈阴性表达,表达阳性率为 0,低于癌组织,差异有统计学意义(χ2=49.254,P<0.001),见表 2。

a:癌组织中 Notch-2 蛋白呈中度阳性表达;b:癌组织中 Notch-2 蛋白呈阴性表达;c:癌组织中 Numb 蛋白呈中度阳性表达;d:癌组织中 Numb 蛋白呈阴性表达;e:癌旁组织中 Notch-2 蛋白呈中度阳性表达;f:癌旁组织中 Notch-2 蛋白呈阴性表达;g:癌旁组织中 Numb 蛋白呈弱阳性表达;h:癌旁组织中 Numb 蛋白呈阴性表达


2.2 癌组织中 Notch-2 蛋白与 Numb 蛋白表达的相关性
Spearman 秩相关分析结果示,癌组织中 Notch-2 蛋白与 Numb 蛋白的表达呈正相关关系(rs=0.323,P=0.022),见表 3。

2.3 癌组织中 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白的表达与患者临床病理学特征之间的关系
癌组织中 Notch-2 蛋白的表达与患者的性别、年龄、肿瘤直径、包膜浸润、颈部淋巴结转移及 TNM 分期均无关(P>0.05);癌组织中 Numb 蛋白的表达与患者的性别、年龄、肿瘤直径和包膜浸润均无关(P>0.05),而与颈部淋巴结转移和 TNM 分期均有关,无淋巴结转移组患者的 Numb 蛋白的表达阳性率高于发生颈部淋巴结转移组,Ⅰ期+Ⅱ期组患者的 Numb 蛋白的表达阳性率高于Ⅲ期+Ⅳ期组。具体见表 4。

3 讨论
在进化过程中,经典的 Notch 信号通路是高度保守的信号通路,它是介导细胞与细胞之间直接接触的非常重要的信号通路之一,其调控了多细胞机体的细胞凋亡、增殖以及分化过程[9]。经典 Notch 信号通路的异常激活或其结构性活化与多种恶性肿瘤的发生和发展有关[10-11]。本研究观察了经典 Notch 信号通路中 Notch-2 蛋白及其重要调节因子 Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达情况,并分析了两者表达与 PTC 患者临床病理学特征之间的相关关系,以期进一步探索研究这 2 种蛋白与 PTC 生物学行为的关系。
Notch 信号通路中的 Notch-2 蛋白是此信号通路中的重要蛋白之一,它在 PTC 组织中的异常表达可能对肿瘤的发生和发展起重要的调控作用[12-13]。有多项研究[14-15]结果证明:Notch-2 蛋白与多种恶性肿瘤的发生和发展相关,并且在不同组织、甚至在相同组织的不同发展阶段中,Notch-2 蛋白所起的作用也不尽相同,表现为促癌作用或抑癌作用。本研究结果显示,PTC 组织中 Notch-2 蛋白的表达阳性率为 82.00%,高于癌旁组织。该结果提示,Notch-2 蛋白在 PTC 组织中的表达明显上调,可能参与了 PTC 发生的早期分子事件且极可能促进了 PTC 的发生,但其在 PTC 中的具体作用机制尚未完全阐明。本研究进一步分析了 PTC 组织中 Notch-2 蛋白表达与患者临床病理学特征之间的关系,但结果表明:Notch-2 蛋白的表达与患者的性别、年龄、肿瘤直径、包膜浸润、颈部淋巴结转移及 TNM 分期均无关(P>0.05),此结果提示,Notch-2 蛋白可能参与了 PTC 的发生,但其与之后的生物学行为关系不大,有待进一步研究。
Numb 蛋白又称细胞命运决定子,作为 Notch 信号通路中的重要调节因子,是一种与细胞内膜相连的磷酸酪氨酸结合域(PTB)包含蛋白,在生物体内 Numb 蛋白是最重要的细胞命运决定因子[16]。Numb 蛋白在人体成熟组织中广泛分布,作为经典 Notch 信号通路中重要的调节因子,可能对 Notch 信号通路起到抑制或阻断作用,广泛参与分化/增殖的平衡、凋亡调控、细胞迁徙、组织再生等重要的生理过程[17-18]。本研究结果显示,Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达阳性率为 66.00%,高于癌旁组织的 0;在 PTC 组织中,Numb 蛋白的表达与患者的颈部淋巴结转移和 TNM 分期有关,有颈部淋巴结转移组和Ⅲ期+Ⅳ期组患者的表达阳性率相应低于无颈部淋巴结转移组和Ⅰ期+Ⅱ期组。该结果提示,Numb 蛋白的表达可能与 PTC 的发生和发展有关,它可能起到抑癌的作用。
目前,在 Wnt 信号通路及经典的 Notch 信号通路方面对 PTC 的研究相对较为活跃,且在其 Notch 信号通路的研究上取得了较为丰富的成果[16-21]。本研究探讨了 Notch 通路中的关键蛋白 Notch-2 和 Numb 在 PTC 组织中的表达并分析研究了两者的相关性,结果显示,Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白在 PTC 组织中的表达呈正相关关系,提示两者在 PTC 的发生和发展过程中可能存在协同关系。
综上,在 PTC 的疾病演变过程中,经典的 Notch 细胞信号通路起到了非常重要的作用,特别是信号通路中的 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白与 PTC 的发生及发展密切相关[22-25]。是否可以以 Notch-2 蛋白和 Numb 蛋白作为切入点做进一步的研究,通过抑制通路中的相关致癌因子及激活相关的抑癌因子,以达到遏制 PTC 发生、发展及早期转移的目的,为临床预防、早期诊断及治疗 PTC 提供新的途径[25-28],值得进一步研究。此外,PTC 发生及进展过程中,Notch 信号通路各进程(信号激活及传递→与下游蛋白结合→整个信号通路激活→最终蛋白表达)中具体的分子作用机制尚需进一步探索及研究。