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胶质瘤是中枢神经系统肿瘤发病率最高的肿瘤,占原发性脑肿瘤的60%左右,严重威胁人类健康,新发病例呈明显逐年增多趋势。浸润性生长是其重要的生物学特征,使手术彻底切除十分困难,复发率居高不下。胶质瘤的肿瘤细胞和基质成分共同参与完成胶质瘤的浸润生长,其关键步骤是肿瘤细胞对细胞外基质(Extracellular matrix, ECM)和血管基底膜的降解和破坏,两者缺一不可。肿瘤细胞浸润转移能力的大小与其诱导产生蛋白酶降解细胞外基质、基底膜的能力密切相关。金属基质蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)是一组关键性蛋白酶,直接参与细胞外基质和基底膜降解, MMP-2和MT1-MMP(MMP-2的激活剂)作为其中的2个重要成员,一直是研究的焦点。有关MMP-2活性机制及其相应的调节蛋白在胶质瘤浸润及进展中的相互协同作用,目前还不清楚。肝再生性磷酸酶(phosphatase of regenerating liver-3,PRL-3)是一类新发现的酪氨酸蛋白磷酸酶,在许多恶性肿瘤中高表达,与肿瘤转移的关系密切,在实验中抑制该酶活性,可有效抑制肿瘤的转移和浸润,是一个潜在的肿瘤治疗靶点。PRL-3mRNA在胶质瘤组织中表达的研究,国内外文献尚未见报道。【目的】本研究应用组织芯片法、免疫组织化学方法、非放射性标记探针原位杂交方法以及明胶酶谱法,从多方面及多层次,研究胶质瘤的浸润性生长的影响因素,探讨胶质瘤复发率高的机制问题,为胶质瘤临床的满意治疗提供科学依据。【结果】一、胶质瘤组织中MMPs的检测及意义胶质瘤组织135例,男76例,女59例,平均年龄x±s(38.41±19.02)岁,其中WHOⅠ级7例,WHOⅡ级57例,WHOⅢ级41例,WHOⅣ级30例。具体类型:毛细胞型星形细胞瘤(WHOⅠ级)4例、室管膜下巨细胞星形细胞瘤(WHOⅠ级)3例,弥漫型星形细胞瘤(WHOⅡ级)57例,间变型胶质瘤(WHOⅢ级)41例,胶质母细胞瘤(WHOⅣ级)30例。肿瘤标本均为术后半h内取材,编号,其中一部分用锡箔纸包裹置液氮内储存;另一部分组织,经4%中性甲醛固定,石蜡包埋切片,HE染色,用于病理组织学诊断。所有病例术前均无化疗、放疗及免疫治疗史。对照组取自病理尸体解剖的正常脑组织3例,并进行常规HE染色及病理诊断证实为正常脑组织。应用手工自制胶质瘤组织芯片联合免疫组织化学方法检测135例胶质瘤组织中MMPs蛋白表达,用明胶酶谱检测新鲜胶质瘤组织中MMPs的活性及含量。结果显示: MT1-MMP在正常脑组织和Ⅰ级胶质瘤组织中无表达。在肿瘤细胞胞质和血管内皮细胞中表达。从WHOⅡ级、Ⅲ级到Ⅳ级胶质瘤组织,MT1-MMP表达的阳性率呈逐渐升高,分别为15.8%、39.0%、60.0%,差异具有显著性统计学意义(P <0.05)。在正常脑组织和Ⅰ级胶质瘤组织中MMP-2蛋白不表达,在肿瘤细胞胞质中表达,在血管内皮细胞胞质中也有表达。在WHOⅡ级、Ⅲ级到Ⅳ级胶质瘤组织中,MMP-2的阳性率逐渐升高,分别为19.2%、44.9%、66.8%,差异具有显著性意义(P <0.05)。WHOⅡ级与Ⅲ级的胶质瘤,Ⅱ级与Ⅳ级及Ⅲ与Ⅳ级间的差异均具有显著的统计学意义(P <0.05)。MT1-MMP、MMP-2在胶质瘤中的表达与患者年龄、性别、肿瘤发生部位等均无相关性(P >0.05)。用明胶酶谱法可分离出胶质瘤组织中MMP-2和MMP-9的酶原及活性酶形式,活性酶仅存在于Ⅲ级和Ⅳ级的胶质瘤组织中,与胶质瘤的分级呈明显的正相关;MMP9在胶质瘤WHOⅢ级中的含量为73.670±8.130 A.mm2/g.L,在WHOⅣ级中的含量为178.110±12.930 A.mm2/g.L,两组相比差异有显著统计学意义(P <0.05);MMP-2在WHOⅢ级和WHOⅣ级胶质瘤中含量分别为42.568±10.245 A.mm2/g.L和62.983±6.454 A.mm2/g.L,两组相比差异有显著性统计学意义(P <0.05)。其中8例Ⅳ级胶质瘤和1例Ⅲ级胶质瘤组织中出现64 kD的MMP-2活性复合体形式( MT1- MMP·TIMP2·proMMP-2),其含量为28.680±19.876 A.mm2 /g.L。结果提示:明胶酶谱可分离胶质瘤组织中MMP-2及MMP-9的活性酶及酶原形式,活性酶与胶质瘤的分级密切相关。MT1-MMP·TIMP-2·proMMP-2活性三聚复合体与MMP-2的活化密切相关。MT1-MMP与MMP-2共同作用促进胶质瘤的浸润性生长,同时参与肿瘤的血管生成,与胶质瘤的组织学分级密切相关。二、胶质瘤组织中PRL-3的检测及意义用非放射性标记探针,进行原位杂交检测135例石蜡切片胶质瘤组织中PRL-3mRNA的存在状况,并在胶质瘤组织芯片上进行免疫组织化学标记PRL-3蛋白。结果显示PRL-3mRNA主要存在于WHOⅢ, WHOⅣ级胶质瘤组织中,检出率分别为31.7%和60.0%,阳性表达部位主要位于肿瘤细胞质及血管内皮细胞中,细胞核不着色;在WHOⅡ级胶质瘤组织中只有少量存在,检出率为8.7%,远远低于WHOⅢ,Ⅳ级胶质瘤肿瘤组织,WHOⅡ、Ⅲ、Ⅳ级两两间比较差异具有统计学意义(P<0.05)。用免疫组织化学方法检测PRL-3蛋白表达,在正常脑组织和WHOⅠ级胶质瘤组织中不表达。在WHOⅡ级、WHOⅢ级到WHOⅣ级胶质瘤组织,PRL-3蛋白阳性表达率逐渐升高,分别为5.6%、25.4%、50.0%,各组间差异具有显著统计学意义(P <0.05)。其中正常脑组织与WHOⅠ级胶质瘤组织、Ⅰ级与Ⅱ级胶质瘤组织间相比差异无显著性(P >0.05);Ⅱ级与Ⅲ级,Ⅱ与Ⅳ级及Ⅲ与Ⅳ级胶质瘤组织间相比,差异具有显著性统计学意义(P <0.05)。PRL-3在胶质瘤中的表达与患者性别、肿瘤发生部位均无相关性(P >0.05),但与患者的年龄存在相关性,小于平均(38岁)年龄患者的PRL-3阳性率低于大于此平均年龄的患者,差异有统计学意义(P <0.05)。结果提示:正常脑组织及Ⅰ级胶质瘤组织中无PRL-3mRNA存在及蛋白表达,WHOⅢ及WHOⅣ胶质瘤组织中存在较丰富的PRL-3 mRNA并同步表达PRL-3蛋白, PRL-3与胶质瘤组织学类型、分级及肿瘤的浸润性生长密切相关。【结论】本研究应用组织芯片法、免疫组织化学方法、非放射性标记探针原位杂交方法及明胶酶谱法,检测了135例新鲜胶质瘤组织中MMPs活性和含量以及胶质瘤组织存档蜡块中PRL-3mRNA丰度和PRL-3蛋白表达状况,结果表明MMP-2及MMP-9活性酶形式主要存在于WHOⅢ及WHOⅣ级胶质瘤组织中,与胶质瘤的组织学分级呈正相关,与胶质瘤组织类型有一定的相关性;PRL-3mRNA主要存在于WHOⅢ及WHOⅣ级胶质瘤组织中,与PRL-3蛋白表达一致;MMP-2、MT1-MMP、PRL-3的表达与胶质瘤的组织学分级关系密切,并与肿瘤浸润性生长密切相关。该研究探讨了胶质瘤的浸润性生长的影响因素,为临床有效治疗胶质瘤提供了理论依据,为治疗方案的制定提供了新的路径和新方法。