硫氧还蛋白-1和MMP-9作为乳腺癌转移的生物标志物

A B S T R A C T©2018曼苏拉大学。由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。埃及基础与应用科学杂志5（2018）63完整文章硫氧还蛋白-1和MMP-9作为埃及女性乳腺癌转移的生物标志物沙伊马湾放大图片作者：Abd El Salama，Mohamed A.放大图片作者：Ibrahimb，Laila A.放大图片创作者：Mamdouh M.El-Shishtawya，a埃及曼苏拉35516曼苏拉大学药学院生物化学系b埃及曼苏拉3516曼苏拉大学医学院肿瘤中心阿提奇莱因福奥文章历史记录：2017年9月23日收到2017年12月27日收到修订版，2018年在线提供2018年1月12日1. 介绍乳腺癌是全球女性中最常见的诊断恶性肿瘤[1]。它也是女性中与疟疾相关的死亡的主要原因[2]。在埃及，乳腺癌是女性中最常见的癌症类型，约占报告恶性肿瘤的32%[3]。此外，肿瘤转移是一个主要的临床挑战。全世界近三分之一的乳腺癌女性死于转移，尤其是脑转移[4，5]。氧化应激是许多癌症（包括乳腺癌）发生和进展的特征性标志[6]。为了维持癌细胞功能，许多抗氧化剂被上调以平衡活性氧（ROS）水平[7]。最重要的抗氧化剂之一是硫氧还蛋白-1（Trx-1），它在许多肿瘤中高度表达最近的一项研究表明，与其他癌症和正常人相比，乳腺癌患者的血清Trx-1水平升高[8]。由Trx-1介导的细胞氧化还原稳态是激活核糖核苷酸还原酶[9]和过氧化物酶[10]、诱导血管内皮生长因子（VEGF）和基质金属蛋白酶-9（MMP-9）所必需的[11，12]。此外，ROS引发细胞膜中多不饱和脂肪酸的脂质过氧化，产生丙二醛（MDA）。MDA作为氧化应激的生物标志物，在乳腺癌的发生、发展和转移中发挥重要作用[13]。MMP-9，也称为明胶酶B，是一种92 kDa的内肽酶，与乳腺癌的侵袭性和转移性扩散密切相关[14]。在肿瘤血管生成过程中，MMP-9降解IV型胶原，IV型胶原是肿瘤细胞周围血管基底膜的主要成分，*通讯作者。电 子 邮 件 地 址 ： alshaimagamal@mans.edu.eg （ A.S.G.A.El Salam ） ，mans.edu.eg（M.M.El-Shishtawy）。转移的起始过程。此外，基质衍生的MMP-9可促进细胞外基质（ECM）隔离的VEGF释放，导致转移[15]。Trx-1的过表达刺激MMP-9表达并下调其抑制剂金属蛋白酶组织抑制剂-1（TIMP-1），增加MMP-9活性[12]。因此，我们进行了这项研究，以探讨血清中的Trx-1，MMP-9和MDA在检测女性乳腺癌患者的转移及其与临床病理参数的相关性2. 受试者和方法2.1. 科目本研究在90例女性受试者中进行：非转移性乳腺癌（NMBC）患者包括37名新诊断的年龄为3151.70 ± 11.04岁。转移性乳腺癌（MBC）患者包括38例年龄为31-78岁的患者健康对照组包括15名26-59岁的表面健康的女性患者于2015年3月至11月在埃及曼苏拉曼苏拉大学肿瘤中心确诊。根据美国癌症联合委员会（AJCC）TNM系统[16]将患者分类为0期（3例患者）、I期（9例患者）、II期（12例患者）、III期(13 IV期（38例）。患者和对照组均无肾脏、肝脏疾病或任何其他类型的恶性肿瘤。从肿瘤中心获得每例患者记录的临床和病理特征，包括年龄、分级、分期、血清https://doi.org/10.1016/j.ejbas.2018.01.0012314- 808 X/©2018曼苏拉大学。由爱思唯尔公司制作和主持这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表埃及基础与应用科学杂志杂志主页：www.elsevier.com/locate/ejbas●●●64沙伊马湾Abd El Salam等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）63-68癌胚抗原（CEA）和血清癌抗原15-3（CA 15-3）。本 研 究 由 当 地 机 构 伦 理 委 员 会 批 准 ，Mansoura University ，Mansoura，Egypt;根据埃及卫生部的规定获得患者通过临床检查（包括放射学）以及放射学（包括平面X线、超声检查、计算机断层扫描和骨扫描）诊断转移。2.2. 采集血样患者和对照受试者禁食过夜。采集血样，在室温下放置30 min使其凝结，以3000 rpm离心10 min。分离血清并在-80 ℃下储存。2.3. 生化参数测定血 清 Trx-1 水 平 和 MMP-9 水 平 通 过 市 售 酶 联 免 疫 吸 附 测 定（ELISA）试剂盒使用人硫氧还蛋白ELISA试剂盒（Boster bio，Pleasanton ， CA ， USA ） 和 人 MMP-9 铂 ELISA 试 剂 盒（eBioscience，San Diego，CA，USA）测量。使用市售比色试剂盒（Biodiagnostic，Giza，Egypt），采用硫代巴比妥酸（TBA）法[17]2.4. 统计分析数据分析采用SPSS 21软件包。单样本Kolmogorov-Smirnov检验用于检验数据的正态性。定性数据使用数量和百分比定义使用卡方检验准备分类变量之间的关系连续变量描述为非参数数据的中位数为了比较两组以上的中位数（非参数数据），使用Kruskal Wallis检验。采用Spear-man相关法对连续非参数数据进行相关分析.用受试者工作特征（ROC）曲线确定不同临界点的敏感性和特异性。P0.05时认为具有统计学显著性3. 结果3.1. 患者乳腺癌患者的临床特征见表1。13例NMBC患者（35.1%）报告了T1肿瘤大小。11例NMBC患者（29.7%）和1例MBC患者（2.6%）报告了T2。13例NMBC患者（35.1%）和19例MBC患者（50%）报告了T3，18例MBC患者（47.4%）报告了T4。淋巴结阳性率分别为70.2%（26/36）和100%（38/38）。10例NMBC患者（27%）报告了1级。21例NMBC患者（56.8%）和20例MBC患者（52.6%）报告了2级，NMBC组6例（16.2%），MBC组18例（47.4%）。3.2. 测定的生化参数研究参数的血清水平总结见表2。MBC患者血清Trx-1水平分别显著高于NMBC患者和健康对照组（p0.001）和（p 0.001）（图1）。MBC患者血清MMP-9水平显著高于NMBC患者和健康对照组（p.001<），（p.001）（图2）。与NMBC患者和健康对照组相比，血清MDA水平分别显著升高（p0.001）、（p 0.001）（图3）。MBC患者CEA和CA15 -3均显著高于NMBC患者和健康对照组（p.001），（p.001）。此外，NMBC患者的血清Trx-1、MMP-9、MDA、CEA和CA 15 -3水平显著升高，对照受试者（p0.001，所有参数）。3.3. 测量参数分析所有患者血清Trx-1水平和MMP-9水平与临床病理参数之间的关系，并在表3中表示。IV期乳腺癌患者血清Trx-1和MMP-9水平明显高于I、II、III期患者（P <0.001）。Trx-1和MMP-9水平随肿瘤体积增大而显著升高，表1转移性和非转移性乳腺癌患者的临床特征非转移性乳腺癌患者（n= 37）转移性乳腺癌患者（n=38）SIG测试p值没有%没有%第一阶段Stage I1232.400X2= 75 p.001第二1232.400III期1335.200IV期0038100分级G11027.000X2= 16.014 p.001G22156.82052.6G3616.21847.4肿瘤大小T11335.100X2= 40.45 p.001T21129.712.6T31335.11950.0T4001847.4淋巴结分期N011百分之二十九点七00X2= 57.002 p.001N114百分之三十七点八00N2821.6%12.6N34百分之十点八3797.4a美国癌症联合委员会（AJCC），v2;卡方检验，n;患者数量沙伊马湾Abd El Salam等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）63-6865表2MBC与NMBC患者和对照组[中位数（最小-最大）]。生物标记对照组（n= 15）NMBC患者（n= 37）MBC患者（n= 38）Trx-1（ng/ml）22.82（14.03（23.03313.26（229.22MMP-9（ng/ml）93.84（3.26（238.77691.66（465.22MDA（nmol/ml）2.79（1.225.77（2.0110.29（5.51CEA（ng/ml）0.50（0.301.70（0.905.78（0.30CA-15-3（U/ml）5.10（4.1020.00（7.0084.05（18.00NMBC;非转移性乳腺癌，MBC;转移性乳腺癌，n;受试者数量; Trx-1，硫氧还蛋白-1; MMP-9，基质金属蛋白酶-9; MDA，丙二醛; CA 15 -3，癌抗原15 -3; CEA，癌胚抗原。*与对照组相比p 0.001与NMBC患者相比，#p <0.001。Fig. 1.转移性乳腺癌（MBC）、非转移性乳腺癌（NMBC）和对照组中硫氧还蛋白-1（Trx-1）水平（ng/ml）的中位数和范围。图三.在转移性乳腺癌（ MBC）、非转移性乳腺癌（NMBC）和对照组中丙二醛（MDA）水平（nmol/ml）的中位数和范围。图二.转移性乳腺癌（MBC）、非转移性乳腺癌（NMBC）和对照组的基质金属蛋白酶-9（MMP-9）水平（ng/ml）的中位数和范围5 cm（P.001）。有淋巴结转移者血清Trx-1和MMP-9水平均显著高于无淋巴结转移者（P0.05）。2级和3级患者血清Trx-1和MMP-9水平显著高于1级患者（P.05）.而乳腺癌患者血清中Trx-1和MMP-9的水平在不同年龄组MDA水平在IV期乳腺癌患者中显著高于I、II和III期（P.001）。MDA仅在肿瘤大于5cm时显著升高（P.001）.有淋巴结转移组MDA水平明显高于无淋巴结转移组（P0.05）。乳腺癌患者血清MDA水平在不同年龄组间差异无统计学意义。Spearman血清Trx-1水平与血清CEA、CA 15 -3水平呈显著正相关（r = 0.581，P0.001和r = 0.570，P0.001，P < 0.01）。分别;图。 5）。此外，分析显示血清MMP-9水平与血清CEA和CA 15-3水平之间显著正相关（分别为r = 0.538，P <0.001和r = 0.637，P<0.001;图12）。（六）。3.4. Trx-1和MMP-9诊断价值的测定采用ROC曲线分析方法，探讨血清Trx-1和MMP-9作为乳腺癌转移性疾病的生物标志物的诊断价值。结果表明：血清Trx-1和MMP-9水平可作为预测乳腺癌转移的临界值;231.1 ng/ml和492.4 ng/ml。Trx-1诊断特异性和敏感性分别为94.6%和97.4%，MMP-9诊断特异性和敏感性分别为97.3%和97.4%。此外，曲线下面积（AUC）对于Trx-1为 0.986 ，对于MMP-9为 0.993 （图1B）。 7）。4. 讨论乳腺癌转移是乳腺癌相关死亡的主要原因[4]。尽管治疗取得了进展，但20CA 15-3和CEA是临床上广泛使用的两种血清标志物的联合测量允许在高达60-80%的乳腺癌患者中早期诊断转移最近的研究表明，在284例患者中，分别有163例（57.4%）和97例（34.266沙伊马湾Abd El Salam等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）63-68b bb≥表3乳腺癌患者参数n Trx-1（ng/ml）MMP-9（ng/ml）MDA（nmol/ml）中位数（范围）年龄（岁）≤50 35 229.22（23.03>50 40 263.51（45.56肿瘤分期I期12 95.81（23.03第二期12 105.04（83.23第三期13 134.01（50.27第四阶段38 313.27a（229.22肿瘤大小（cm）2 13 98.59（23.03<5≥2 12109.54（83.23≥5 50 294.84（50.27肿瘤分级G1 10 105.85（60.09G2 41 229.22c（23.03G3 24 293.51c（90.40淋巴结转移阴性11 100.00（23.03阳性64 265.56e（45.56n：患者数量; G：等级。与I、II和III期相比，p 0.05有显著差异<。b与肿瘤大小2和5 2相比，差异有显著性（p0.05）。c与G1相比，p 0.05有显著差异d与G2相比，p 0.05有显著差异。与淋巴结阴性相比，p 0.05有显著性差异<。见图4。所有乳腺癌患者血清硫氧还蛋白-1（Trx-1）水平与基质金属蛋白酶-9（MMP-9）水平呈正相关。有远处转移[20]。因此，我们研究了Trx- 1和MMP-9在乳腺癌诊断中的作用及其与MBC和NMBC埃及患者临床病理参数的相关性，以及它们在疾病预后中的敏感性和特异性乳腺癌转移是肿瘤细胞从其原发部位迁移并建立到继发性肿瘤的过程[21]。该过程需要通过MMP-9降解原发性和继发性肿瘤组织中的ECM[22]。Trx-1刺激MMP-9表达并促进乳腺癌细胞中MMP-9依赖性侵袭[12]。硫氧还蛋白系统是高表达的在乳腺肿瘤中[23，24]，并且Trx-1先前已被认为是乳腺癌的合适和诊断生物标志物[8，13]。我们的研究结果扩展了这些先前的研究，表明与对照组相比，乳腺癌患者中的Trx-1水平显着增加。此外，Trx-1与远处转移和不良预后相关[11]。肿瘤转移和侵袭性可以通过Trx-1将平衡推向MMP-9功能的能力来解释。MMP-9参与恶性行为取决于与其组织特异性受体TIMP-1平衡的变化[12]。这表明Trx-1可能是一种治疗药物，图五.在所有乳腺癌患者中，血清硫氧还蛋白-1（Trx-1）和癌抗原15-3（CA 15 -3）水平（a）以及血清Trx-1和癌胚抗原（CEA）水平（b）之间呈正相关。沙伊马湾Abd El Salam等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）63-6867见图6。乳腺癌患者血清基质金属蛋白酶-9（MMP-9）水平与癌抗原15-3（CA 15 -3）水平（a）、血清MMP-9水平与癌胚抗原（CEA）水平（b）呈正相关。靶向减少肿瘤细胞侵袭，从而减少乳腺癌的转移[11]。据我们所知，这是首次报道血清Trx-1与乳腺癌转移和进展的关系。转移性乳腺癌患者血清Trx-1水平显著升高。与肿瘤分期、分级及淋巴结转移有关。而血清Trx-1水平与肿瘤大小无关由于MBC患者的Trx-1值显著高于NMBC患者，因此血清Trx-1可作为预测转移的生物标志物MMP-9在乳腺癌的侵袭和转移中起重要作用。乳腺癌患者血清MMP-9水平明显高于对照组。这一结果与Patel等人的结果一致[25]和La Rocca et al.[26]第10段。此外，MMP-9似乎在癌发生中具有更大的生物活性最近的研究表明，MMP-9的下调可防止癌细胞生长、侵袭和血管生成[27，28]。此外，我们认为，血清MMP-9显着增加MBC患者;随后MMP-9与乳腺癌分期定义的AJCC-TNM系统。因此，MMP-9可能在乳腺癌转移中起重要作用，这与Patel等的结果[25]Rashad et al.[29].我们发现血清MMP-9水平预测淋巴结转移，这与Zhang等[30]和Heo等[31]一致。此外，血清MMP-9水平在2级和3级显著高于1级。Zhang等人[30]指出MMP-9与肿瘤大小平行，另一方面Daniele等人[32]和Rashad等人[29]的研究显示血清MMP-9与肿瘤大小之间无相关性，这与我们的结果一致。MMP-9与乳腺癌患者的一般情况（疾病进展期和转移）有关，因此，我们认为MMP-9可能是乳腺癌治疗的一个可能靶点这与Li et al.[28]、Park等[33]和Sinha等[34]得出结论，MMP-9抑制可作为治疗乳腺癌转移的可能靶点。丙二醛（MDA）是多不饱和脂肪酸自由基降解产生的脂质过氧化物（LPO）的终产物。MDA通过与DNA中核酸碱基的氨基相互作用形成丙二醛-DNA加合物促进乳腺癌[35]。先前的研究表明，与健康受试者相比，乳腺癌患者的血清MDA水平显著升高[13，36这些结果与我们的研究一致，并证实乳腺癌患者的脂质过氧化作用增加。见图7。用于检测乳腺癌转移的血清硫氧还蛋白-1（Trx-1）水平（a）和血清基质金属蛋白酶-9（MMP-9）水平（b）的受试者工作特征曲线（ROC）。68沙伊马湾Abd El Salam等人 /埃及基础与应用科学杂 志 5（2018）63-68此外，Pande等人表明，VEGF和MDA水平在乳腺癌患者中增加，并且呈正相关。VEGF是肿瘤血管生成和转移的重要刺激物，并受氧化应激条件上调[40]。Meta性乳腺癌患者血清MDA水平明显升高，且与临床分期有关。这一结果与Sadati Zarrini等人[36]Baskic等人的结果一致。[41] 和Gonenc等人[42]。此外，MDA水平与肿瘤分级和淋巴结转移有关，而与肿瘤大小无关。结论转移性乳腺癌患者血清Trx-1和MMP-9水平显著升高。Trx-1和MMP-9升高与疾病进展相关。Trx-1和MMP-9是有前途的候选人，作为指导复发的乳腺癌与远处转移，因为他们与先进的疾病阶段。Trx-1和MMP-9可能是预防乳腺癌转移的治疗靶点。MDA作为氧化应激的生物标志物与乳腺癌患者的转移进展有关。这些结果应在采用大量受试者的进一步前瞻性研究中证实，引用[1] [10] Ferlay J，Soerjomataram I，Dikshit R，Eser S，Mathers C，Rebelo M，etal. 全球癌症发病率和死亡率：GLOBOCAN 2012来源、方法和主要模式Int J Cancer2015;136（5）：E359-86.[2] 塞尔维克乳腺癌乳腺癌：差异的世界。Science（NewYork，NY）2014;343（6178）：1452-3.[3] Ibrahim AS，Khaled HM，Mikhail NN，Baraka H，Kamel H.埃及的癌症发病率：国家基于人群的癌症登记项目的结果。JCancer Epidemiol 2014;2014：437971.[4] 作者：Jiang Jiang，Jiang Jiang.乳腺癌转移的临床和分子复杂性。Semin CancerBiol2015;35：85-95.[5] 放大图片SiegelRL，Miller KD，Jemal A. 癌症统计，2015年。 CA Cancer J Clin2015;65（1）：5-29.[6] Nourazarian AR，Kangari P，Salmaninejad A.氧化应激在乳腺癌发生发展中的作用。Asian Pac J Cancer Preven：APJCP 2014;15（12）：4745-51.[7] [10] HarrisIS，Treloar AE，Inoue S，Sasaki M，Gorrini C，Lee KC，et al. 谷胱 甘 肽 和 硫 氧 还 蛋 白抗 氧 化 途 径 协 同 作 用 ， 推 动癌 症 的 发 生 和发 展 。 CancerCell2015;27（2）：211-22.[8] Park BJ，Cha MK，Kim IH.硫氧还蛋白1作为乳腺癌的血清标志物及其与CEA或CA 15 -3组合用于提高乳腺癌诊断灵敏度的用途。BMC ResNotes 2014;7：7.[9] 霍姆格伦河 硫氧还蛋白 Annu Rev Biochem1985;54：237-71.[10] 李SG，蔡HZ，金K.过氧化物酶：细胞信号传导中新机制和新概念的历史综述和推测性预览。自由基生物医学2005;38（12）：1543-52。[11] [10] BhatiaM，McGrath KL ，Di Trapani G，Charoentong P，Shah F，KingMM，et al. 硫氧还蛋白系统与乳腺癌细胞侵袭和迁移。氧化还原生物学2016;8：68-78.[12] [10] Farina AR，Cappabianca L，DeSantis G，Di Ianni N，Ruggeri P，RagoneM，et al. 硫氧还蛋白刺激MMP-9表达，解除MMP-9/TIMP-1平衡，并促进人MDA-MB- 231乳腺癌细胞中MMP-9依赖性侵袭。 FEBS Lett 2011;585（20）：3328-36。[13] KilicN，Yavuz Taslipinar M，Guney Y，Tekin E，Onuk E. 乳腺癌患者血清硫氧还蛋白、超氧化物歧化酶、丙二醛和晚期氧化蛋白产物的研究。Ann SurgOncol2014;21（13）：4139-43。[14] Mehner C，Hockla A，Miller E，Ran S，Radisky DC，Radisky ES.肿瘤细胞产生的基质金属蛋白酶9（MMP-9）驱动基底样三阴性乳腺癌的恶性进展和转移。Oncotarget 2014;5（9）：2736-49。[15] SandJM ， Larsen L， Hogaboam C， Martinez F ，Han M ， Rossel LarsenM，等. 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