线粒体自噬基因E2F1与子宫内膜癌预后的相关性研究_刘洋.pdf

论著doi:1013819/jissn2096708X202302006引用本文格式:刘洋，江梅，丁涛，等线粒体自噬基因E2F1 与子宫内膜癌预后的相关性研究 J 湖北医药学院学报，2023，42(2):143147线粒体自噬基因 E2F1 与子宫内膜癌预后的相关性研究刘洋1，江梅2，丁涛2，邵帅2，姜经航2(荆门市人民医院荆楚理工学院附属中心医院1妇科;2生殖医学中心，湖北 荆门448000)摘要 目的:探讨线粒体自噬基因 E2F1 与子宫内膜癌(uterine corpus endometrial carcinoma，UCEC)预后的相关性。方法:软件筛选肿瘤基因组图谱数据库 UCEC 以及正常组织中差异表达的线粒体自噬基因。单因素和多因素 Cox 回归分析发现 E2F1 与 UCEC 预后密切相关。KaplanMeier 分析 E2F1 高危组和低危组生存时间的差异。GEPIA 数据库探讨 E2F1 mNA 在 UCEC 患者癌组织和正常组织表达情况。人类蛋白质图谱(the human protein at-las，HPA)在线数据库探讨 E2F1 蛋白在 UCEC 患者癌组织和正常组织表达情况。UALCAN 数据库探讨 E2F1 表达与 UCEC 患者临床资料之间关系。结果:9 个线粒体自噬基因在癌组织中低表达，5 个线粒体自噬基因在癌组织中高表达。KaplanMeier 分析 E2F1 表达低风险组患者的生存率优于高风险组(P0001)。GEPIA 数据库发现 E2F1mNA 在 UCEC 癌组织中表达量高于癌旁正常组织(P005)。HPA 数据库发现 E2F1 蛋白在癌组织中高表达。E2F1 表达量与 UCEC 患者组织学分型、肿瘤分期以及 TP53 突变密切相关(P005)。结论:E2F1 在 UCEC 中高表达，并且其表达水平与 UCEC 患者的不良预后密切相关。关键词 子宫内膜癌;线粒体自噬;预后;肿瘤基因组图谱数据库 基金项目 荆门市科学技术研究与开发计划重点项目(2019YFZD044)作者简介 刘洋(1987)，男，湖北荆门人，学士，研究方向:妇科肿瘤的基础与临床。Email:260711536 qqcom 通信作者 姜经航(1987)，男，湖北枣阳人，硕士，研究方向:辅助生殖技术临床与胚胎实验室。Email:gxmu202010045jjh srgxmueducnCorrelation between Mitochondrial Autophagy Gene E2F1 and the Prognosis of Endometrial CarcinomaLIUYang1，JIANG Mei2，DING Tao2，SHAO Shuai2，JIANG Jinghang2(1Department of Gynecology;2The eproductiveMedicine Center，Jingmen Peoples Hospital，JingChu University of Technology Affiliated Central Hospital，Jingmen，Hubei448000，China)Abstract:Objective To investigate the relationship between mitophagy gene E2F1 and prognosis of uterine corpus endome-trial carcinoma(UCEC)Methods software was used to screen tumor genome atlas database UCEC and differentially ex-pressed mitophagy genes in normal tissues Univariate and multivariate Cox regression analysis revealed a close associationbetween E2F1 and UCEC prognosis KaplanMeier analysis was used to compare the survival time of UCEC patients withhigh and low E2F1 expression levels，and GEPIA database was used to investigate the expression of E2F1 mNA in cancertissues and normal tissues of UCEC patients Furthermore，the human protein atlas(HPA)online was used to examine theexpression of E2F1 protein in cancer tissues and normal tissues of UCEC patients Lastly，we explored the correlation be-tween E2F1 expression and clinical data of UCEC patients using the UALCAN database esults Nine mitochondrial auto-phagy genes were found to be downregulated in tumor tissues，while five genes were upregulated Kaplan Meier analysisshowed that the survival rate of patients in the lowrisk group with E2F1 expression was better than that in the highriskgroup(P0001)The GEPIA database found that the expression level of E2F1 mNA in UCEC cancer tissue was higherthan that in normal tissue adjacent to cancer(P005)The HPA database found that E2F1 protein was highly expressed incancer tissue The expression level of E2F1 was closely related to the histological classification，tumor staging，and TP53mutation in UCEC patients(P005)Conclusion E2F1 is highly expressed in UCEC，and its expression level is closelyrelated to the poor prognosis of patients with UCECKey words:Uterine corpus endometrial carcinoma;Mitophagy;Prognosis;The Cancer Genome Altas341刘洋，等线粒体自噬基因 E2F1 与子宫内膜癌预后的相关性研究子宫内膜癌(uterine corpus endometrial carcino-ma，UCEC)是女性生殖系统常见的恶性肿瘤之一，其发病率和相关病死率呈现增加的趋势1。虽然对于 UCEC 的诊断和治疗取得巨大进展，但是对于晚期或者侵袭性更高类型 UCEC 其预后并不理想2。新的治疗策略和分子指标探索对 UCEC 的预后至关重要。线粒体自噬不仅在早期胚胎发育、细胞分化、炎症和细胞凋亡等过程中发挥着重要作用，同时能够调控肿瘤细胞周期以及细胞间相互作用，促进肿瘤细胞脱离肿瘤微环境引起肿瘤迁移和转移34。目前关于线粒体自噬在 UCEC 中只有少量的报道，有研究指出线粒体呼吸链复合物缺陷会导致线粒体自噬增加5，可以通过抑制 PINK1/Par-kin 介导的线粒体自噬增强纳米催化剂驱动用以治疗 UCEC6，以线粒体自噬为切入点有可能是一种治疗策略之一。因此本研究基于生物信息学方法探讨线粒体自噬在 UCEC 预后中价值。1材料与方法11数据来源TCGA 数据库(https:/cancergenomenihgov/)中下载 UCEC 患者基因转录组数据以及临床资料。纳入标准:术后病理确诊为 UCEC。排除标准:随访时间30 d;随访时间缺失的患者。65 个线粒体自噬相关基因从 GSEA 网站(http:/wwwgseamsigdborg/gsea/indexjsp)下载。12差异表达线粒体自噬基因筛选以 log2FC1 和 FD005 为设定条件，通过 软件(420 版本)以及 LIMMA 软件包(314 版本)中 Wilcoxon 检验筛选 UCEC 以及正常组织中差异表达的线粒体自噬基因，差异表达的基因通过火山图、热图和箱图表示，通过 语言中 pheatmap 和 gg-pubr 进行图形可视化。13差异表达线粒体自噬基因突变分析通过在线 cBioPortal 数据库发现差异表达线粒体自噬基因的突变情况。14UCEC 患者预后线粒体自噬基因 E2F1 确定与鉴定使用单因素和多因素 Cox 回归分析确定与UCEC 预后相关线粒体自噬基因 E2F1。根据 E2F1表达截断值将患者分为高低表达组，使用 KaplanMeier 分析评估高危组和低危组生存时间的差异。通过 GEPIA 数据库(http:/gepia cancerpku cn/detailphp)探讨 E2F1 mNA 在 UCEC 患者癌组织和正常组织表达情况。通过人类蛋白质图谱(thehuman protein atlas，HPA)在线数据库(https:/wwwproteinatlasorg/)探讨 E2F1 蛋白在 UCEC 患者癌组织和正常组织表达情况以及与患者预后之间关系。通过 UALCAN 数据库(http:/ualcanpathuabedu/analysishtml)探讨 E2F1 表达与 UCEC 患者临床资料之间关系。15统计分析 软件 420(https:/wwwrprojectorg/)进行总体数据分析，使用 Wilcoxon 检验筛选差异表达的线粒体自噬基因，单因素和多因素 Cox 回归分析确定预后基因，KaplanMeier 分析生存时间的差异。使用 pheatmap、ggpubr、ggplot2 以及 PEL 语言包对结果进行可视化分析。取 P005 为差异具有统计学意义。2结果21差异表达线粒体自噬基因鉴定从 TCGA 数据库得到 552 例 UCEC 组织和 23例正常癌旁组织的转录组数据。探讨 65 个线粒体自噬基因在癌组织和癌旁组织的差异性表达，发现9 个线粒体自噬基因(CITED2、MAPK10、MITF、AS、JUN、PKN、GABAAPL1、MAS 和 CALCO-CO2)在癌组织中低表达，发现 5 个线粒体自噬基因(PGAM5、HAS、BNIP3、BECN2 和 E2F1)在癌组织中高表达(图 1)。22差异表达线粒体自噬基因功能富集以及突变分析探讨 UCEC 患者差异表达线粒体自噬基因的突变情况，cBioPortal 数据库所示突变率最高的基因是E2F1，高达 7%，其有可能是导致子宫内膜癌发生的因素之一(图 2)。23E2F1 是 UCEC 预后独立危险因素14 个差异表达线粒体自噬基因进行单因素(H=1021，95%CI=1008 1035，P=0001360.001)和多因素 Cox(H=1502，95%CI=12161.855，P=0000160001)回归分析发现，E2F1 是UCEC 患者生存和预后独立危险因素。按照线粒体自噬基因 E2F1 评分以升序进行排序(图 3A)，散点图显示评分越高，死亡患者越多(图 3B)。根据E2F1 表达风险折断值 1072 将患者分为高低风险组，KM 分析低风险组患者的生存率优于高风险组，差异有统计学意义(P0001，图 3C)。441湖北医药学院学报(JHBUM)网址:http:/yyyxcbptcnkinet2023 年 4 月，42(2)注:A:差异自噬基因火山图;B:热图;C:箱图图 1UCEC 中 14 个差异表达线粒体自噬基因图 2cBioPortal 数据库所示差异表达线粒体自噬基因突变情况注:A:UCEC 患者风险评分;B:UCEC 风险评分下患者生存状态;C:高低风险组 UCEC 患者生存率 KM 曲线图 3E2F1 是 UCEC 预后独立危险因素24E2F1 与 UCEC 患者生存关系为了验证 E2F1 与 UCEC 患者生存预后之间的相关性，我们通过 GEPIA 数据库发现 E2F1 在UCEC 患者癌组织中表达量高于癌旁正常组织，差异有统计学意义(P005，图 4A)。同时基于 pro-teinatlas 在线数据库发现 E2F1 蛋白的表达在 UCEC癌组织中表达也明显高于癌旁组织(图 4AC)。25E2F1 表达情况与 UCEC 临床资料之间关系通过 UALCAN 数据库发现 E2F1 表达量与UCEC 患者组织学分型密切相关，浆液型 UCEC 患541刘洋，等线粒体自噬基因 E2F1 与子宫内膜癌预后的相关性研究者 E2F1 表达量最高，子宫内膜样型和浆液型混合型 UCEC 表达量次之，子宫内膜样型 UCEC 表达量最低(P005，图 5A)。UCEC 中 E2F1 基因启动子甲基化水平随着肿瘤分级增加也表现出增加的趋势，但是 4 级患者表达出现下降，并且相比较于 3 级患者，差异均有统计学意义(P005，图 5B)。E2F1基因启动子甲基化水平在癌组织表达量低于癌旁组织(P=0001005，图 5C)。E2F1 在 UCEC 中的表达随着肿瘤分期进展表达量也逐渐增多，并且同 1期相比差异具有统计学意义(P 0 05，图 5D)。TP53 突变的 UCEC 患者 E2F1 表达量明显高于TP53 未突变的患者(P0001，图 5E)。注:A:E2F1 mNA 在 UCEC 癌组织和癌旁组织表达情况;B:E2F1 蛋白在 UCEC 癌旁组织表达情况;C:E2F1 蛋白在癌组织表达情况(褐色即为阳性表达)图 4E2F1 与 UCEC 患者生存关系图 5E2F1 表达情况与 UCEC 临床资料相关性3讨论目前虽然对于 UCEC 的发病机制和预后的生物标志物进行大量深入研究，但是由于 UCEC 病因复杂性和遗传异质性等，所致 UCEC 预后仍然不佳，尤其是晚期 UCEC。对 UCEC 差异表达的线粒体自噬基因进行功能分析可见线粒体自噬基因主要和线粒体本身诱导凋亡、线粒体的功能密切相关;同时也富集在内分泌抵抗、细胞衰老以及 MAPK 信号通路等与肿瘤密切相关的生物学过程中。目前的研究也指出细胞衰老及相关机制研究跟癌症关联密切，有望成为治疗肿瘤的一个方向7。Kas 依赖的细胞转化是线粒体动力学的一个重要特征，而致瘤性 Kas 能够通过作用于 MAPK 信号通路中 EK1/2 介导的 Dp1 磷酸化促使线粒体分裂，影响肿瘤的发生8。也再次证实了线粒体自噬能够与其他作用641湖北医药学院学报(JHBUM)网址:http:/yyyxcbptcnkinet2023 年 4 月，42(2)机制以及通路协同作用来调控肿瘤的生物学特性。探讨与 UCEC 发生、发展和预后相关的潜在关键分子，提高和监测 UCEC 的预后和发展。线粒体自噬是细胞应对各种环境应激刺激而选择性发生的自噬过程，特别是在细胞接受氧化损伤或者缺氧条件下降解受损的线粒体中更容易出现，并且线粒体自噬调节因子在调控肿瘤细胞周期以及影响肿瘤细胞迁移和转移的过程中发挥着重要作用3，9。通过验证发现 E2F1 是 UCEC 患者生存和预后独立危险因素(P=000016)，并且基于 GEPIA 发现E2F1 在 UCEC 患者癌组织中表达量高于癌旁正常组织，差异有统计学意义(P005)。在宫颈癌、前列腺癌中也发现高表达 E2F1 的患者生存率要优于低表达者1011。同时 cBioPortal 数据库所示突变率最高的基因是 E2F1，进一步说明 E2F1 与 UCEC 发生密切相关。GEPIA 数据也再次证明 E2F1 蛋白在UCEC 癌组织中表达也明显高于癌旁组织。在对 UCEC 的研究中发现，患者的组织分型和肿瘤进展及其预后密切相关12，针对具有特殊预后特征相关的患者应该予以密切监控，加强随访有助于改善患者的预后，提高生活质量。有研究发现E2F1 与淋巴转移浸润等密切相关10。TP53 突变与 UCEC 密切相关13，本研究发现 TP53 突变的UCEC 患者 E2F1 表达量明显增高，也进一步说明其与 UCEC 发生密切相关。并且在对 E2F1 的研究发现，其异常表达与肿瘤细胞增殖、侵袭和转移等生物学活性密切相关11，1416。后续我们将对 E2F1 在UCEC 具体作用机制进行深入研究。综上所述，E2F1 在 UCEC 中高表达，并且其表达水平与 UCEC 患者的不良预后密切相关。参考文献 1Sung H，Ferlay J，Siegel L，et alGlobal cancer statis-tics 2020:GLOBOCAN estimates of incidence and mor-tality worldwide for 36 cancers in 185 countries J CACancer J Clin，2021，71(3):209249 2Makker V，MacKay H，ayCoquard I，et alEndometri-al cancer J Nat ev Dis Primers，2021，7(1):88 3Poole LP，MacLeod KFMitophagy in tumorigenesis andmetastasis J Cell Mol Life Sci，2021，78(8):38173851 4Onishi M，Yamano K，Sato M，et alMolecular mecha-nisms and physiological functions of mitophagy J EM-BO J，2021，40(3):e104705 5Cormio A，Musicco C，Gasparre G，et alIncrease in pro-teins involved in mitochondrial fission，mitophagy，pro-teolysis and antioxidant response in type I endometrialcancer as an adaptive response to respiratory complex IdeficiencyJ Biochem Biophys es Commun，2017，491(1):8590 6Gong X，Pu X，Wang J，et alEnhancing of nanocatalystdriven chemodynaminc therapy for endometrial cancercells through inhibition of PINK1/parkinmediated mi-tophagy J Int J Nanomedicine，2021，16:66616679 7Wang L，Lankhorst L，Bernards Exploiting senescencefor the treatment of cancerJ Nat ev Cancer，2022，22(6):340355 8Serasinghe MN，Wieder SY，enault TT，et alMitochon-drial division is requisite to ASinduced transforma-tion and targeted by oncogenic MAPK pathway inhibi-tors J Mol Cell，2015，57(3):521536 9Xie Y，Liu J，Kang，et al Mitophagy receptors intumor biologyJ Front Cell Dev Biol，2020，8:594203 10Yang C，Zhang ZC，Liu TB，et alE2F1/2/7/8 as inde-pendent indicators of survival in patients with cervicalsquamous cell carcinoma J Cancer Cell Int，2020，20:500 11毕学成，蒲小勇，刘久敏，等转录因子 E2F1 表达对前列腺癌细胞侵袭能力的影响J 中华医学杂志，2017，97(36):28562859 12Emma JC，Sarah JK，Jessica NM，et al Endometrialcancer J Lancet，2022，399(10 333):14121428 13Wujcicka W，Zajac A，Stachowiak GImpact of MDM2，TP53 andP14AFpolymorphismsonendometrialcancer risk and onsetJ In Vivo，2019，33(3):917924 14倪楠，赵媛，宁欣，等mi175p 通过靶向调节 E2F1 抑制肺癌细胞增殖和侵袭 J 解剖科学进展，2020，26(6):656659 15Mints M，Mushtaq M，Iurchenko N，et alMitochondrialribosomal protein S182 is highly expressed in endome-trial cancers along with free E2F1J Oncotarget，2016，7(16):22 15022 158 16李广莹，周维，曲长虹，等过表达 mi320a 对宫颈癌 Hela 细胞增殖和侵袭能力的影响及其可能机制 J 解剖科学进展，2021，27(5):529532 收稿日期20221108(本文编辑:曾红丽)741刘洋，等线粒体自噬基因 E2F1 与子宫内膜癌预后的相关性研究