Abstract
Background: Tissue hypoxia is characteristic of many human malignant neoplasm, and hypoxia inducible factor-1(HIF-1) plays a pivotal role in essential adaptive response to hypoxia, and activates a signal pathway for the expression of the hypoxia-regulated genes, resulting in increasing $O_2$ delivery or facilitating metabolic adaptation to hypoxia. Increased level of HIF-$1{\alpha}$ has been reported in many human malignancies, but in non-small cell lung carcinoma the influence of HIF-$1{\alpha}$ on tumor biology, including neovascularization, is not still defined. In present study the relationship of HIF-$1{\alpha}$ expression on angiogenetic factors, relationship between the tumor proliferation and HIF-$1{\alpha}$ expression, interaction of HIF-$1{\alpha}$ expression and p53, and relationship between HIF-$1{\alpha}$ expression and clinico-pathological prognostic parameters were investigated. Material and Method: Archival tissue blocks recruited in this study were retrieved from fifty-nine patients with primary non-small cell lung carcinoma, who underwent pneumonectomy or lobectomy from 1997 to 1999. HIF-$1{\alpha}$, VEGF(vascular endothelial growth factor), and p53 protein expression and Ki-67 labeling index in tumor tissues were evaluated, using a standard avidin-biotin-peroxidase complex(ABC) immunohistochemistry. Relationship between the HIF-$1{\alpha}$ expression and VEGF, p53 overexpression and correlation between the HIF-$1{\alpha}$ expresseion and Ki-67 index were analyzed. Clinico-pathologic prognostic parameters were also analyzed. Result: HIF-$1{\alpha}$ expression in cancer cells was found in 24 of 59 cases of non-small cell lung carcinoma(40.7%). High HIF-$1{\alpha}$ expression was significantly associated with several pathological parameters, such as pathological TMN stage(p=0.004), pT stage(p=0.020), pN stage (p=0.029), and lymphovascular invasion(p=0.019). High HIF-$1{\alpha}$ expression was also significantly associated with VEGF immunoreactivity(p<0.001), and aberrant p53 expression(p=0.040). but was marginally associated with Ki-67 labeling index(p=0.092). The overall 5-year survival rate was 42.3%. The survival curve of patients with a high HIF-$1{\alpha}$ expression was worse than that of patients with low-expression(p=0.002). High HIF-$1{\alpha}$ expression was independent unfavorable factors with a marginal significance in multivariate analysis performed by Cox regression. Conclusion: It is suggested that high HIF-$1{\alpha}$ expression may be associated with intratumoral neovascularization possibly through HIF-VEGF pathway, and high HIF-$1{\alpha}$ expression could be associated with lymph node metastasis and post operative poor prognosis in patients with non-small cell lung carcinoma.
배경: 악성종양에서 신생혈관 생성 및 당분해의 증가는 저산소 상태의 미세환경을 나타내며, 이는 종양의 침습성, 전이 및 환자의 예후와 관련이 있는 것으로 알려져 있다. Hypoxia-inducible factor 1(HIF-1)는 당원 수송체, 당분해 효소, 혈관내피세포 성장인자 등의 유전자의 전사를 활성화한다고 알려져 있다. 그리고 HIF-1의 전사 활성도는 HIF-$1{\alpha}$ 아단위의 표현이 조절되는 정도에 의존한다. 비소세포 폐암에서 HIF-$1{\alpha}$의 발현이 혈관 생성능, 종양세포 증식능 및 이상형 p53의 축적 등 종양의 생물학적 특성에 미치는 영향과 환자의 수술 후 예후와의 관계를 규명하고자 한다. 대상 및 방법: 1997년부터 1999년까지 비소세포 폐암으로 진단받고 전폐절제술 혹은 폐엽절제술을 시행 받은 59명의 폐암 환자들에서 얻어진 파라핀 조직 블록을 대상으로 하였다. ABC(avidin-biotin complex) 방법에 기초한 면역조직화학검사를 이용하여 암조직과 정상조직에서 HIF-$1{\alpha}$, VEGF(vascular endothelial growth factor), p53 단백의 발현을 조사하고, Ki-67의 발현을 이용한 증식지수를 측정하였다. HIF-$1{\alpha}$ 발현과 환자의 생존기간을 포함한 임상적-병리학적 변수들과의 상관관계, VEGF, p53의 발현과 증식지수와의 상관관계를 분석하였다. 결과: HIF-$1{\alpha}$의 과발현은 40.7%(24예/59예)였다. HIF-$1{\alpha}$의 과발현은 병리학적 TNM병기(p=0.004), T병기(p=0.020), N병기(p=0.004), 림프관/혈관 침범(p=0.019) 등과 관련이 있었다. 또 혈관내피세포 성장인자의 발현(p<0.001) 및 이상형의 p53의 발현(p=0.040)과 관련성이 있었다. Kaplan-Meier 생존분석에서 HIF-$1{\alpha}$의 과발현이 있는 환자의 5년 생존울은 22%로 HIF-$1{\alpha}$의 저발현 환자의 5년 생존율 61%에 비해 불량한 생존율을 보였고, 단변량분석과 다변량분석에서 HIF-$1{\alpha}$의 발현은 불량한 예후를 나타내는 인자로 관찰되었다. 결론: 이상의 결과로 비소세포 폐암 환자에서 HIF-$1{\alpha}$의 과발현은 종양내 신생혈관의 생성과 림프절 전이와 관련이 있는 표지자로 여겨지며, 수술 후 불량한 예후를 나타내었다.
