子宫内膜癌发生和发展相关关键基因的鉴定

《International Journal of Women's Health》：Identification of Key Genes Involved in the Occurrence and Development of Endometrial Cancer

子宫内膜癌（EC）的预后评估新生物标志物研究。通过整合GSE106191和TCGA-UCEC数据集，发现孕激素受体（PGR）和波形蛋白（VIM）是子宫内膜增生（EH）和2型糖尿病（DM）与EC的共同差异表达基因，其低表达与EC患者不良预后显著相关。研究构建了包含16个基因的预后模型，经PPI网络分析和免疫组化验证，确认PGR和VIM为关键预后标志物，尤其在糖尿病合并EC患者中表达水平更高。

　　本研究聚焦于子宫内膜癌（Endometrial Cancer, EC）这一全球范围内女性生殖系统常见的恶性肿瘤，深入探讨了其与子宫内膜增生（Endometrial Hyperplasia, EH）以及2型糖尿病（Type 2 Diabetes, T2DM）之间的潜在分子机制关联。研究结果表明，PGR（孕激素受体）和VIM（波形蛋白）作为连接EH、T2DM与EC的关键基因，其表达水平的下降与较差的预后密切相关，为EC患者的预后评估和治疗策略提供了新的生物标志物。

### 子宫内膜癌的流行病学背景与临床意义

子宫内膜癌在女性生殖系统恶性肿瘤中占据重要地位，其发病率和死亡率近年来呈现上升趋势。根据中国国家癌症中心2019年对2015年恶性肿瘤发病率的分析，当年约有69,000例子宫内膜癌患者，其中约16,000例死亡，发病率约为10.28/10万女性，占所有女性恶性肿瘤的3.88%。尽管子宫内膜癌的发病率高于EH，但EH作为癌前病变，其发生率却显著高于EC。EH的临床表现与EC类似，主要为不规则阴道出血，尤其在围绝经期女性中更为常见。研究表明，EH与EC之间存在密切的病理转化关系，其中非典型性子宫内膜增生（Atypical Endometrial Hyperplasia, AEH）向EC发展的年发生率约为8%，远高于非典型性EH的年发生率（1–3%）。这一转化过程受到多种高危因素的影响，包括肥胖、糖尿病、长期使用雌激素或他莫昔芬缺乏孕激素拮抗，以及遗传性子宫内膜癌（如林奇综合征）等。

### T2DM与子宫内膜癌的关联机制

2型糖尿病已被广泛认为是多种癌症的高危因素之一，其中包括子宫内膜癌。其潜在机制涉及多个生物学过程，如高血糖、高胰岛素血症、胰岛素抵抗、慢性炎症以及肥胖等。这些代谢异常可能通过多种途径促进肿瘤的发生与发展。例如，胰岛素抵抗可能导致细胞增殖信号的异常激活，而慢性炎症则可能通过释放促炎因子和氧化应激损伤，进一步推动癌变进程。此外，肥胖和高血压常被描述为子宫内膜癌的“三联症”（Triad of Endometrial Cancer），其共同作用可能显著增加患癌风险。糖尿病患者患子宫内膜癌的风险是非糖尿病患者的2.12倍，而肥胖和高血压的联合影响更加强烈，例如，BMI≥25的患者风险增加2.45倍，而同时患有肥胖和高血压的患者风险则升至3.5倍。这些数据强调了代谢性疾病在子宫内膜癌发生中的重要性，并凸显了对相关分子机制的进一步研究需求。

### 基因表达分析与分子机制探索

本研究通过整合多个公开数据库的基因表达数据，系统地分析了EH与EC之间的基因差异，并进一步筛选出与T2DM相关的基因。研究者首先从GEO数据库中获取了GSE106191数据集，该数据集包含了子宫内膜增生与子宫内膜癌的基因表达谱。通过“limma”包进行差异表达分析，研究者鉴定了EH与EC之间差异表达的基因（DEGs），其中包含了52个上调基因和225个下调基因。接着，研究者从GeneCards数据库中获取了与T2DM相关的基因，并利用“Venn”包识别出两组基因的交集，最终获得了162个共同表达的基因。这些基因可能在EH、T2DM和EC的发病机制中扮演关键角色。

在这些交集基因中，研究者进一步通过Lasso-Cox回归模型筛选出16个具有显著预后价值的基因，构建了一个能够有效预测EC患者生存率的基因模型。通过Kaplan-Meier生存分析，研究发现高风险组患者的总生存期（Overall Survival, OS）显著短于低风险组（HR = 3.475，P = 2.51e-7）。此外，通过时间依赖性ROC曲线分析，该模型在预测1年、3年和5年生存率方面表现出良好的性能，AUC值分别为0.740、0.749和0.783，表明其具有较高的预测准确性。这些结果为EC的预后评估提供了新的视角，并为个性化治疗策略的制定奠定了基础。

### 生物功能富集分析揭示潜在作用机制

为了进一步理解这16个关键基因的功能，研究者进行了GO（Gene Ontology）和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）通路分析。GO分析结果显示，这些基因主要参与细胞分化、细胞发育过程、多细胞生物过程调控、吞噬体、离子通道复合物、跨膜转运体复合物、转运体复合物以及二聚化活性等生物学过程。KEGG通路分析则揭示了这些基因与TGF-β信号通路、白细胞跨内皮迁移、雌激素信号通路以及细胞粘附分子（CAMs）等关键生物学通路密切相关。这些通路的异常激活可能在EC的发生和发展中起到重要作用，尤其是在代谢性疾病相关的癌变机制中。

### PPI网络分析识别关键枢纽基因

通过构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络，研究者进一步识别了这些关键基因中的枢纽基因。利用STRING数据库构建的PPI网络显示，PGR和VIM在该网络中具有较高的节点度值，表明它们在基因调控网络中占据核心地位。结合PPI网络分析和预后验证结果，研究者最终确定PGR和VIM为与EC预后显著相关的枢纽基因。PGR在子宫内膜癌组织中表达水平明显低于正常和EH组织，且其表达水平与患者的年龄、组织学亚型、疾病分期、TP53突变状态和体重等临床特征密切相关。同样，VIM在EC组织中的表达也显著降低，且其表达水平与患者预后存在显著负相关。这些结果提示，PGR和VIM的表达变化可能反映了EC的分子特征，并可能成为评估疾病进展和预后的潜在标志物。

### PGR与VIM在EC中的表达验证与临床意义

为了验证PGR和VIM在EC中的表达变化，研究者进一步通过免疫组织化学（IHC）方法对来自正常子宫内膜（NE）、子宫内膜增生（EH）和子宫内膜癌（EC）组织的样本进行了染色分析。结果显示，PGR和VIM在EC组织中的蛋白表达水平显著低于正常和EH组织，这一趋势与转录组数据一致。值得注意的是，在肿瘤样本中，PGR和VIM的表达水平在伴有糖尿病的EC患者中明显高于无糖尿病的EC患者。这一发现表明，糖尿病可能通过某种机制影响PGR和VIM的表达，从而改变EC的生物学行为和临床预后。

此外，研究者利用UALCAN数据库分析了PGR和VIM的表达与EC临床特征之间的相关性。结果显示，PGR和VIM的表达水平与患者的年龄、组织学亚型、疾病分期、TP53突变状态以及体重等因素存在显著关联。其中，PGR和VIM的表达水平越低，患者的总生存期越短，这表明它们在EC的预后评估中具有独立预测价值。结合临床分期信息，研究者构建了一个包含PGR和VIM在内的预后模型，该模型在预测EC患者生存率方面表现出更高的准确性，为未来的临床决策提供了有力支持。

### PGR与VIM在EC中的潜在治疗价值

PGR和VIM的表达变化不仅反映了EC的分子特征，还可能为疾病的治疗提供新的靶点。PGR作为孕激素受体，其在子宫内膜中的表达对于维持正常的组织稳态至关重要。长期缺乏孕激素拮抗的雌激素刺激是EH和EC发生的重要诱因，而PGR的表达水平下降可能削弱了这种抑制作用，从而促进癌变。因此，PGR的表达水平可能成为评估患者对孕激素治疗反应的重要指标。在临床实践中，孕激素治疗已被广泛用于非典型性EH的管理，以降低其向EC转化的风险。此外，PGR的表达水平与EC患者的激素受体状态相关，这可能为个性化治疗策略的制定提供依据。

VIM作为上皮-间质转化（Epithelial-Mesenchymal Transition, EMT）的关键调控因子，其表达水平的下降可能与EC的侵袭性和转移能力相关。EMT是肿瘤细胞获得迁移和侵袭能力的重要机制，而VIM的表达通常与上皮细胞的稳定性相关。因此，VIM的低表达可能促进了EC细胞的恶性转化，使其更容易发生转移。这一发现提示，针对VIM的干预可能有助于抑制EC的侵袭和转移过程。此外，VIM在多种癌症中的表达模式表明其可能作为癌症诊断和预后评估的潜在生物标志物。例如，在结直肠癌中，VIM的表达水平与肿瘤的恶性程度和转移潜力密切相关，而在乳腺癌中，其表达水平可用于区分良性和恶性肿瘤。这些结果进一步支持了VIM在EC中的重要性，并为其作为治疗靶点的潜力提供了理论依据。

### 研究的局限性与未来方向

尽管本研究取得了重要的进展，但仍存在一定的局限性。首先，免疫组织化学验证所使用的样本量相对较小，仅包括每组5例样本，这可能影响结果的统计学效力和临床适用性。其次，虽然PGR和VIM的表达水平与EC的预后密切相关，但其具体的分子调控机制仍需进一步研究。例如，PGR的表达是否受到特定信号通路的调控？VIM的低表达是否与某些基因突变或表观遗传修饰有关？此外，PGR和VIM在糖尿病相关EC中的具体作用机制仍不清楚，未来需要结合更全面的临床和分子数据进行深入分析。

未来的研究方向可能包括以下几个方面：第一，扩大样本量，特别是通过前瞻性队列研究，以进一步验证PGR和VIM在EC中的表达变化及其与临床预后的关系。第二，探索PGR和VIM的调控机制，例如其表达是否受到激素水平、代谢状态或炎症因子的影响。第三，开发标准化的检测方法，以便在临床实践中广泛应用。第四，评估PGR和VIM在EC治疗中的潜在应用价值，例如是否可以作为预测患者对孕激素治疗反应的生物标志物，或者是否可以通过药物干预来恢复其表达水平，从而改善患者的预后。

### 结论与展望

综上所述，本研究通过整合转录组数据与代谢相关基因，识别出PGR和VIM作为连接EH、T2DM与EC的关键基因。这些基因在EC组织中的表达水平显著降低，并且其表达水平与患者的年龄、组织学亚型、疾病分期、TP53突变状态和体重等因素密切相关。更重要的是，PGR和VIM的表达水平与患者的总生存期存在显著负相关，表明它们在EC的预后评估中具有重要的独立预测价值。此外，PGR和VIM在糖尿病相关EC中的表达差异提示，这些基因可能在代谢性疾病与癌症发生之间的相互作用中发挥关键作用。

本研究不仅揭示了EH、T2DM和EC之间的潜在分子机制，还为EC的预后评估和治疗策略提供了新的思路。PGR和VIM的表达水平可以作为早期诊断和预后预测的生物标志物，特别是在糖尿病相关EC患者中具有更高的临床价值。同时，这些基因的表达变化也可能为新型治疗药物的开发提供靶点，例如针对VIM的药物可能有助于抑制EC的侵袭和转移能力，而PGR的表达水平可能成为选择孕激素治疗患者的预测指标。未来，随着研究的深入和技术的发展，这些基因有望在临床实践中发挥更大的作用，为EC患者提供更精准的诊断和更个性化的治疗方案。