PLA2G2A在肾乳头状细胞癌中的表达及临床意义
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Expression and clinical significance of PLA2G2A in kidney renal papillary cell carcinoma
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通讯作者: 刘 敏,电子信箱:ydfylm@163.com。
编委: 邵碧云
收稿日期: 2022-08-26 接受日期: 2023-01-12 网络出版日期: 2023-02-28
基金资助: |
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Corresponding authors: LIU Min, E-mail:ydfylm@163.com.
Received: 2022-08-26 Accepted: 2023-01-12 Online: 2023-02-28
作者简介 About authors
李芳(1990—),女,讲师,博士;电子信箱:
李芳(1990—),女,讲师,博士;电子信箱:
目的·探讨ⅡA组磷脂酶A2(phospholipase A2 group ⅡA,PLA2G2A)在肾乳头状细胞癌(kidney renal papillary cell carcinoma,KIRP)中的表达及临床意义,为寻找KIRP靶向治疗靶点提供新的思路。方法·使用SangerBox在线软件分析PLA2G2A在泛癌中的表达水平及其与泛癌预后、免疫浸润的关系。在此基础上,借助UCSC xena数据库分析PLA2G2A在KIRP中的表达水平,并利用UALCAN数据库和TIMER数据库分别分析PLA2G2A与KIRP患者总生存期和免疫浸润的关系。此外,通过LinkedOmics数据库对KIRP中PLA2G2A进行相关基因分析及基因本体论(Gene Ontology,GO)功能分析和京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)信号通路富集分析。结果·PLA2G2A在包括KIRP在内的15种来自癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库的肿瘤样本组织中呈显著低表达,结合基因型-组织表达(Genotype-Tissue Expression,GTEx)数据库进一步发现PLA2G2A在KIRP中显著低表达。同时研究结果显示,PLA2G2A的表达水平与多种肿瘤的预后及免疫浸润密切相关;且PLA2G2A在KIRP中的表达水平越高,患者预后越差、免疫浸润丰度越高。GO功能分析结果显示:KIRP中PLA2G2A在生物过程(biological process,BP)方面主要富集于生物调节和代谢等过程,在细胞组分(cell component,CC)方面主要富集于细胞膜和细胞核等,在分子功能(molecular function,MF)方面主要富集于蛋白质结合和离子结合等。KEGG信号通路富集显示:与PLA2G2A正相关的通路主要富集于细胞周期、核糖体、蛋白酶体、系统性红斑狼疮、抗原加工和提呈等信号通路;与PLA2G2A负相关的通路主要富集于柠檬酸循环、丙酮酸代谢、碳代谢等信号通路。结论·PLA2G2A在KIRP中呈显著低表达,但其在KIRP中的表达水平越高,患者预后越差、免疫浸润丰度越高;KIRP中PLA2G2A正相关通路主要富集于细胞周期、免疫相关通路(如系统性红斑狼疮、抗原加工和提呈)等,其负相关通路主要富集于柠檬酸循环、丙酮酸代谢等。因此,PLA2G2A在KIRP的发生发展中到底发挥抑癌还是促癌作用,还需进一步深入探究。
关键词:
Objective ·To investigate the expression and clinical significance of phospholipase A2 Group ⅡA (PLA2G2A) in kidney renal papillary cell carcinoma (KIRP), and provide new ideas for seeking KIRP targets. Methods ·The expression level of PLA2G2A in pan-cancer and its relationship with prognosis and immune infiltration were analyzed by online software SangerBox. On this basis, the expression level of PLA2G2A in KIRP was analyzed with the help of the UCSC xena database; the correlation between PLA2G2A expression and prognosis and immune infiltration of KIRP were analyzed by using the UALCAN database and the TIMER database, respectively. In addition, the LinkedOmics database was used to analyze the related genes, Gene Ontology (GO) function and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) signaling pathway enrichment of PLA2G2A in KIRP. Results ·PLA2G2A was significantly low expressed in 15 tumor samples from The Cancer Genome Atlas (TCGA) including KIRP. It was further validated that PLA2G2A was significantly lower expressed in KIRP with the help of Genotype-Tissue Expression (GTEx) database. The expression level of PLA2G2A was closely related to the prognosis and immune infiltration of various tumors. The higher the expression level of PLA2G2A in KIRP was, the worse the prognosis and the higher the abundance of immune infiltration were. GO analysis showed that PLA2G2A was mainly enriched in biological regulation and metabolic process in biological process (BP), cell membrane and nucleus in cell component (CC), and protein binding and ion binding in molecular function (MF). KEGG pathway enrichment analysis suggested that the pathways positively correlated with PLA2G2A were enriched in ribosome, cell cycle, proteasome, systemic lupus erythematosus and antigen processing and presentation, while the pathways negatively correlated with PLA2G2A were enriched in citrate cycle, pyruvate metabolism, and carbon metabolism. Conclusion ·PLA2G2A is significantly lower expressed in KIRP. Unexpectedly, the higher the expression level of PLA2G2A in KIRP is, the worse the prognosis and the higher the abundance of immune infiltration are. In KIRP, the PLA2G2A positively correlated pathways are mainly enriched in cell cycle and immune-related pathways (such as systemic lupus erythematosus, antigen processing and presentation), while the negatively correlated pathways are mainly concentrated in citric acid cycle and pyruvate metabolism signaling pathways. Thus, it is needed to be further explored whether PLA2G2A plays a role in the development of KIRP as a tumor suppressor or an oncogene.
Keywords:
本文引用格式
李芳, 李凯杨, 王珏, 晏睿阳, 沈慧, 刘敏.
LI Fang, LI Kaiyang, WANG Jue, YAN Ruiyang, SHEN Hui, LIU Min.
肾乳头状细胞癌(kidney renal papillary cell carcinoma,KIRP)是肾细胞癌的第二常见类型,其病例总数占肾细胞癌的10%~20%[1]。临床上主要采取手术治疗辅助放射治疗和化学治疗等手段来治疗KIRP,但治疗效果不够理想,尤其是对于恶性程度更高的Ⅱ型KIRP。靶向治疗是目前新兴的一种肿瘤治疗方案,因此寻找KIRP靶向治疗的潜在靶点对于提高KIRP患者生存率具有重要意义。ⅡA组磷脂酶A2(phospholipase A2 group ⅡA,PLA2G2A)作为磷脂酶A2家族的成员之一,在炎症反应、免疫反应、细胞增殖等多个病理生理过程中发挥重要调控作用[2-3]。研究[4-6]表明PLA2G2A在胃癌、食管癌、结直肠癌等肿瘤进展过程中扮演重要角色。但目前鲜有关于PLA2G2A在KIRP中的表达及其临床意义的相关研究报道。本研究中,我们借助公共数据库分析了PLA2G2A在泛癌和KIRP中的表达水平及其与肿瘤预后和免疫浸润之间的关系,从而为寻找KIRP靶向治疗新靶点提供思路。
1 材料与方法
1.1 PLA2G2A 在泛癌中的表达水平分析
借助SangerBox在线软件(vip.sangerbox.com/home.html)中的泛癌分析模块分析PLA2G2A在泛癌中的表达水平。设置步骤如下:①选择基因表达差异分析。②输入基因PLA2G2A。③数据来源选择癌症基因组图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库,样本来源选择TCGA,数据变换选择log2(X+1)。④立即提交。由于TCGA数据库中正常组织样本较少,我们结合基因型-组织表达(Genotype-Tissue Expression,GTEx)数据库(
1.2 PLA2G2A 与泛癌预后的关系分析
PLA2G2A与泛癌预后之间的关系利用SangerBox在线软件中的泛癌分析模块进行分析。设置步骤如下:①选择基因表达预后分析。②输入基因PLA2G2A。③数据来源选择TCGA,样本来源选择TCGA,数据变换选择log2(X+1),生存数据分别选择Overall survival、Disease-specific survival、Progression-free interval、Disease-free interval。④立即提交。
1.3 PLA2G2A 与泛癌免疫浸润的关系分析
借助SangerBox在线软件泛癌分析模块中的Timer板块分析PLA2G2A的表达水平与泛癌中6种主要免疫细胞(B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、树突状细胞)浸润丰度之间的相关性。设置步骤如下:①输入基因PLA2G2A。②数据来源选择TCGA,数据变换选择log2(X+1)。③立即提交,分析PLA2G2A表达水平与泛癌免疫细胞浸润丰度的关系。通过Estimate板块分析PLA2G2A表达水平与泛癌免疫浸润评分之间的相关性。设置步骤如下:①输入基因PLA2G2A。②数据来源选择TCGA,样本来源选择TCGA,数据变换选择log2(X+1)。③立即提交,分析PLA2G2A表达水平与泛癌免疫浸润评分之间的相关性。
1.4 PLA2G2A 在KIRP中的表达水平及其与KIRP预后和免疫浸润的关系分析
利用UCSC xena数据库(
1.5 KIRP中 PLA2G2A 基因的GO功能与KEGG信号通路富集分析及相关基因分析
通过LinkedOmics数据库(
1.6 统计学方法
采用SPSS21.0软件进行统计学分析。2组间比较用独立样本t检验,多组间比较用单因素方差分析。P<0.05表示差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 PLA2G2A 在泛癌中的表达水平
图1
图1
PLA2G2A 在泛癌中的表达水平
Note:A. The expression levels of PLA2G2A in 26 different types of TCGA tumors. B. The expression levels of PLA2G2A in different types of tumors were analyzed by combining TCGA and GTEx databases. BLCA—bladder urothelial carcinoma; BRCA—breast invasive carcinoma; CESC—cervical squamous cell carcinoma and endocervical adenocarcinoma; CHOL—cholangio carcinoma; COAD—colon adenocarcinoma; COADREAD—colorectal adenocarcinoma; ESCA—esophageal carcinoma; GBM—glioblastoma multiforme; GBMLGG—glioma; HNSC—head and neck squamous cell carcinoma; KICH—kidney chromophobe; KIPAN—pan-kidney cohort; KIRC—kidney renal clear cell carcinoma; KIRP—kidney renal papillary cell carcinoma; LGG—brain lower grade glioma; LIHC—liver hepatocellular carcinoma; LUAD—lung adenocarcinoma; LUSC—lung squamous cell carcinoma; PAAD—pancreatic adenocarcinoma; PCPG—pheochromocytoma and paraganglioma; PRAD—prostate adenocarcinoma; READ—rectum adenocarcinoma; STAD—stomach adenocarcinoma; STES—stomach and esophageal carcinoma; THCA—thyroid carcinoma; UCEC—uterine corpus endometrial carcinoma; T—tumor; N—normal.
Fig 1
Expression level of PLA2G2A in pan-cancer
2.2 PLA2G2A 与泛癌预后的关系
鉴于PLA2G2A在包括KIRP在内的多种常见肿瘤中呈显著性差异表达,我们接着绘制了生存森林图来分析PLA2G2A的表达水平与泛癌预后的关系。如图2A~C所示,PLA2G2A在5种肿瘤(神经胶质瘤、脑低级别胶质瘤、混合肾癌、肾透明细胞癌、KIRP)中的表达水平与肿瘤患者OS、疾病特异生存期(disease-specific survival,DSS)及无进展时间间隔(progression-free interval,PFI)呈显著相关。而在KIRP、混合肾癌这2种肿瘤中PLA2G2A的表达水平与肿瘤患者无病时间间隔(disease-free interval,DFI)呈显著相关(图2D)。且我们发现PLA2G2A在KIRP肿瘤组织中的表达水平越高,患者的生存期越短、预后越差(图2)。
图2
图2
PLA2G2A 的表达水平与泛癌预后关系的生存森林图
Note:A. HR(95% CI) for OS. B. HR(95% CI) for DSS. C. HR(95% CI) for PFI. D. HR(95% CI) for DFI.
Fig 2
Survival forest map for prognostic analysis of PLA2G2A expression in pan-cancer
2.3 PLA2G2A 与泛癌免疫浸润的关系
由于肿瘤浸润免疫细胞在肿瘤发生发展中扮演重要角色,我们进一步分析了PLA2G2A的表达水平与包括KIRP在内的26种肿瘤免疫浸润的关系。结果表明,PLA2G2A的表达水平与多种肿瘤的免疫浸润密切相关,其中相关性最为显著的为KIRP、肾嫌色细胞癌及结直肠癌等。如图3A所示,在KIRP中,PLA2G2A的表达水平与B细胞、CD4+T细胞、中性粒细胞及树突状细胞的浸润丰度水平呈显著正相关;在肾嫌色细胞癌中,PLA2G2A的表达水平与CD4+T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞及树突状细胞的浸润丰度呈显著正相关;在结直肠癌中,PLA2G2A的表达水平与包括B细胞、CD4+T细胞、CD8+T细胞、中性粒细胞、巨噬细胞及树突状细胞在内的6种主要类型免疫细胞的浸润丰度均呈显著正相关。此外,PLA2G2A的表达水平与这3种肿瘤的基质评分、免疫评分和免疫基质联合评分均呈显著正相关,即PLA2G2A的表达水平越高,这些肿瘤组织中基质细胞和免疫细胞的浸润丰度越高(图3B)。
图3
图3
PLA2G2A的表达水平与泛癌免疫浸润的关系
Note:A. Relationship between PLA2G2A expression level and abundance of immune cell infiltration. B. Correlation between PLA2G2A expression level and immune infiltration scores for KIRP, KICH, and COADREAD.
Fig 3
Association of PLA2G2A expression level with immune infiltration in pan-cancer
2.4 PLA2G2A 在KIRP中的表达水平及其与KIRP预后和免疫浸润的关系
鉴于泛癌分析结果提示,PLA2G2A可能在KIRP的发生发展中发挥重要调控作用。我们首先分析了PLA2G2A在KIRP中的表达水平及其与KIRP预后的关系。如图4A所示,与泛癌分析结果一致,PLA2G2A在KIRP中呈显著低表达,提示其可能作为抑癌因子参与调控KIRP的发生发展。但有趣的是,PLA2G2A高表达组KIRP患者的OS显著短于PLA2G2A低表达组(图4B)。且通过TIMER数据库基因模块分析发现,PLA2G2A表达水平越高,KIRP组织中B细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞、树突状细胞的浸润丰度越高(图4C)。通过TIMER数据库生存分析模块分析发现,B细胞和CD8+T细胞的浸润程度越高,KIRP患者累积生存率越低,预后越差(图4D)。综上,PLA2G2A在KIRP发生发展中到底发挥抑癌还是促癌作用,其相关分子调控机制可能远比我们想象的复杂,需进一步深入探究。
图4
图4
PLA2G2A 在KIRP中的表达水平及其与KIRP预后和免疫浸润的关系
Note:A. PLA2G2A expression in KIRP. B. Relationship between PLA2G2A expression level and OS in KIRP patients. C. Correlation between PLA2G2A expression level and infiltration abundance of six immune cells. D. Relationship between infiltration abundance of immune cells and cumulative survival rate in KIRP patients. ①P=0.020, ②P=0.000.
Fig 4
PLA2G2A expression level and its relationship with prognosis and immune infiltration in KIRP
2.5 KIRP中 PLA2G2A 相关基因分析及其GO功能与KEGG信号通路富集分析
接着,我们借助LinkedOmics数据库获得了KIRP中PLA2G2A的相关基因,结果如图5A所示。其中,FOXA1、RSPO1等基因与PLA2G2A呈显著正相关(图5B);PPARGC1A、PRKAA2等基因与PLA2G2A呈显著负相关(图5C)。我们还通过该数据库对KIRP中PLA2G2A进行GO功能分析与KEGG信号通路富集分析,以探究PLA2G2A在KIRP调控中可能涉及的相关分子机制。如图5D所示,GO功能分析结果显示PLA2G2A在生物学过程中主要富集于生物调节和代谢过程等;其基因产物在行使功能时所处细胞成分主要富集于细胞膜与细胞核等;该基因的分子功能主要富集于蛋白质结合和离子结合等。KEGG信号通路分析结果表明,与PLA2G2A呈正相关的通路主要富集于细胞周期、核糖体、蛋白酶体、系统性红斑狼疮、抗原加工和提呈等信号通路(图5E);而与PLA2G2A呈负相关的通路主要富集于柠檬酸循环、丙酮酸代谢、碳代谢等(图5F)。
图5
图5
KIRP中 PLA2G2A 相关基因分析及其GO功能分析和KEGG信号通路富集分析
Note:A. Volcanic plot of PLA2G2A-related genes in KIRP. B. Heat map of genes positively associated with PLA2G2A in KIRP. C. Heat map of genes negatively associated with PLA2G2A in KIRP. D. GO function analysis of PLA2G2A in KIRP. E. KEGG enrichment pathway positively correlated with PLA2G2A in KIRP. F. KEGG enrichment pathway negatively correlated with PLA2G2A in KIRP.
Fig 5
Analysis of PLA2G2A-related genes in KIRP and the GO function and KEGG signaling pathway enrichment analysis
3 讨论
除KIRP外,我们通过泛癌分析还发现PLA2G2A在结直肠癌、肝细胞癌等肿瘤组织中呈显著低表达。与此一致,PRAML等[7]研究表明与正常黏膜相比,PLA2G2A表达缺失在结直肠癌细胞系中非常普遍;而MACPHEE等[8]研究发现PLA2G2A基因突变小鼠比正常小鼠更容易患结直肠癌,将PLA2G2A基因导入小鼠体内可显著抑制结直肠癌发生。洪双双等[9]研究发现肝癌组织中PLA2G2A的蛋白表达水平和mRNA相对表达水平均明显低于正常组织。另一方面,泛癌分析结果表明PLA2G2A在前列腺癌、胃腺癌等肿瘤组织中呈显著高表达。与我们的结果一致,GRAFF等[10]发现PLA2G2A的表达水平随前列腺癌恶性程度升高而升高,且其表达水平与前列腺癌患者5年生存率呈负相关。赵久达等[11]发现PLA2G2A在胃癌组织中的表达阳性率显著高于癌旁组织,且胃癌组织分化程度越低,PLA2G2A的表达水平越高。值得注意的是,GANESAN等[12]研究发现PLA2G2A在胃、结肠等肿瘤组织早期阶段高表达,但在转移和晚期肿瘤阶段低表达,且体外实验表明PLA2G2A对胃癌的浸润与转移具有抑制作用。这些研究证据提示PLA2G2A在肿瘤进展的不同阶段其表达水平和调控作用有所不同,其分子调控机制远比我们想象的复杂。
肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞等组分构成肿瘤微环境的主要部分,这些组分之间相互作用共同参与调控肿瘤的发生发展[13]。本研究中,我们发现KIRP组织中B细胞、CD8+T细胞、CD4+T细胞及树突状细胞的浸润丰度与PLA2G2A的表达水平呈显著正相关;且B细胞和CD8+T细胞的浸润丰度越高,KIRP患者累积生存率越低,预后越差;另外,随着巨噬细胞免疫浸润水平升高,KIRP患者累积生存率有升高的趋势。而ZHANG等[14]研究发现B细胞、CD8+T细胞与KIRP患者OS无明显关系;M1型巨噬细胞与KIRP预后良好相关,反之,M2型巨噬细胞和KIRP预后较差相关,提示这里与KIRP患者累积生存率呈正相关的巨噬细胞可能为M1型。此外,我们发现KIRP中与PLA2G2A呈正相关的通路主要富集于细胞周期等;PLA2G2A相关基因分析结果表明FOXA1、RSPO1等基因与PLA2G2A呈显著正相关。鉴于有研究[15-16]表明FOXA1、RSPO1与细胞增殖密切相关,我们推测PLA2G2A可能通过调控这些基因来参与调控KIRP细胞增殖和周期进程。同时,我们研究发现KIRP中与PLA2G2A基因正相关的通路显著富集于系统性红斑狼疮、抗原加工和提呈等免疫相关信号通路。与此一致,我们发现PLA2G2A表达水平与KIRP组织免疫浸润呈显著正相关。另有研究[17-18]证据表明,PPARGC1A、PRKAA2等基因参与调控细胞能量代谢。类似地,本研究中PLA2G2A相关基因分析结果表明PPARGC1A、PRKAA2等基因与PLA2G2A呈显著负相关,且PLA2G2A负相关通路主要富集于柠檬酸循环、丙酮酸代谢、碳代谢等。加之,有报道[19]称PLA2G2A转基因小鼠代谢率升高。这些研究结果提示PLA2G2A可能通过调控PPARGC1A、PRKAA2等基因参与细胞代谢调控,进而在KIRP的发生发展中发挥重要作用。
综上,PLA2G2A在KIRP肿瘤组织中显著低表达,但其在KIRP中的表达水平越高,患者预后越差、免疫浸润丰度越高。因此,PLA2G2A在KIRP中的发生发展中到底发挥抑癌还是促癌作用,还需进一步深入探究。我们将通过体内外实验进一步阐明PLA2G2A在KIRP中的调控作用及相关分子机制,从而为KIRP的靶向治疗提供新的思路。
作者贡献声明
李芳、李凯杨参与选题、撰写及修改论文;王珏、晏睿阳、沈慧参与数据分析、论文校正;刘敏参与论文的审阅与修改。所有作者均阅读并同意最终稿件的提交。
AUTHOR's CONTRIBUTIONS
LI Fang and LI Kaiyang participated in the topic selection and writing as well as revising; WANG Jue, YAN Ruiyang and SHEN Hui participated in the data analysis; LIU Min participated in revising. All authors have read the final manuscript and consented for submission.
利益冲突声明
所有作者声明不存在利益冲突。
COMPETING INTERESTS
All authors disclose no relevant conflict of interests.
参考文献
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