Association between Helicobacter pylori CagA and RUNX3 methylation and its expression in gastric carcinoma

Abstract

Background/Aims: Helicobacter pylori (H. pylori) cytotoxin-associated gene A (CagA) has been suggested to be involved in the inactivation of Runt-related transcription factor 3 (RUNX3), a known gastric cancer tumor suppressor gene, via various mechanisms. However, it remains unclear how H. pylori CagA initiates or maintains RUNX3 promoter methylation and inactivates its protein expression in gastric cancer. The present study evaluated the association between H. pylori CagA infection and RUNX3 promoter methylation or its encoded protein expression. Methods: Promoter methylation status was investigated in 76 sample pairs of gastric cancer tissue and its adjacent normal mucosa. These included 24 early gastric cancer samples obtained by endoscopic biopsy. Among them, 25 surgical specimens of gastric cancer were used for RUNX3 immunoblotting, and 33 formalin-fixed, paraffin-embedded samples were collected. The patients’ medical records were reviewed for information on various clinicopathologic variables. The association between RUNX3 methylation and clinicopathologic variables according to H. pylori CagA status and the association between RUNX3 protein expression and clinicopathologic variables in gastric cancer were investigated. Results: Among 76 cases of gastric cancer, RUNX3 methylation was identified in 31 (40.8%) cases, and H. pylori CagA infection was present in 55 (72.4%) cases. No significant relationship was observed between H. pylori CagA status and tumor differentiation, lymphatic invasion, venous invasion, T stage, N stage, distant metastasis or tumor stage. No significant relationship was observed between RUNX3 methylation status and tumor differentiation, lymphatic invasion, venous invasion, T stage, N stage, distant metastasis, or tumor stage. Even when stratified by H. pylori CagA status, no such relationship was found. However, in patients with H. pylori CagA-positive early gastric cancer, RUNX3 methylation was observed more frequently in undifferentiated tumors (P = 0.023). There was no relationship between RUNX3 tumor/normal tissue ratio by the Western blotting and differentiation, lymphatic invasion, venous invasion, T stage, N stage, distant metastasis or tumor stage in gastric cancer cases. On immunohistochemical studies with H. pylori CagA-positive early gastric cancer, either nuclear RUNX3 expression or cytoplasmic mislocalization of RUNX3 was observed. In advanced gastric cancer, however, negative RUNX3 expression was found in all examined cases. Conclusion: In patients with H. pylori CagA-positive, RUNX3 methylation did not correlated with clinicopathologic variables. In patients with H. pylori CagA-positive early gastric cancer, RUNX3 methylation was correlated with undifferentiation and protein cytoplasmic mislocalization was observed.

;목적: RUNX3 유전자는 위암의 대표적인 억제유전자로 알려져 있으며, CagA 양성 Helicobacter pylori (H. pylori)는 RUNX3 비활성화에 다양한 방법으로 관여하고 있다고 알려져 있다. 그러나 CagA 양성 H. pylori가 위암 조직에서 RUNX3 유전자의 메틸화와 RUNX3 단백질 발현에 어떻게 영향을 미치는 지는 알려져 있지 않다. 이에 CagA 양성 H. pylori의 감염과 RUNX3 유전자의 메틸화 유무 그리고 RUNX3 단백질의 발현과 위암 환자의 임상병리학적인 소견과의 관련성을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 이대목동병원에서 위암으로 진단되고 위절제술을 시행한 환자들 중 수술 조직의 채취에 동의한 24 명의 조기위암을 포함한 76 명을 대상으로 RUNX3 methylation specific PCR 을 시행하였다. 이들 중 25 명에서 Western blotting 을 시행하였고, 33 명에서 면역 염색을 시행하였다. 후향적으로 대상자들의 임상병리학적 특성을 파악하였다. CagA 양성 H. pylori 감염 유무에 따라서 RUNX3 유전자 메틸화 유무와 RUNX3 단백질 발현 유무에 따라 임상병리학적 특징을 비교하였다. 결과 : 76명의 위암 조직에서 RUNX3 유전자의 메틸화는 40.8% (31명), CagA 양성 H. pylori 의 72.4% (55명)에서 관찰되었다. 전체 위암 조직에서 CagA 양성 H. pylori와 임상병리학적 특성의 의미 있는 관계가 없었다. 전체 위암 조직에서 RUNX3 유전자의 메틸화와 임상병리학적 특성은 의미 있는 관계가 없었다. H. pylori CagA 유무와 RUNX3 메틸화에 따라 각각 위암 환자를 두 군으로 분류하여 성별, 연령, 위암의 위치, 분화도, Lauren씨 분류, 림프관 침윤, 혈관 침윤, TNM 병기를 비교하였으나 의미 있는 차이가 없었다. CagA 양성 H. pylori에 감염된 조기위암에서는 RUNX3 유전자 메틸화가 있는 군에서 미분화암 (저분화형암과 반지세포암)이 의미 있게 많았으며(P=0.023), 그 외의 군에서 임상병리학적인 소견에는 의미 있는 차이가 없었다. 위암에서 RUNX3 단백질 발현에 따라 두 군으로 나누었을 때 성별, 연령, 위암의 위치, 분화도, Lauren씨 분류, 림프관 침윤, 혈관 침윤, TNM 병기의 의미 있는 차이는 없었다. 그러나 RUNX3 면역염색에서 조기위암에서는 CagA 양성 H. pylori의 감염이 있는 경우 RUNX3가 핵 또는 세포질에 발현이 관찰되었고, 진행성 위암에서는 핵 및 세포질에서의 RUNX3 발현이 전혀 관찰되지 않았다. 결론: CagA 양성 H. pylori의 감염이 있는 위암환자에서RUNX3 메틸화는 임상병리학적 특성과 관계가 없었다. 그러나 조기위암 환자에서는 미분화암에서의 RUNX3 메틸화와 RUNX3 단백질의 세포질 발현이 관찰된다.