Clinicopathological significance of genetic alterations in tumor-free surgical margins of oral squamous cell carcinoma

Abstract

Considering the epithelial tissue is composed of epithelial cells and stromal tissues, genetic alteration can occur in both epithelial and stromal components. However, the genetic alterations on stromal cells in resection margins of oral squamous cell carcinoma (OSCC) are largely unknown. This study evaluated the alteration of some genetic factors in epithelial cells and the stroma component of resection margins and further investigated the clinicopathological relevance in OSCC patients. The 202 OSCC patients were included in this study. ARID1A (AT-Rich Interaction Domain 1A), ARID1B (AT-Rich Interaction Domain 1B), α-SMA (alpha-smooth muscle actin), and IL-6 (Interleukin 6) expression were determined by immunohistochemistry in resection margins of OSCC. The influence of ARID1A and ARID1B expression on the biological behavior of spontaneously immortalized human oral keratinocytes (IHOK) was investigated in vitro. Decreased ARID1A and ARID1B expression in resection margin were found in 47 (23.3%) and 50 (24.8%) OSCC patients, respectively. Kaplan-Meier analysis showed that patients with high-ARID1A/B expression in resection margins showed favorable prognoses in our cohort. Moreover, increased invasion ability and both TNF-α (Tumor Necrosis Factor-alpha) and IL-8 (Interleukin 8) mRNA expression were found in IHOK cells after downregulation of ARID1B. Similarly, increased TNF-α and IL-6 mRNA expression were found in IHOK cells after downregulation of ARID1A. Increased abundance of α-SMA/IL-6 positive fibroblasts was found in 72 (39.1%) and 58 (31.5%) OSCC patients, respectively. Kaplan-Meier analysis showed that patients with a high distribution of α-SMA/IL-6 positive fibroblasts in resection margins showed poor prognosis in our cohort. In conclusion, this study supports that genetic alterations may occur in both epithelial cells and stroma components in the resection margins of OSCC. Combined factors that can represent both epithelial and stroma changes may need risk assessment for resection margins in OSCC. ARID1A/B, α-SMA/IL-6 positive fibroblasts may contribute to carcinogenesis of resection margins in OSCC, and it can serve as a novel molecular marker for risk assessment of resection margins in OSCC.

상피 조직은 상피 세포와 기질 조직(stromal tissue)으로 구성되어 있어, 유전적 변형은 상피 및 기질 요소 모두에서 발생할 수 있다. 그러나 구강 편평세 포암 (oral squamous cell carcinoma, OSCC)의 절제 변연 기질 세포의 유전적 변형에 대해서는 거의 알려진 바가 없다. 이 연구에서는 절제 변연의 상피 세 포와 기질에서 일부 유전 인자의 변형을 평가하고, OSCC 환자에서의 임상병리학적 관련성을 조사하였다. 이 연구는 202명의 OSCC 환자를 대상으로 하였으며 절제 변연에서 ARID1A (AT-Rich Interaction Domain 1A), ARID1B(AT-Rich Interaction Domain 1B), 알파-평활근 액틴(α-SMA) 및 인터류킨-6 (IL-6)의 발현을 면역조직화학적으 로 확인하였다. ARID1A와 ARID1B 발현이 자발적으로 불멸화된 인간 구강 각화세포 (immortalized human oral keratinocytes, IHOK)의 생물학적 역할에 미치는 영향 또한 다양한 세포 실험 기법으로 조사하였다. 47명(23.3%)의 OSCC 환자에서 ARID1A 발현 감소 및 50명(24.8%)의 OSCC 환자에서 ARID1B 발현 감소를 확인하였다. Kaplan-Meier 분석에서는 절제 변연에서 ARID1A/B 발현이 높은 환자가 더 좋은 예후를 나타냈다. 또 한 ARID1B 발현이 감소(downregulation)된 IHOK 세포에서 침윤 능력 (invasion ability) 증가와 TNF-α 및 IL-8 mRNA 발현 증가를 확인하였다. 이 와 유사하게 ARID1A 발현이 감소된 IHOK 세포에서 TNF-α 및 IL-6 mRNA 발현이 증가함을 확인하였다. 추가로 α-SMA/IL-6 양성 섬유아세포(αSMA/IL-6 positive fibroblast)가 각각 72명(39.1%)과 58명(31.5%)의 OSCC 환자에서 증가함을 확인하였다. Kaplan-Meier 분석에서는 절제 변연에서 αSMA/IL-6 양성 섬유아세포가 높은 분포를 보이는 환자가 불량한 예후를 보였다. 결론적으로, 이 연구를 통해 OSCC 절제 변연에서 상피 세포와 섬유아세포 모두에서 유전적 변형이 발생할 수 있을 것으로 생각되며 상피 및 기질 세포 의 변화를 모두 나타낼 수 있는 결합 요소가 OSCC 절제 변연의 위험(risk) 평가에 필요할 것으로 생각된다. 즉, ARID1A/B의 발현과 α-SMA/IL-6 양성 섬유아세포의 분포 특징은 OSCC 절제 변연의 발암에 기여할 수 있으며, OSCC 절제 변연의 위험 평가를 위한 새로운 분자 마커로서의 사용이 기대된다.