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서 론
위장관 간질종양(Gastrointestinal stromal tumors: 이하 GISTs)은 위장관계에서 발생하는 가장 흔한 중간엽 종양으 로 조직학적으로 불균질하고 세포의 구성이 평활근과 신경 섬유성 변화를 보이는 특성 때문에 과거에 평활근종, 평활 근육종, 신경집종, GANT (gastrointestinal autonomic nerve tumor), STUMP (stromal tumor undetermined malignant poten- tial) 및 GIPACT (gastrointestinal pacemaker cell tumor) 등으 로 호명되어 왔다.(1,2) GISTs는 발병률은 미미하지만 점차 발생이 증가하고 조기에 간이나 복강내로 전이하는 예후가 나쁜 종양으로 알려져 있다. 대부분 위나 소장에서 발생하 며 치료는 외과적 완전 절제이다.
GISTs의 예후를 예측하는 인자로는 종양의 크기, 유사분 열 개수, 종양 괴사 및 세포성, 조직내 괴사, 병변 발생 부위 등의 병리학적 인자가 이용되고 있지만 이러한 인자들만을 이용하여 다양한 임상 양상을 나타내는 GISTs의 예후를 객 관적으로 예측하기는 어려워 최근 위암, 폐암, 유방암 등의
GISTs에서 증가된 Ki67 Index (＞10%)와 p53 단백발현의 예후 인자로서의 유용성
가톨릭대학교 의과대학 여의도성모병원 외과학교실 및 1임상병리학교실
손보성․전해명․성기영․진형민․김 욱․박조현․박승만․임근우․박우배․김승남․이교영1
p53 expression was significantly higher in high-risk patients (P=0.0081) than low-risk patients. But, there was no significant relation between p53 expression and survival rate.
As a result of multivariate analysis, tumor size (P=0.0059), mitotic index (P=0.0016) and elevated Ki67 index (P=0.0384) were proved as significant independent prognostic factors.
Conclusion: According to the results of our retrospective
study, p53 expression is related to disease progression but its value as a prognostic factor in GISTs is uncertain. It is suggested that tumor size, mitotic rate and elevated Ki67 index are the helpful prognostic factors in GISTs. (J KoreanSurg Soc 2004;66:98-102)
Key Words: Prognosis, Ki67 index, p53, GISTs
중심 단어: 예후, Ki67 증식지수, p53, 위장관 간질 종양
ꠏ
Departments of Surery and 1Clinical Pathology, St. Mary's Hospital, The Catholic University of Korea, Seoul, Korea
Value of Elevated Ki67 Index (＞10%) and p53 Protein Expression as Prognostic Factors in GISTs
Bo Sung Sohn, M.D., Hae Myung Jeon, M.D., Gi Young Sung, M.D., Hyung Min Jin, M.D., Wook Kim, M.D., Cho Hyun Park, M.D., Seung Man Park, M.D., Keun Woo Lim,
M.D., Woo Bae Park, M.D., Seung Nam Kim, M.D. andKyo Young Lee, M.D.
1Purpose: Although gastrointestinal stromal tumors (GISTs)
are the most common mesenchymal tumors and express CD117, the prediction of their malignant potential remains difficult. The aim of this study is to evaluate the prognostic accuracy of elevated Ki67 index and p53 overexpression in combination with classical prognostic factors (tumor size and mitotic index).Methods: A retrospective study was conducted in 84 patients
who had been re-evaluated for confirmation of diagnosis based on immunohistochemical analysis with CD117 expres- sion, between Jan 1991 and Dec 2001. Cases were classi- fied as very low, low, intermediate and high-risk groups according to 2001 NIH consensus symposium. Elevated Ki67 index was assigned to the lesion that displayed 10% or more of immunoreactive cells. And p53 expression was assigned to the area with 5% or more of eosinophilic nucleus.Results: Elevated Ki67 was noted in 37 (44.0%) out of 84
cases. High-risk patients showed elevated Ki67 index more frequently (P＜0.0001) and there was significant relation between elevated Ki67 and survival rate (P=0.0417). The p53 expression was noted in 32 (38.1%) out of 84 cases. The책임저자：전해명, 서울시 영등포구 여의도동 62 ꂕ 150-713, 여의도성모병원 외과 Tel: 02-3779-2020, Fax: 02-786-0802 E-mail: [email protected]
접수일：2003년 7월 3일, 게재승인일：2003년 10월 7일 본 논문은 가톨릭의과대학 부속 성가병원 임상의학 연구비 및 성 모병원 임상의학 연구비 지원에 의하여 연구되었음.
본 논문의 요지는 2003년도 대한위암학회 춘계 학술대회에 포스 터 발표되었음.
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 악성 종양에서 예후 인자로 이용되는 여러 분자 생물학적
지표들을 이용한 연구가 시도되고 있다. 이 중 세포 증식에 관여하는 면역학적 지표인 Ki67 증식지수, PCNA (pro- liferating cell nuclear antigen), 유세포 측정기(flow cytometry) 등이 간헐적으로 보고되고 있다. 특히 종양 억제 유전자인 p53과 GISTs의 상관관계에 대해서는 보고된 예가 거의 없 는 실정이다.(2,3)
이에 본 연구에서는 Ki67 및 p53의 면역 조직학적 염색을 실시하여 GISTs에서 그들의 발현과 정도, 유사분열 개수, 생존율 간의 상관 관계를 통해 GISTs의 예후 인자로서의 가치를 분석하여 이의 임상적 활용 방안에 대하여 알아보 고자 하였다.
방 법 1) 대상
1991년 1월부터 2001년 12월까지 가톨릭대학교 부속병원 에서 위장관 간엽 종양으로 수술한 117명의 환자 중 CD117 을 이용한 면역조직화학 검사에서 GISTs로 확진된 환자에 서 조직의 고정 및 보관 상태가 양호하며 최근까지 추적 관찰이 가능한 84명을 대상으로 임상 기록 및 병리조직 보 고서를 검토하였다. 대상 환자는 Fletcher 등(7)이 유사분열 과 종양의 크기에 따라 분류한 초저위험군, 저위험군, 중위 험군, 고위험군의 네 가지로 분류하였다.
2) 면역조직화학 염색 방법
수술 후 얻은 포르말린 고정 파라핀 포매 조직을 4μm 두께로 박절한 후 건조용 오븐에 넣어 90분간 55∼59oC로 처치하고 xylene과 100%, 90%, 80%, 70% 알코올을 사용하 여 탈파라핀 과정을 시행하였다. 항원성을 되살리기 위해 고압멸균기에서 15분간 전처치를 하고 효소 활성을 억제하 기 위해 0.3% 과산화수소에 15분간 처리한 후 phosphory- lated buffered saline (PBS)로 5분씩 3회 세척하였다. 비특이 적 염색을 억제하기 위해 소혈청(bovine serum)으로 30분간 반응시키고 Ki67 (7B11, mouse monoclonal, 1：50, ZYMED, San Francisco, CA, USA)과 p53 (sc-126, mouse monoclonal, 1：50, Santa Cruz biotechnology, Inc., Santa Cruz, CA, USA) 의 일차 항체를 사용하여 반응시킨 다음 4oC에서 하룻밤 동 안 처리한 후 PBS로 세척하였다. 그 후 LSAB Kit (Research Genetics, Huntsville, AL, USA)를 사용하여 biotin이 결합된 이차 항체(rabbit antimouse IgG; DAKO, Carpinteria, CA, USA)를 30분간 반응시키고 PBS로 세척한 후 Avidin-biotin complex를 10분간 처리하고 나서 PBS로 세척하였다. 발색 제로는 AEC를 사용하여 10분간 반응시키고 Mayer's hema- toxylin으로 7분간 대조 염색하였으며 Universal mount로 봉 입한 후 광학 현미경으로 관찰하였다. 항원에 대한 정확한 반응성을 평가하기 위해 일차 항체를 제외하고 위의 염색
과정을 단계적으로 시행한 조직을 음성 대조군으로 사용하 였다.
3) 면역조직화학 염색의 판독
Ki67 항원은 최소 1000개의 종양 세포에서 염색된 핵이 차지하는 비율이 10% 이상인 경우를 과발현으로 판독하였 고 p53 단백질은 붉게 염색된 세포핵이 5% 이상인 경우 발 현을 보인 것으로 판독하였다.
4) 통계 분석
Kaplan-Meier method with log rank test를 사용하여 p53 및 Ki67과 수술 후 생존율과의 상관관계를 검정하였고 Cox's proportional hazard regression model을 이용한 다변량 분석을 시행하여 종양의 크기, 유사분열 개수, p53 및 Ki67이 생존 율에 미치는 영향을 분석하였으며 유의 수준은 P＜0.05로 하였다.
결 과
1) 임상병리학적 특성
남자가 34명, 여자가 50명으로 남녀비는 1：1.4였고 연령 층은 29세에서 84세까지로 다양하였으며 평균 연령은 55.6
±1.2세였다. 발생 부위로는 위에 53예(63.0%), 소장에 23예 (27.4%), 대장에 3예(3.6%), 후복막에 2예(2.4%), 대망에 1예 (1.2%), 복벽에 1예(1.2%) 및 간에 1예(1.2%)였다. 최근에 Fletcher 등(7)에 의한 분류 방법에 따라서 분류하면 초저위 험군은 3예(3.6%), 저위험군은 32예(38.1%), 중위험군이 13 예(15.5%), 고위험군이 36예(42.8%)였다.
2) Ki67 및 p53의 면역조직화학적 발현에 따른 예후 Ki67은 총 84예 중 37예(44.0%)에서 과발현을 보였는데 (Fig. 1) 초저위험군과 저위험군에서는 과발현이 없었으며 중위험군에서 2예(5.4%), 고위험군에서 35예(94.6%)로 고위 험군에서 Ki67 과발현이 유의하게 많았고(P＜0.0001), 생존 율과의 관계를 분석한 결과 과발현을 보인 환자는 5년 생존 율이 43.3%, 과발현이 없는 환자는 85.7%로 Ki67이 과발현을 보인 GISTs 환자에서 생존율이 유의하게 낮았다(P=0.0417) (Fig. 2).
p53은 총 84예 중 32예(38.1%)에서 발현을 보였고(Fig. 1) 초저위험군에서 발현이 없었으며 저위험군에서 7예(21.8%), 중위험군에서 5예(15.6%), 고위험군에서 20예(62.5%)로 고 위험군에서 p53 발현이 유의하게 많았으나(P=0.0081), p53 발현과 생존율과의 통계적으로 유의한 상관관계는 없었다 (Fig. 3).
3) 예후 인자들의 다변량 분석
Cox's proportional hazard regression model을 사용하여 종양
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
의 크기, 유사분열, p53 및 Ki67을 변수로 다변량 분석을 시 행한 결과 종양의 크기(P=0.0059), 유사분열 개수(P=0.0016) 와 Ki67 (P=0.0384)이 생존율에 영향을 미치는 독립적인 예 후 인자로서 유의하였다(Table 1).
고 찰
위장관에서 발생하는 원발성 간엽 종양은 흔하지 않으며 상피성 종양과는 분화와 생물학적 행태에 있어서 차이가 있다.(4) GISTs는 위장관계에서 발생하는 비상피성 종양중 가장 흔한 종양으로 이러한 종양의 대부분은 방추세포로 구성되어 있으며 광학 현미경상 평활근과 신경 섬유성 변 화를 보이는 특성 때문에 과거에 평활근종, 평활근육종, schwannoma, GANT (gastrointestinal autonomic nerve tumor), STUMP (stromal tumor undetermined malignant potential) 및 GIPACT (gastrointestinal pacemaker cell tumor) 등으로 호명 되어 왔다. GISTs는 조직학적으로 카할 세포(interstitial cells of Cajal) 또는 그와 연관된 선조 세포에서 기원하며 면역화 학적으로 CD34와 CD117을 표현하는 종양으로 알려져 있 Fig. 2. Kaplan-Meier estimate of postoperative survival rate ac-
cording to Ki67 expression. P value was computed by log rank test.
0 1.00
Probability of survival
0.00 20
0.75
0.50
0.25
40 60 80 100 120 140
Ki67 overexpression ( ) (n=47) -
Ki67 overexpression (+) (n=37)
P=0.047
Months
Fig. 1. Immunohistochemical staining of formalin-fixed paraffin-embeded specimens of the gastrointestinal stromal tumors. (A) The nuclei of the tumor cells overexpress Ki67 antigen (×400 magnification). (B) The nuclei of the tumor cells express p53 protein (×400 magnification).
A B
Fig. 3. Kaplan-Meier estimate of postoperative survival rate ac- cording to p53 expression. P value was computed by Wilcoxon test.
0 1.00
Probability of survival
0.00 20
0.75
0.50
0.25
40 60 80 100 120 140
p53 expression (+
(n=32) )
p53 expression (-) (n=52) P=0.9474
Months
Table 1. Independent prognostic factors in patients of GISTs ꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚꠚ
Factors P HR* 95% CL† of HR*
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ Tumor size 0.0059 1.064 1.018 1.111 Mitosis/HPF‡ 0.0016 15.638 2.835 86.266 p53 expression 0.3613 0.568 0.168 1.914 Ki67 index 0.0384 1.070 1.004 1.140 ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
*HR = hazard ratio; †CL = confidence limit; ‡HPF = high power field.
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ 다.(5)
대부분 위(60∼70%)나 소장(25∼35%)에서 발생하며 대 장과 직장에서는 5%, 식도에서는 2% 미만으로 드물게 나 타난다. 또한 원발성 GISTs가 그물막이나 창자간막 그리고 후복막에서도 드물게 발생하는 것으로 알려져 있다.(6) GISTs의 예후를 측정하는 데 있어서 사용되는 가장 유용 한 지표는 크기와 유사분열 개수이다. 이들을 이용한 GISTs 의 예후 예측을 위한 등급체계로 기존의 양성, 경계성, 악 성, 3군으로 나누는 방법이 이용되어 왔으나, 수술 시 우연 히 발견되는 1 cm 미만의 작은 GISTs를 제외하고 임상증상 이나 증후를 보이는 대다수 GISTs들의 오랜 추적 결과 재 발이나 전이의 가능성이 존재한다는 점에 근거하여 악성, 양성과 같은 절대적이고 상반될 수 있는 용어로 표현하기 보다는 재발이나 전이의 위험도를 나타내는 초저위험군, 저위험군, 중간위험군, 고위험군의 4군으로 표기하는 con- sensus가 2001년에 이루어졌다.(7)
유사분열 개수의 측정은 고유사분열 활동(high mitotic activity)이 있는 부위에서 측정되어야 하며 50 HPF당 분열 의 개수를 측정한다. 유사분열의 개수 5/50 HPF를 양성과 악성의 기준으로 이용하였으나 유사 분열의 개수가 적은 환자에서 후에 악성 변화를 보이는 경우가 있기도 하다.
GISTs는 전 위장관에서 발생할 수 있으며 위에 발생하는 GISTs가 전체 GISTs의 약 2/3를 차지하며 소장에서 발생하 는 동일한 크기의 종양보다 예후가 좋은 것으로 알려져 있 다. Emory 등(10)은 1,004예의 환자를 분석한 결과 해부학적 인 위치가 예후 예측에 중요하다고 주장하였다. 위에서 발 생하는 GISTs는 대부분 크기가 작으며 5 cm 이하일 경우 보통 양성으로 간주한다. 또한 크기가 5 cm에서 10 cm 사이 라고 하더라도 유사분열의 개수가 5개 이하이면 좋은 예후 를 보이는 것으로 알려져 있다. 반면에 소장에서 발생하는 GISTs는 크기가 2 cm 이하일 경우 양성으로 간주하며 5 cm 이상은 악성으로 간주한다. GISTs의 점막층 침범은 악성에 서만 관찰이 되며 이것은 내시경하 생검으로 진단할 수 있 다. 상기한 인자 외에 종양 괴사, 해부학적 위치, 침습적 증 식 등이 예후 예측 인자로 이용되어 왔다. 종양의 괴사나 궤양 형성으로 인해 위장관 출혈을 일으킬 수 있으며 이것 은 종양의 크기와 관계가 있으나 병의 예후에는 영향을 미 치지 않는 것으로 보고되어 있다.(2,8-13) 또한 Lopes 등은 microsatellite instability가 종양의 악성도와 관련이 있다고 하였으며 Sakurai 등은 telomerase inhibitor가 GISTs의 치료 에 이용된다는 관점에서 telomerase 활성도가 GISTs의 유용 한 표지자로서 이용될 수 있다고 하였으며 또한 c-kit 유전 자 변이가 종양의 악성도와 관련이 있다고 보고하였 다.(14-16)
고전적인 병리학적 예후인자 이외에 p53이나 Ki67 증식 지수가 폐암, 위암, 대장암이나 유방암 등 많은 악성 종양에 서 예후와 관련이 있다는 보고에 근거하여 이들 인자와
GISTs 환자들의 예후와의 연관성에 대한 연구가 최근 진행 되고 있다. Hasegawa 등(4)은 Ki67 증식지수가 GISTs의 악 성도와 관련이 있고 생존율에 통계적으로 의미 있게 영향 을 준다고 보고하였고 Seidal과 Edvardsson (5)은 31예의 GISTs 환자의 추적을 통해 증가된 Ki67 증식지수가 가장 중요한 GISTs의 예후 인자였다고 주장하였다. 본 연구에서 도 초저위험군과 저위험군에 비해 고위험군에서 유의하게 Ki67 증식지수가 증가되었고, Ki67 증식지수가 증가된 GISTs 환자가 유의하게 생존율이 낮았다.(5,17)
Lopes 등(14)은 55예의 GISTs를 조사한 결과 p53과 병의 악성도와 관계가 없다고 하였다. 하지만 Hillemnns 등(18)은 다섯 명의 전이성 GISTs 환자 중 네 명에서 p53 양성을 나 타냈으며 p53을 표현하지 않는 군에 비해 임상적으로 악성 경과를 보이는 것을 조사하였고, Cai 등(19)은 p53 단백의 표현이 평활근종이 평활근육종으로 전환하는 것과 관련이 있으며 GISTs의 예후 예측인자로 사용할 수 있다고 하였다.
또한 Chang 등(20)은 31명의 환자를 악성과 양성군으로 나 누어 p53과 병의 진행과의 상관관계에 대해 조사한 결과 p53 양성인 환자군에서 악성 변화를 보이는 것을 보고한 바 있다. Al-Bozom (21)은 GISTs를 양성, 경계성, 악성의 세 군 으로 나누어 종양 억제 인자인 p53과의 상관관계를 분석하 여 p53 발현도가 통계적으로 의미 있게 차이가 있고 악성 변화와 연관이 있다고 보고하였으며 본 연구에서도 초저위 험군과 저위험군에 비해 고위험군에서 p53 발현이 유의하 게 많았으나, p53 발현을 보인 환자가 오히려 생존율이 높 았는데 이는 발현을 보인 환자가 30개월 내에 모두 조기 사 망하고 그 이후 더 이상 사망이 발생하지 않은 결과인 듯하 며 통계적 유의성은 없었다.
Taniguchi 등(22)은 여러 인자들의 다변량 분석을 통해 원 격 전이, 유사분열 개수, c-kit 유전자 변이, 종양의 크기 등 을 GISTs의 독립적인 예후 인자로 보고하였는데 본 연구에 서는 종양의 크기, 유사분열 개수, p53 및 Ki67 증식지수를 변수로 다변량 분석을 시행한 결과 종양의 크기, 유사분열 개수와 증가된 Ki67 증식지수가 생존율에 영향을 미치는 예후 인자로서 유의한 것으로 판명되었다.
결 론
현재까지 이용되는 대표적인 종양의 크기와 유사분열의 수 같은 전통적인 병리학적 지표 이외에 p53이나 증가된 Ki67 증식지수의 예후인자로서의 유용성에 있어, p53은 병 의 진행과는 관계가 있지만 예후 인자로는 다소 무리가 있 을 것으로 생각되며 Ki67 증식지수의 증가가GISTs의 독립 적인 예후 인자로서 가치가 있을 것으로 생각된다.
ꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏꠏ
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