头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous cell carcinoma，HNSCC)是世界上最常见的恶性肿瘤之一，可发生于鼻腔、口腔、舌、嘴唇、涎腺和喉部等多个解剖部位^[1-2]。尽管在过去的几十年里，临床治疗有了显著的改善，但HNSCC患者的预后仍然很差。因此，研究HNSCC的预后标志物，可能有助于通过分子靶向来治疗HNSCC。

铁蛋白由重链和轻链多肽亚基组成，是原核生物和真核生物细胞内主要的储铁蛋白。其中，重链多肽亚基由铁蛋白重链多肽1（ferritin heavy chain polypeptide 1，FTH1）基因编码^[3]。目前发现，FTH1在多种恶性肿瘤组织中发挥着重要作用，包括肾细胞癌和前列腺癌等^[4-5]。

然而，FTH1在HNSCC中的表达尚不清楚。本研究基于癌症基因图谱（The Cancer Genome Atlas，TCGA）公共数据库旨在分析HNSCC与癌旁组织中FTH1基因差异表达情况，探讨FTH1基因表达与HNSCC临床分期及预后的关系。以期为HNSCC的诊治提供新的见解。

1 资料与方法 1.1 收集数据

本研究所采用的数据均来源于TCGA数据库（http://tcgadata.nci.nih.gov/）。数据收集截至2021年6月的HNSCC组织样本（包括mRNA表达数据、临床资料数据和预后数据）。主要排除标准：存在临床资料和预后数据缺失的患者。最终纳入研究的HNSCC组织样本共417例。417例患者年龄19~90岁，中位年龄61岁，平均年龄60.9岁；其中男性302例，女性115例。

1.2 FTH1的表达与HNSCC患者的肿瘤分期相关性及对总生存的影响

本研究通过TCGA在线分析工具GEPIA分析FTH1在HNSCC和癌旁组织中是否存在表达差异，并对其肿瘤分期和总生存进行相关分析。利用单因素及多因素Cox分析FTH1表达及HNSCC患者临床资料对患者预后的影响。

1.3 基因富集分析

2021年6月使用GSEA（版本：4.0.0）软件进行富集分析，首先根据FTH1表达量的中位值将其分成高表达组和低表达组。选用GSEA中的c2.cp.kegg.v7.0.symbols.gmt和h.all.v7.0.symbols.gmt [Hallmarks]数据集作为内参照^[6]，运用缺省加权富集统计方法进行富集分析并设置1 000次随机组合。2021年6月使用String数据库进行FTH1的蛋白互作网络分析。

1.4 统计学分析

采用SPSS 20.0统计学软件和Graphpad Prism 7.0绘图软件进行数据分析。生存分析使用Kaplan-Meier和Log-rank检验。使用Wilcox秩和检验比较FTH1表达量与肿瘤分期的关系。使用单因素及多因素Cox比例风险模型评价FTH1表达及HNSCC患者临床资料与预后的关系。以P < 0.05为差异具有统计学意义。在GSEA富集分析中错误发现率（falsed discovery rate，FDR） < 0.05作为显著富集基因集的判别标准。

2 结果 2.1 FTH1在HNSCC中高表达并与肿瘤分期和总生存有关

GEPIA分析显示，在TCGA数据库中，FTH1在HNSCC中的表达水平高于癌旁组织（P < 0.05，图 1A）。不同肿瘤分期HNSCC中FTH1表达水平比较，差异具有统计学意义（P=0.027，图 1B）；随肿瘤分期的增加，FTH1表达水平上调。FTH1高表达组总生存率低于低表达组（P=0.007 1；HR=1.4，P_HR=0.007 5；图 1C）。

2.2 HNSCC预后因素分析

利用单因素及多因素Cox分析TCGA数据库中FTH1表达及HNSCC患者临床资料（包括年龄、性别、种族及肿瘤分期）对患者预后的影响。单因素Cox比例风险模型结果显示，肿瘤分期（HR=1.403，95%CI: 1.167~1.687，P < 0.01)和FTH1表达水平（HR=1.219，95%CI：1.010~1.471，P=0.039)与总生存率相关（图 2）。多因素Cox比例风险模型结果显示，肿瘤分期（HR=1.411，95%CI：1.171~1.700，P=0.01）和性别（HR=0.675，95%CI：0.490~0.930，P=0.016）可作为HNSCC的独立预后影响因素。

2.3 FTH1蛋白互作网络和功能富集分析

利用String数据库分析FTH1蛋白的互作网络显示，FTH1可以与铁蛋白轻链（ferritin light chain，FTL）、触珠蛋白（haptoglobin，HP）、热休克蛋白家族A成员8（heat shock protein family A member 8，HSPA8）、乳运铁蛋白（lactotransferrin，LTF）、核受体辅激活因子4（nuclear receptor coactivator 4，NCOA4）、清道夫受体A成员5（scavenger receptor class A member 5，SCARA5）、转铁蛋白受体蛋白（transferrin receptor protein，TFRC）、醛缩酶A（aldolase A，ALDOA）、醛缩酶C（aldolase C，ALDOC）和组织蛋白酶D（cathepsin D，CTSD）发生蛋白相互作用（图 3）。利用GSEA软件进行FTH1基因的KEGG通路富集分析显示，FTH1高表达样本富集到溶酶体（FDR < 0.001，P < 0.01）、谷胱甘肽代谢（FDR < 0.001，P < 0.01）、磷酸戊糖途径（FDR=0.027，P < 0.01）及癌症通路（FDR=0.020，P < 0.01）等基因集（图 4）。以hallmarks基因集为基础，利用GSEA软件探究FTH1对HNSCC的生物学行为产生影响的作用方式显示，FTH1高表达样本富集到Kirsten大鼠肉瘤病毒癌基因同源物（Kirsten rat sarcoma viral oncogene homolog，KRAS）信号通路（FDR=0.018，P=0.004）和WNT/β-catenin信号通路（FDR=0.028，P=0.004；图 5）。

3 讨论

铁蛋白是一种广泛存在于身体所有组织且高度保守的蛋白质，由铁蛋白重链和FTL这2种多肽链组成。其中，铁蛋白重链能够催化Fe²⁺氧化反应，而FTL主要作用是存储Fe³⁺。这2种链在维持体内铁平衡和防止铁超载发挥着重要作用^[7-8]。FTH1基因主要负责合成铁蛋白的重链亚基，参与多种疾病信号通路。在前列腺癌和肾细胞癌中高表达的FTH1能够促进肿瘤的发生和进展^[4-5]。但FTH1表达研究在HNSCC中尚未报道。探究FTH1基因在HNSCC的作用及其可能的作用机制对于HNSCC的诊治具有重要的作用。

本研究基于TCGA数据库，通过生物信息学分析首次报道FTH1在HNSCC中的表达和对预后的影响。结果显示，与癌旁组织比较，HNSCC组织中FTH1的表达水平升高，且高表达FTH1的HNSCC患者预后较差。此外，随着肿瘤分期的增加FTH1的表达水平呈现上升趋势。单因素Cox分析结果进一步显示，肿瘤分期和FTH1表达均是HNSCC的预后因素（均P < 0.05）。为了进一步探究FTH1在HNSCC中可能的作用机制，使用GSEA软件进行通路富集显示，FTH1高表达样本可能通过KRAS信号通路和WNT/β-catenin信号通路参与溶酶体、谷胱甘肽代谢、磷酸戊糖途径及癌症通路等重要代谢通路。这与之前报道的FTH1的作用相一致^[3]，推测高表达的FTH1可能通过调控代谢来影响HNSCC的发生和发展。目前研究暂未发现与FTH1发生蛋白互作的10个蛋白能够参与谷胱甘肽代谢和磷酸戊糖途径，因此，需要在接下来的研究中进一步探索。

综上所述，本研究基于TCGA数据库，初步探究了FTH1在HNSCC患者中的表达以及与肿瘤分期和预后的关系。初步结果表明，FTH1在HNSCC中高表达；肿瘤分期越高，FTH1表达越高；高表达FTH1的HNSCC患者总生存较低。但是目前FTH1在肿瘤中的研究几乎都是局限于对转录组数据的分析，在基础实验等方面的研究依旧甚少。接下来笔者将进一步研究FTH1对肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭和凋亡等的影响，以便为HNSCC患者预后提供新的标志物，进而指导HNSCC的临床诊治。