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肺癌早期诊断

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【关键词】肺癌;肿瘤标志物;肺癌相关抗原;早期诊断

1肺癌研究背景

肺癌是世界范围内最常见、致死人数最多的恶性肿瘤之一,其发病率增长速度亦高居各恶性肿瘤之首。肺癌分为小细胞肺癌(smallcelllungcancer,SCLC)和非小细胞肺癌(non?smallcelllungcancer,NSCLC),其中非小细胞肺癌约占肺癌总数的80%。由于肺癌起病隐匿,目前仍缺乏有效的筛查和早期诊断方法,患者出现症状时多为晚期,预后较差,总的5年生存率不超过15%,有症状者≤10%[1]。但在早期诊断的肺癌患者中,手术治疗的预后较中晚期肺癌明显改善,其生存率可达70%[2]。临床上传统的诊断方法如胸片、支气管镜、痰细胞学检查等方法,缺乏足够的特异性和敏感性,大多数肺癌患者确诊时已为晚期。因此,临床上急需一种能够早期诊断肺癌的方法。

近年来,在肺癌的辅助诊断方面,肿瘤标志物(tumormarker,TM)的研究十分活跃。肿瘤标志物是指在肿瘤发生和增殖过程中,由肿瘤细胞所产生或分泌并释放到血液、细胞、体液中,反映肿瘤存在和生长的一类物质。它具有高效、高灵敏、方便、标本易获取及创伤小等优点,因此检测、筛选及鉴定肿瘤标志物一直是肺癌早期诊断研究的重点。

2血清肿瘤标志物

肿瘤标志物对肺癌诊断的价值已经受到广泛的重视,目前尚未发现肺癌特异性抗原,用于检测的肺癌标志物均为肿瘤相关物质。目前,比较有代表意义的肺癌肿瘤标志物主要可以分为以下几类[3-5]:①胚胎抗原:如癌胚抗原(carcinoembryonicantigen,CEA);②糖蛋白类抗原:主要有糖类抗原19?9(carbohydrateantigen19?9,CA19?9)、糖类抗原125(carbohydrateantigen125,CA125)、糖类抗原15?3(carbohydrateantigen15?3,CA15?3)、鳞状细胞抗原(squamouscellcarcinomaantigen,SCC?Ag)等;③角蛋白类抗原:包括细胞角蛋白19片段抗原(cytokeratinfragmentantigen21?1,CYFRA21?1)、组织多肽特异性抗原(tissuepolypeptidespecificantigen,TPS)等。④酶类抗原:主要包括同工酶类,如胃泌素释放肽前体(pro?gastringpeptide,ProGRP)、神经元烯醇化酶(neuronspecificendolase,NSE)、乳酸脱氢酶(lacticdehydrogenase,LDH)、谷光苷肽转换酶(glutathionestransferase,GST)、基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)、肿瘤M2型丙酮酸激酶(TumorM2pyruvatekinase,TUM2?PK)等[6]。

2.1胚胎抗原

2.1.1癌胚抗原(CEA)CEA是一种广谱的肿瘤标记物,是一种分子量为18000的糖蛋白,现在已经广泛应用于临床。CEA由Gold和Freedman[7]等于1965年从结肠癌和胚胎组织中提取出来的肿瘤相关抗原。最初它被认为是胃肠癌的特异抗原,后来逐渐在肺癌、乳腺癌以及胰腺癌等肿瘤中检测到。

CEA在肺癌患者血清中的水平明显要高于正常人和良性肺病组患者[8],其中腺癌阳性率最高,达70%以上,明显高于鳞癌;非小细胞肺癌明显高于小细胞肺癌,并且TNM分期越高,血清CEA水平越高。在肺癌引起的胸腔积液中,CEA的阳性率高达75%。

CEA作为诊断肺癌的一种肿瘤标志物,已经广泛应用于临床。但是,许多肿瘤细胞都能产生CEA,在一些良性肿瘤及非肿瘤疾病中也可见到部分患者有一时性的升高,吸烟者亦可出现假阳性。因其特异性较低,一般多与其他的肿瘤标志物联合检测才能提高对肺癌的确诊率。随着新的肿瘤标志物的不断涌现,CEA在肺癌诊断中的重要性逐步下降,这也促使人们去寻找对肺癌更敏感和特异性更高的新的肿瘤标志物。

2.2糖蛋白类抗原

2.2.1鳞癌相关抗原(SCC?Ag)SCC?Ag是一种鳞状上皮抗原,最早由Kato和Torigoe从宫颈鳞癌中分离,最初用做宫颈癌的TM,后来发现SCC?Ag也存在于肺、咽、食管、口腔等多个部位的肿瘤中,特别是鳞状细胞癌。

SCC?Ag是肺鳞癌较特异的标志物,肺鳞癌患者中SCC?Ag阳性率为40%~60%,在其他类型的肺癌阳性率极低。在SCLC和NSCLC患者中其阳性率分别可达49%和55%,明显要高于CEA的8.5%和18%[9]。尽管SCC?Ag的敏感性要低于CEA,但特异性比较高。另外,SCC?Ag在血清半衰期很短,在肺癌根治术后24~72h内即转阴,术后复发或转移时再度升高,并早于临床发现。因此,SCC?Ag在监测肺癌治疗效果有较大价值。

2.2.2糖类抗原125(CA125)CA125最初是用卵巢癌细胞为免疫原制备的单抗OC125的相应抗原,后来发现肺癌患者血清CA125亦有较高的阳性率,其敏感性为30%~61%,特异性为34%~67%。1990年Kimura[10]等首先提出血清CA125浓度的测定可提示肺癌患者的预后,并报道几乎所有CA125浓度水平升高患者均为肺癌晚期,其生存期较CA125水平正常者明显缩短。CA125可作为肺癌患者的独立预后指标,而不受肿瘤大小、分期、组织类型、患者年龄的影响。

2.3角蛋白类抗原

2.3.1细胞角蛋白19片段(CYFRA21?1)CYFRA21?1又称细胞角质素,是近年发展起来的一种新的肿瘤标志物[11]。它是癌细胞分化过程中产生的细胞角质蛋白19(CK?19)的片段。CK?19是上皮细胞中间丝的特征性蛋白组分,在多种正常上皮组织中存在。当上皮细胞转变为肿瘤时,角蛋白结构不变但含量增加,由于肿瘤细胞的坏死和溶解,CK?19的可溶性片段CYFRA21?1可释放入血。CYFRA21?1存在于肺癌、食管癌等上皮起源的肿瘤细胞的细胞质中。

CYFRA21?1目前被认为是检测肺鳞癌的首选TM[12]。与CEA(27%),SCC(15%)和NSE(16%)相比,CYFRA21?1对肺癌(不分组织学类型)初步诊断的敏感性最高(47%)。特别是检测肺鳞癌,CYFRA21?1(60%)的敏感性远远高于CEA(18%)和SCC(31%).Seemann等[13]对137例肺癌患者血清中的CYFRA21?1进行检测,从组织学角度看,CYFRA21?1对鳞癌的敏感性较腺癌和SCLC显著要高。因此,肺癌患者血清中CYFRA21?1含量的测定,对NSCLC的早期诊断、疗效监测和预后观察均有重要价值,尤其对鳞癌,其灵敏度和特异性均高于CEA和SCC?AG,是一种很有价值的NSCLC的肿瘤标志物。

2.3.2组织多肽抗原(TPS)组织多肽抗原(TPS)由细胞角质蛋白8、18和19组成,由处于增殖期的细胞产生并释放,因此,TPS的水平直接反映了细胞增殖、分化和肿瘤的浸润程度。血清TPS在各种组织类型的肺癌患者体内均增高,无明显组织特异性。肺癌分期越晚,血清TPS水平越高。一些研究提示[14],TPS诊断肺癌的敏感性与CYFRA21?1相当,阳性率约61%。尽管TPS较低的敏感性限制了它在肺癌早期诊断的应用,但TPS亦不失为判断分期和预后的有用指标,且与其他TM联合检测能提高总体阳性率。

2.4酶类抗原

2.4.1神经元特异性烯醇化酶(NSE)烯醇化酶是一种哺乳动物组织中普遍存在的糖酵解酶,神经元特异性烯醇酶(NSE)为其5种同工酶之一。NSE特异性存在于神经内分泌细胞及胺前体摄取和脱羧细胞(amineprecursoruptakeanddecarboxylation,APUD)细胞中,作为神经细胞的蛋白标志物而被瞩目。小细胞肺癌(SCLC)因具有神经内分泌细胞和APUD细胞的特征,可高频度地产生NSE[15]。

目前,NSE已被公认为SCLC的最有价值的TM之一,它的敏感性可达40%~70%,特异性可达65%~80%,被广泛用于肺癌的诊断和治疗后随访监测。免疫组化和放免研究显示,SCLC患者NSE阳性率约为60%~80%,非小细胞肺癌患者阳性率<20%。因此,NSE有助于SCLC的诊断及其与非小细胞肺癌的鉴别诊断。Plebani[16]等认为不同组织类型的肺癌组织和血清中,NSE含量依次为SCLC、大细胞癌、鳞癌、腺癌。

2.4.2胃泌素释放肽前体(RroGRP)胃泌素释放肽前体(ProGRP)是近年来新发现的一种SCLC肿瘤标志物,它不仅可用于SCLC的早期诊断,还有助于判断治疗效果及早期发现肿瘤复发[17]。ProGRP作为脑肠肽一种的促胃液素释放肽(GRP)的前体,存在于人胎儿肺的神经内分泌细胞内。

Molina[18]的研究表明,ProGRP、NSE、CEA、CYFRA和SCC在NSCLC的阳性率分别是30%、22.5%、55.6%、65.2%和26.7%,在SCLC的阳性率分别是73%、64%、53%、46%和4.5%。另外,从组织学分类来看,ProGRP对SCLC最敏感,CEA对腺癌最敏感,CYFRA21?1对鳞癌最敏感。ProGRP和NSE联合应用于SCLC时,阳性率可达88%,CEA与CYFRA联合应用于NSCLC阳性率可达82%。初步研究表明,ProGRP是检测SCLC最敏感的标志物,ProGRP可与NSE联合监测SCLC的疗效。

2.4.3肿瘤M2型丙酮酸激酶(TUM2?PK)丙酮酸激酶(pyruvatekinase,PK)是糖酵解途径的一个关键酶,PK有4种不同的同工酶,分别为L型、R型、M1型和M2型,在肿瘤细胞中优先表达M2?PK,随着M2?PK表达上调,酶结构从传统的三聚体型转变为二聚体型,后者对磷酸烯醇式丙酮酸的亲和力较弱,导致肿瘤细胞新陈代谢的改变,使得肿瘤细胞能在有限的营养供应下得以增殖。

近年研究发现,血清中M2?PK的检测对肺癌、乳腺癌、胃肠道肿瘤、肾癌、胰腺癌等肿瘤的早期诊断、预后判断和疗效评价方面非常有价值。Schneider等[19]用ELISA法测定了144例新近诊断为肺癌的患者EDTA抗凝血浆中的M2?PK水平,与CYFRA21?1、NSE等肿瘤标志物作比较,结果显示M2?PK敏感性达58%,高于CEA(39%)和CYFRA(48%)。在NSCLC中,M2?PK敏感性更是高达65%,亦高于CYFRA(58%)、CEA(42%),其浓度与肺癌的组织学类型无关,但与肺癌分期明显相关。但值得一提的是,部分健康人及非恶性疾病的患者,尤其是急性炎症患者,血清的M2?PK亦被检测到升高,M2?PK的应用价值也因此受到疑质。

2.5其他肿瘤标志物

除上述肿瘤标志物外,肺癌肿瘤标志物还包括瘤基因及抑瘤基因蛋白产物以及抗体和细胞因子类。其中瘤基因及抑瘤基因蛋白产物及抗体主要有BJ?TSA?9[20]、p53、c?erbB?2和bcl?2蛋白[21]等;细胞因子类主要包括肿瘤坏死因子、α?干扰素及可溶性白介素?2[22,23]、神经细胞黏附分子(nervecalladhensionmolecule,NCAM)[24]、血管内皮生长因子(vascularendothelialgrowthfactor,VEGF)[25]等。

3前景和展望

肿瘤标志物的检测,对肺癌的早期诊断、组织学分型、临床分期、预后判断和疗效监测具有重要应用价值。尽管现在有许多肿瘤标志物不断被发现、研究和应用,但由于肺癌组织病理的多样性、同种病理肿瘤细胞的异质性和肿瘤生物学行为的复杂性,目前还没有找到一种敏感性和特异性均很高的TM。因此,今后的研究方向之一是探索新的可实际应用于临床诊断和治疗的灵敏、特异的肺癌肿瘤标志物。此外,对多种TM联合检测也不失为一种能有效提高肺癌检出率的手段。近年来,有人将蛋白芯片检测技术应用于TM的联合检测,使TM的联合检测变得更加简便、快速和可靠。

总之,随着基因组学和蛋白质组学技术、高通量技术及生物信息学技术的飞速发展,肿瘤标志物的筛选和鉴定亦将步入一个新的台阶。这不仅为肿瘤研究带来了新的思维方式和研究领域,而且提供了强有力的技术支持,已经广泛涉及到肿瘤的早期筛查、诊断、分类、治疗以及与后估计等方面,这是迈向临床蛋白质组学的第一步。将来的肿瘤诊断是基因组和蛋白质结合的分子谱诊断,而不再仅仅基于组织结构的病理诊断,并且将针对不同患者的不同分子表达谱,制定针对个人的治疗方案,真正实现肿瘤的个体化治疗。

今后肿瘤标志物的研究将向以下几个方向发展:①肿瘤的分子分期标志物:应用蛋白质组学研究策略对肿瘤进行分子分期,这将有助于肿瘤的个体化治疗;②肿瘤标志物的簇分析:联合多种肿瘤标志物,根据蛋白质谱或基因表达谱的改变进行多变量分析,客观地分析和判断病情:③无创或微创筛查:寻找无创或微创方法,进行肿瘤的早期诊断和风险人群筛查。肿瘤标志物的研究策略为肿瘤的诊断和治疗带来了深远而广泛的影响,必将会极大地推动肿瘤研究的进程,为人类最终战胜肿瘤做出贡献。

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肺癌早期诊断责任编辑:小胥老师    阅读:人次

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