尿液中前列腺癌肿瘤标志物的研究进展

戴志红(综述)，刘志宇，王 梁(审校)

(大连医科大学附属第二医院泌尿2科，辽宁 大连 116000)



尿液中前列腺癌肿瘤标志物的研究进展

戴志红△(综述)，刘志宇，王 梁(审校)

(大连医科大学附属第二医院泌尿2科，辽宁 大连 116000)

前列腺癌是男性泌尿生殖系统中最常见的肿瘤之一,其发病率呈逐年上升趋势。因其起病隐匿，大部分患者很难早期发现治疗，早期诊断对于其治疗及预后具有重要意义，因而寻找早期特异性的前列腺癌诊断方法十分重要。早期诊断对于其治疗及预后具有重要意义。理想的早期诊断前列腺癌的方法应该具有客观的，非侵入性的，高敏感性和特异性，操作简单，费用低廉等特点。前列腺液通过尿道排出，因此尿液有望成为筛查前列腺癌的理想材料。

前列腺癌；标志物；尿液

前列腺癌是男性常见的恶性肿瘤，具有明显的种族和地理差异，我国的前列腺癌发病率虽明显低于欧美国家，但近年来随着人口老龄化加重及筛查手段的提高，其发病率有明显的上升趋势。目前前列腺癌的早期诊断仍依赖于血清前列腺特异性抗原(prostate specific antigen，PSA)检测及直肠指诊，虽然PSA明显提高了前列腺癌的检出率，但易受前列腺增生症、前列腺炎、导尿、直肠指诊等因素影响，从而使前列腺穿刺活检阳性率仍处于较低水平。前列腺癌的早期诊治对患者的治疗效果具有决定性意义，因此对于寻找高特异性及高敏感性的前列腺癌肿瘤标志物十分迫切。前列腺液通过尿道出，而尿液具有容易收集、可反复检测、无创性等优点，因此尿液有望成为早期诊断前列腺癌的理想材料。

1 基于RNA水平的研究

1.1 前列腺癌抗原3(prostate cancer antigen 3，PCA3) PCA3由Bussemakers等[1]于1999年发现，最初命名为differential display code 3(DD3)，定位于常染色体的9q21～22，是前列腺上皮内表达的一种非编码信使RNA(mRNA)。PCA3 mRNA特异性地高表达于人类前列腺癌细胞，在正常前列腺和良性前列腺增生组织中不表达或低表达，同样在其他正常组织、血液或肿瘤标本中不表达[1-4]，通过调节细胞增殖促进前列腺癌的发生、发展。Hessels等[2]通过研究108例前列腺癌患者结果发现超过95%的患者PCA3 mRNA的表达率明显升高。尿液中PCA3 mRNA的表达不受年龄、前列腺炎、前列腺体积及5-α还原酶等的影响[3]，因此尿液可作为检测PCA3 mRNA表达水平的载体。Groskopf等[4]在尿液标本中检测PCA3 mRNA表达水平，对于前列腺癌诊断的特异度(79%)明显高于PSA(28%)。对于PSA水平较高而穿刺活检阴性的患者，检测尿液中PCA3 mRNA的表达水平对于诊断前列腺癌更具优势，Marks等[5]通过研究233例首次前列腺穿刺病理结果为阴性病例发现，检测尿液中PCA3 mRNA的表达在对前列腺癌诊断具有较高的特异度(58%)和灵敏度(72%)。Rubio-Briones等[6]对474例患者尿液样本研究中发现PCA3的特异度明显高于血清PSA，且使用PCA3基因检测使前列腺疾病患者的穿刺活检率降低了49%。刘亚龙等[7]对比分析105例前列腺癌、前列腺增生及前列腺结石患者的血、尿PCA3 mRNA和PSA基因表达后发现，血、尿PCA3 mRNA 联合检测灵敏度高达86.5%，其不仅可以提高PSA在4～10 μg/L病例前列腺癌的检出率，还能帮助排除PSA>10 μg/L 的前列腺增生病例。2012年美国食品和药品管理局已批准PCA3检测应用于首次穿刺活检为阴性的病例[8]。另有研究表明，检测PCA3 mRNA的表达水平与前列腺癌预后参数(临床分期、Gleason评分、肿瘤体积及肿瘤转移)无明显相关性[9]。

1.2 ERG-TMPRSS2融合基因 TMPRSS2是一种雄激素调节基因，ETS基因是一种转录因子家族(主要是ERG和ETV1)，参与了细胞增生、分化、血管生成、癌基因的转化、凋亡等多种过程。2005年Tomlins等[10]第一次发现在前列腺癌患者中存在着ETS-TMRSS2基因的融合。Hessel等[11]收集前列腺癌患者肛门指诊后的尿液，利用实时聚合酶链反应(real time polymerase chain reaction，RT-PCR)技术获得的ERG-TMPRSS2融合基因，联合PCA3基因分析，使其诊断前列腺癌灵敏度由62%(单独应用PCA3)上升到了73%(联合)。Salami等[12]通过联合检测尿液中PCA3、ERG-TMPRSS2和血清PSA水平，发现其联合检测诊断前列腺癌的灵敏度可达80%，特异度达90%。Nguyen等[13]发现，在健康青年男性及接受前列腺癌根治术后患者的尿液中无ERG-TMPRSS2融合基因存在。Demichelis等[14]研究前列腺按摩后的尿液，通过RT-PCR技术检测研究后发现ERG-TMPRSS2融合基因的水平与Gleason评分具有明显的相关性。Tomlins等[10]认为联合检测TMPRSS2-ERG与PCA3基因水平将成为PSA之后决定穿刺的又一重要参考标准，但应用于临床还有进一步大样本的验证。

1.3 α-甲酰辅酶A消旋酶(Alpha-methylacyl CoA racemase,AMACR) AMACR由P504S基因编码，主要作用是参与支链脂肪酸β氧化和脂肪酸从R-异构体到S-异构体的转化。在前列腺癌组织中AMACR mRNA的水平是正常组织的9倍之多。此外，AMACR在约有81%(26 /32例)的前列腺癌患者或未经治疗的前列腺癌转移患者检测中表现出强阳性[15]。Rubin等[16]通过研究发现，AMACR在萎缩腺体、增生基底细胞、尿路上皮细胞及转移组织中几乎不能检测到，然后在穿刺活检组织中检测到的对前列腺癌诊断的灵敏度能为97%，特异度为100%，明显超过了血清中PSA检测的灵敏度和特异度。Kumar-Sinha等[17]发现，检测前列腺癌穿刺活检中AMACR 活性对前列腺癌诊断的灵敏度为92.3%，特异度为89.2%。Zielie等[18]利用实时荧光定量PCR检测前列腺按摩后尿液中AMACR mRNA，发现其在区别有无临床意义的肿瘤具有重要意义。Ouyang等[19]通过对比研究43例前列腺癌患者与49例正常患者前列腺按摩后尿液标本，联合检测尿液中AMACR与PCA3水平，对前列腺癌诊断的灵敏度为81%、特异度为84%。

1.4 微RNA(microRNA，miRNA) miRNA是一类长度约22个核苷酸参与基因转录后水平调控的非编码小分子RNA。miRNA在细胞周期调控、细胞凋亡、生长发育的过程中起重要作用。miRNA同样也在一些疾病(如肿瘤、心脏疾病、神经系统疾病)的发生、发展中发挥调控作用。目前针对miRNA的研究大部分集中于血清和血浆。研究表明，血液中miR-141 及miR-375两条miRNA能有望成为前列腺癌的新肿瘤标志物，有转移的前列腺癌患者血液中的miR-141是正常人的46倍之多[20-21]。Brase等[22]发现，血浆中的miR-141及miR-375 水平同时也和前列腺癌的Gleason评分及淋巴转移具有相关性。根据前列腺癌患者血清及血浆中miRNA表达水平的异常，可以推测前列腺癌患者尿液中的miRNA处于异常水平。据目前所能检索到的文献，仅有少量文献报道，Bryant等[23]曾报道过有关尿液中miRNA的研究，有5条miRNA(miR-107,miR-574-3p,miR375,miR200b和miR141)在前列腺癌患者及正常人尿液中的具有明显的差异性。Taha等[24]对8例前列腺癌、12例前列腺增生患者及10例正常成人的尿液进行研究发现，尿液中miR-484的水平在前列腺癌患者中较前列腺增生患者及正常人明显升高。由于目前仅有少量实验支持尿液中miRNA对前列腺癌诊断，对于尿液中miRNA对于诊断前列腺癌的实际价值还需进一步大样本研究及多对照研究的验证。

2 表观遗传学改变研究

表观遗传学是指基于非基因序列改变所致基因表达水平变化，主要包括DNA甲基化、基因组印记及组蛋白乙酰化等。许多基因启动子区具有富含GC序列的CpG岛，然而CpG岛的甲基化使基因的转录减少从而影响基因的表达。近些年研究表明，DNA甲基化与人许多肿瘤具有相关性[25]。通过甲基化特异性PCR检测尿液中特定基因启动子区甲基化水平将是预测前列腺癌的有力分子诊断方法。目前有许多关于前列腺癌基因甲基化的报道，其中研究最多的是谷胱甘肽S转移酶P1(Glutathione S transferase P1,GSTP1)和Ras相关区域家族1A基因 (RASS domain family 1A gene,RASSF1A)。

2.1 GSTP1 GSTP1在细胞内能保护DNA免受自由基损伤，然而高度甲基化的GSTP1无法正常表达，从而丧失对细胞的保护，导致肿瘤的发生。Nakayama等[26]报道，在约6%(4/64)的炎性增生组织和约在70%(22/32)的前列腺上皮内瘤中能检测出GSTP1甲基化的存在。Lee等[27]发现，超过90%的前列腺癌组织中可发现GSTP1甲基化存在，而在前列腺增生或正常前列腺组织中未见其存在。通过精液检测，在前列腺癌患者约有50%可检测出GSTP1甲基化存在，而正常人或前列腺增生症患者中无法检测。前列腺液经尿道排出，因此可以收集前列腺按摩后的尿液作为研究标本。Woodson等[28]报道临床分期越高的前列腺癌患者尿液样本中检测出的GSTP1的甲基化程度越高，表明其与前列腺癌的临床分期具有一定的相关性。Gonzalgo等[29]认为，监测GSTP1甲基化程度对于诊断前列腺癌具有较高的特异性及敏感性，因此对于穿刺活检阴性或高级别前列腺上皮内瘤的患者可以进一步检测尿液中GSTP1甲基化的程度，从而预测其成为前列腺癌的可能。

2.2 RASSF1A 是RASSF1常见转录本之一，RASSF1A是一种抑癌基因。在乳腺、肾脏、肝脏肿瘤及前列腺癌中能检测到其启动子区高甲基化状态。最初在正常的前列腺组织中未曾发现RASSF1A甲基化存在[30]，随着研究的深入，近期有研究表明在前列腺癌的癌前病变及前列腺增生症的上皮中能检测到RASSF1A甲基化的存在，但是RASSF1A甲基化在12例前列腺癌患者中检出8例，而在12例前列腺增生症患者中仅有2例[31]。此外，另有研究表明RASSF1A甲基化的频率与前列腺癌的Gleason评分及临床分期具有正相关性[30,32]。这说明检测RASSF1A基因的甲基化频率或许能区别开临床上侵袭性的前列腺癌与惰性前列腺癌，避免过度手术的可能。Roupret等[33]通过研究发现联合检测前列腺按摩后尿液中细胞的GSTP1、RASSF1A、视黄酸受体β2及结肠腺瘤行息肉病基因的甲基化程度对诊断恶性肿瘤灵敏度约为86%、特异度约为89%。Daniunaite等[34]通过分析接受前列腺癌根治术患者术前的尿液样本，约有82%(28/34)的前列腺癌患者尿液中能检测出GSTP1、RASSF1A及视黄酸受体β2等基因甲基化的存在。

3 其他研究

Schostak等[35]通过对591例前列腺按摩患者尿液中磷脂结合蛋白A3的定量分析研究发现磷脂结合蛋白A3对于直肠指检阴性且低PSA值(2～10 μg/L)是否进行穿刺活检具有很大的临床指导意义。Roy等[36]的病例对照研究显示，尿液中的基质金属蛋白酶9可作为前列腺癌的独立预测因子。其诊断的特异度和灵敏度分别为82%和74%。Sreekumar等[37]对262份前列腺癌患者的临床标本中1126种代谢物的水平进行检测分析，结果发现肌氨酸能有效反映前列腺癌的侵袭性，是一种重要的前列腺癌进展及转移标记。曹达龙等[38]通过对比分析42例前列腺癌患者及50例前列腺增生患者尿液中Zimp7 mRNA的表达发现zimp7 mRNA在前列腺癌患者中的表达水平显著升高。

4 小结与展望

目前检测血清中前列腺特异性抗原仍然是临床上筛查和监测前列腺癌的主要方法，但其易受众多因素影响而出现较高的假阳性率。相信随着研究的进一步深入以及更简单、更廉价检测方法的出现，新的具有高特异性及敏感性的前列腺癌的肿瘤标志物将呈现于人们面前。同时利用多种标志物联合检测将在前列腺癌的早期诊断、监测治疗及预测复发中也将发挥重要的作用。

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Research Progress in Urinary Biomarker of Prostate Cancer

DAIZhi-hong,LIUZhi-yu,WANGLiang.

(DepartmentTwoofUrology,theSecondAffiliatedHospitalofDalianMedicalUniversity,Dalian116000,China)

Prostate cancer is one of the most common tumors of male genitourinary system and the incidence of it is on a rising trend.As its onset is concealed,it is difficult to realize early detection and treatment in most of the patients,while early diagnosis has great significance for the treatment and prognosis,therefore it is very important to look for the specific diagnosis of prostate cancer.The ideal method of early diagnosis of prostate cancer should be objective,non-invasive,with high sensitivity and specificity,simple operation and low cost.Prostate fluid is discharged through the urethra,so the urine is expected to become an ideal material of screening for prostate cancer.

Prostate cancer; Biomarker; Urine

R69

A

1006-2084(2015)12-2174-04

10.3969/j.issn.1006-2084.2015.12.023

2014-07-21

2014-11-11 编辑：相丹峰