血浆肿瘤型M2丙酮酸激酶在直肠癌诊断与病情监测中的价值

杨春云

(山东省莱州市人民医院检验科　261400)

血浆肿瘤型M2丙酮酸激酶在直肠癌诊断与病情监测中的价值

杨春云

(山东省莱州市人民医院检验科261400)

目的探讨血浆肿瘤型M2丙酮酸激酶(TuM2-PK)水平在直肠癌患者中的变化，以及在直肠癌诊断与病情监测方面的价值。方法采用ELISA定量检测153例直肠癌患者、50例直肠良性肿瘤患者及32例健康对照者血浆TuM2-PK水平,比较3组间TuM2-PK的表达差异。以TuM2-PK >15 U/mL判断为阳性结果，分析不同临床病理参数直肠癌患者的TuM2-PK阳性率差异。ROC曲线法分析TuM2-PK诊断直肠癌TNM分期Ⅰ期、Ⅱ期的性能，Spearman分析血浆TuM2-PK与直肠癌各临床病理参数的相关性。结果直肠癌组、直肠良性病变组及健康对照组血浆TuM2-PK水平中位数分别为23.00、14.57、12.68 U/mL,直肠癌组明显高于良性病变组及健康对照组(P<0.05),良性病变组与健康对照组血浆TuM2-PK水平差异无统计学意义(P>0.05)。直肠癌不同分化程度、TNM分期、是否存在淋巴结转移时的TuM2-PK表达阳性率存在明显差异；TuM2-PK诊断直肠癌及TNM分期Ⅰ期、Ⅱ期的曲线下面积分别为0.72、0.74、0.77；TuM2-PK水平与肿瘤细胞分化程度、淋巴结转移与否、TNM分期有关；血浆TuM2-PK检测直肠癌的灵敏度为62%,特异度为58%。结论血浆TuM2-PK变化与病情有一定相关性，对直肠癌的TNM分期、浸润转移的判断有帮助，可辅助诊断直肠癌。

肿瘤型M2丙酮酸激酶;直肠癌；诊断性能

肿瘤细胞的代谢与正常细胞存在巨大的差别，在低营养与缺氧状态下依然能够快速生长，1956年Warburg[1]发现了独特的肿瘤细胞代谢现象，后来有学者研究证实主要以二聚体形式存在于肿瘤细胞细胞质的丙酮酸激酶是导致上述现象的关键，这种二聚体丙酮酸激酶几乎很少存在于正常细胞，而在肿瘤细胞中大量存在，被称为肿瘤型M2丙酮酸激酶(TuM2-PK)。Spoden等[2]在体外肿瘤细胞培养研究中显示可通过上调TuM2-PK活性表达促进大分子生物的合成，进而影响肿瘤的增殖、转移。肺癌、乳腺癌、胃癌等实体瘤的研究表明癌症患者血浆TuM2-PK水平明显高于对照组[3-5]，且与肿瘤的恶性程度、侵袭、转移与否均相关。直肠癌是危害人类健康的主要癌症之一，早期诊断、早期治疗是关键，本研究旨在分析TuM2-PK在直肠癌患者血清中的表达，及其与临床病理参数相关性。

1资料与方法

1.1一般资料本院肿瘤外科2013年6月至2014年5月住院直肠癌患者153例纳入直肠癌组，所有患者均由病理诊断证实,直肠癌患者术前未接受任何放化疗，其中TNM分期Ⅰ期35例、Ⅱ期49例、Ⅲ期39例、Ⅳ期30例；年龄46～82岁；男107例，女46例。同期收集直肠良性病变患者50例纳入良性病变组，包括直肠息肉、低级别直肠上皮内瘤变、高级别直肠上皮内瘤变，分别为11例、17例、22例；年龄42～73岁；男33例，女17例。随机选取无肿瘤史、癌胚抗原(CEA)、糖类抗原(CA)199、CA724正常的健康体检者32例纳入健康对照组，年龄39～72岁；男21例，女11例。

1.2标本采集3组研究对象均于清晨空腹采集静脉血装于带分离胶的抗凝管中，1 h内3 000 r/min离心8 min,分离出血清存于-80 ℃冰箱备用。

1.3仪器与试剂TuM2-PK检测试剂盒(ScheBo Biotech AG,德国)，为双抗体夹心法，酶标仪为郑州安图生物科技公司的PHOMO型，检测波长为450 nm，参考波长为620 nm。CEA采用化学发光法检测，仪器为美国贝克曼公司的DXI800，定标液、检测试剂及其他辅助试剂均为配套试剂。所有操作严格按试剂或仪器说明书进行，TuM2-PK以大于15 U/mL判断为阳性结果[4-5]。

1.4统计学处理采用SPSS17.0统计软件进行数据处理及统计学分析，数据以中位数与四位分数表示，不同分类水平非参数分布资料比较采用多个样本秩和检验，率的比较采用χ2检验，Spearman相关分析法进行相关分析。

2结果

2.13组血浆TuM2-PK水平比较直肠癌患者血浆TuM2-PK水平明显高于直肠良性病变患者与健康对照者，见表1。

表1　3组受试者血浆TuM2-PK比较(U/mL)

注：与健康对照组比较，▲P<0.05；与良性病变组比较，★P<0.05。

2.2不同临床病理参数直肠癌患者TuM2-PK表达阳性率的比较不同文化程度、不同淋巴结转移情况、不同TNM分期患者TuM2-PK表达阳性率比较，差异有统计学意义(P<0.05)。见表2。

表2　不同临床病理参数直肠癌患者TuM2-PK表达

续表2　不同临床病理参数直肠癌患者TuM2-PK表达

2.3TuM2-PK与CEA诊断直肠癌患者ROC曲线TuM2-PK与CEA诊断全部直肠癌患者与TNM分期Ⅰ期及Ⅱ期患者时的ROC曲线,见图1～3(见《国际检验医学杂志》网站主页“论文附件”)。ROC曲线分析显示TuM2-PK与CEA在诊断直肠癌与直肠癌TNM分期Ⅰ期及Ⅱ期时曲线下面积分别为0.72、0.59,0.74、0.66,0.77、0.60。

2.4TuM2-PK与CEA诊断直肠癌与直肠癌临床Ⅰ期及Ⅱ期时的性能比较以TuM2-PK>15 U/mL为阳性，CEA>5.0 ng/mL为阳性，血浆TuM2-PK与CEA诊断直肠癌与直肠癌TNM分期Ⅰ期及Ⅱ期时的性能见表3。

表3　TuM2-PK与CEA诊断直肠癌与直肠癌临床Ⅰ期及

2.5TuM2-PK水平与直肠癌患者临床病理参数Spearman相关分析血浆TuM2-PK水平与淋巴结转移与否、分化程度及临床分期间存在显著相关，相关系数分别为0.346、0.312、0.337(P<0.05)。

3讨论

全球范围内直肠癌的发病率男性与女性分别占恶性肿瘤的第2位、第3位，其病死率分别位居第4位、第3位，近年来随着人们生活方式的改变与饮食结构的变化，直肠癌患病率逐年上升，尤其是在中国南方地区，其发病年龄可提前至40岁。相关研究表明Ⅰ期与Ⅱ期的患者可以通过手术切除治愈[6-7],因此早期诊断早期治疗是关键。目前临床上直肠癌高危人群筛查的非创伤性检测指标主要是大便潜血试验，该方法虽然操作简单、便捷，但具有特异性差、干扰因素多，在早期患者中灵敏度较低等缺点[8],使其在临床筛查中的价值受到限制。因此，临床上迫切需要一种高特异度、高灵敏度、操作简单、低创或无创、人群顺应性好的筛查指标。

肿瘤细胞代谢的重要特征之一是糖酵解酶活性的增强与糖酵解同工酶结构的改变，在糖酵解能量供应与肿瘤增殖所需大分子物质合成平衡中，肿瘤细胞选择二聚体形式的丙酮酸激酶，这种二聚体的M2型丙酮酸激酶被称为TuM2-PK。丙酮酸激酶是糖酵途径中的一个关键酶，相对分子质量约为240×103，主要以由4个亚基组成的四聚体形式存在，有两种结构基因(L基因、M基因)和4种同工酶，这4种同工酶通常以酶的活性四聚体形式存在，在肿瘤细胞中主要以磷酸化丙酮酸低亲和力的二聚体形式存在，与磷酸烯醇丙酮酸亲和力很低，导致磷酸烯醇类物质的大量堆积，DNA合成的增加[9]。肿瘤细胞高表达TuM2-PK适应了自身这种有别于正常细胞的代谢方式，在肿瘤的发生、发展过程中起重要作用。恶性肿瘤这种异常能量代谢是TuM2-PK升高的主要原因，在恶性肿瘤中呈现过度表达，在肿瘤的坏死或转移的过程中TuM2-PK会被释放到外周体液中，因此外周血中可以检测到TuM2-PK。

本研究发现，TuM2-PK在直肠癌患者外周血水平明显高于直肠良性病变患者与健康对照者，直肠息肉与直肠上皮内瘤变患者血浆TuM2-PK水平虽然高于健康对照者，但差异无统计学意义(P>0.05)，说明确定好TuM2-PK的医学决定水平可用于区别直肠的恶性病变、良性病变及健康组织，这与卢仁泉等[3]报道的TuM2-PK水平在胃癌患者血浆中的TuM2-PK水平相似。直肠癌患者TuM2-PK水平的表达与癌细胞的分化程度、肿瘤是否有淋巴转移及临床病理TNM分期相关，而与患者性别、年龄、肿瘤的大小无关，TuM2-PK阳性率与肿瘤浸润程度的相关分析中，虽然两者间并不存在正相关，但随着浸润的加深，TuM2-PK表达阳性率也呈升高趋势。癌细胞分化程度越低，血浆中TuM2-PK水平就越高，有淋巴转移的患者比未发生淋巴转移的患者TuM2-PK水平高。在临床病理TNM分期中，随分期的增加血浆TuM2-PK水平也升高，而且不同TNM分期间TuM2-PK阳性表达率存在明显差异，这些都明确表明直肠癌患者血浆TuM2-PK水平变化随着癌细胞生物状态的改变而改变，一定程度上反映了肿瘤的发生、发展。

本研究采用ELISA定量检测TuM2-PK，所用的试剂为原装进口的德国ScheBo Biotech AG，所包被的两种单克隆抗体针对TuM2-PK不同的位点，避免了与其他丙酮酸激酶的交叉反应，保证了结果的准确性。本研究发现对直肠癌诊断时灵敏度、特异度分别为62%、58%，低于国外学者Hardt等[4]的报道,但灵敏度高于CEA，特异度低于CEA的62%。另外ROC曲线所得结果分析，说明TuM2-PK对诊断直肠癌有一定的准确性，对早期诊断直肠癌有较高临床价值。

综上所述，直肠癌患者血浆TuM2-PK水平可代表癌细胞的生物学状态，反映了癌症的发生、发展，具有辅助诊断直肠癌的价值，为以后在人群中的筛查提供了一定的基础。如果能通过本地区大规模人群的研究筛查确定TuM2-PK阳性判断的阈值，用于直肠癌的临床诊断价值就更加可靠。

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Value of plasma tumor M2 pyruvate kinase in diagnosis and monitoring of rectal cancer

YANGChunyun

(DepartmentofClinicalLaboratory,People′sHospitalofLaizhouCity,Laizhou,Shandong261400,China)

ObjectiveTo evaluate the value of plasma tumor M2 pyruvate kinase(TuM2-PK)in diagnosis and monitoring of rectal cancer.MethodsThe plasma TuM2-PK was determined by ELISA and compared in rectal cancer patients(n=153),patients with benign rectal disease(n=50)and healthy controls(n=32).TuM2-PK>15 U/mL as the positive standard,the positive rate of TuM2-PK in patients with different pathological parameters were compared.Receiver Operating Characteristic Curve(ROC)was used to analyze performance of TuM2-PK in diagnosis for TNMⅠ and Ⅱ of rectal cancer，Spearman method was used to analyze the correlation between TuM2-PK and different pathological parameters.ResultsThe median of the plasma TuM2-PK levels in cancer group,rectal benign group and healthy control group were 23.00,14.57,12.68 U/mL,the level in the cancer group was significantly higher than those in the other two groups(P<0.05),but there was no significant difference between benign disease group and healthy control group(P>0.05).The plasma TuM2-PK and tumor cell differentiation,lymph node metastasis,TNM stage was related in rectal cancer patients.The sensitivity and specificity of TuM2-PK in plasma on diagnosis for rectal disease was 62% and 58%.The AUC of diagnosis rectal cancer and TNMⅠ phase cancer,TNMⅡ phase cancer were 0.72,0.74,0.77 respectively.ConclusionThe plasma TuM2-PK has high clinical value for the diagnosis and monitoring of rectal cancer,and has a certain significance in determined cancer clinical stage,invasion and metastasis.

tumor M2 pyruvate kinase;rectal cancer;diagnostic performance

杨春云，男，副主任检验师，主要从事医学免疫学研究。

10.3969/j.issn.1673-4130.2016.12.022

A

1673-4130(2016)12-1654-03

2016-01-15修回日期：2016-03-18)

·论著·