溃疡性结肠炎癌变监测的研究进展

卫珮如 白 杨 王继德

溃疡性结肠炎（ulcerative colitis,UC）是一种主要累及结肠和直肠的慢性非特异性肠道炎性疾病，与克罗恩病(Crohn′s disease,CD）一起统称为炎症性肠病 (inflammatory bowel disease,IBD)。随着疾病的发展，长病程的UC患者癌变风险增加，进而可发展为UC相关性结直肠癌 （UC-colorectal cancer,UC-CRC）。UC-CRC是长病程UC患者最严重的的并发症。而多数UC-CRC都是由炎症-异型增生-癌变发展而来，因而识别高危人群，早期监测和诊断有着极其重要的价值。目前，临床上监测主要依靠内镜+病理活检，而随着技术的发展，新的内镜技术已广泛应用于临床；同时伴随着分子生物学技术的创新和应用，一些特异性的生物标志物也被发现可用于早期UC-CRC的监测。由于长病程UC的癌变监测在我国尚未普遍开展，特就目前UC癌变监测的现状、内镜监测及生物标志物监测的进展进行综述。

一、流行病学及危险因素

长期随访发现，UC患者在疾病确诊10年、20年、30年时的UC-CRC累积发病率为2%、8%、18%，明显高于普通人群结直肠癌发病率[1]。2012年中国的研究显示，我国的UC患者10年、20年、30年UC-CRC累积发病率分别为 1.15%、3.56%和14.36%[2]。2017年的一项meta分析表明，亚洲人群中UC患者在10年、20年、30年UC-CRC的累积发病率为0.02%、4.81%、13.91%，UC-CRC的患病率为0.85%，较西方人群低，但仍高于一般人群结直肠癌发病率[3]。

UC-CRC的病因主要是慢性炎症的刺激和肠道微生态的变化[4]，经炎症-异型增生-癌变途径发展，而散发性结直肠癌则是腺瘤-腺癌途径。与UC-CRC相关的危险因素主要有病程，病变范围，疾病的严重程度和遗传因素[1,5]。合并有原发性硬化性胆管炎（primary sclerosing cholangitis,PSC）的 UC患者具有最高的癌变发生风险，UC-PSC患者癌变风险为21%，而仅有UC的癌变风险为4%[6]。

二、内镜监测

目前临床监测UC-CRC及其癌前病变（异型增生）主要通过内镜检查和病理活检，目前国际上已有许多专业学会（ECCO、NICE、BSG、ASGE、AGA 等） 对 UC-CRC 的监测制定了临床指南，主要包括监测应在疾病缓解期进行；应在UC确诊后8～10年开始；如有合并PSC，应在PSC确诊后的每一年进行结肠镜检查等[7-10]。

既往认为由于肠黏膜的反复炎症和修复，UC患者异型增生在普通结肠镜下较难发现，标准的方法是采用随机活检，每隔10 cm进行4象限活检，总数不少于33个，而这种方法受限于随机取样范围只占全结肠的1%，容易漏诊且效率较低。而随着白光内镜及高分辨率内镜的发展，异型增生的检出率较前明显提高。一项回顾性研究表明，高分辨率内镜在发现IBD（包括UC）异型增生的数量是普通内镜的2.2倍[11]。内镜技术的迅速发展，极大地提高了我们识别UC癌前病变的能力。现介绍以下几项新技术的研究进展。

1.色素内镜（Chromoendoscopy,CE）

色素内镜是通过喷洒染料将病变组织表面形态及边界显现出来，进而使普通内镜难以观察到的病变变得明显。常用的染料有靛胭脂、亚甲蓝等，在进行结肠镜检查时将染料按节段喷洒至结肠黏膜，进而观察病变。色素内镜在UC患者异型增生的诊断中有较为明显的优势。有研究显示，色素内镜对IBD异型增生的检出率为普通白光内镜的1.8倍（95%CI，1.2-2.6）， 绝对检出率增加 6%（95%CI： 3%-9%）[12]。一项纳入6项研究的meta分析表明，色素内镜联合靶向活检与白光内镜联合随机活检相比，在UC异型增生诊断效能方面是后者的8.9倍（95%CI：3.4-23.0），而漏诊的可能性降低 93%（OR=0.07，95%CI：0.03-0.21）[13]。 另一项 meta 分析表明，色素内镜与组织学诊断相比，在诊断异型增生方面的敏感度为83.3%，特异度为91.3%[14]。同时Carballal等的研究表明，即便在临床试验之外的现实工作中，色素内镜对IBD（包括UC）异型增生的诊断仍优于白光内镜[15]。2015年美国炎症性肠病不典型增生监测与管理国际专家共识（SCENIC）提出将高分辨率染色内镜作为筛查IBD相关性CRC和癌前病变的金标准[12]。目前多个指南都推荐色素内镜联合靶向活检作为UC异型增生内镜监测的主要手段，或者在白光内镜下采用随机活检 （每隔10 cm进行4象限活检）以及对肉眼可见病灶进行靶向活检[8-10]。

2.窄带成像技术（Narrow band imaging,NBI）

NBI是一种新型内镜成像技术，是将顺次方式的3个RGB光学滤光片根据分光特性进行窄带化处理，来提高内镜的观察性能，特别是为了能被血红蛋白更好的吸收，B滤光片采用415 nm的中心波长，将较长的波剔出，将光的照射深度限定于表层，从而提高表面细微构造的对比度，可突显黏膜微血管结构，也称为“电子染色”内镜，可在内镜操作时实现一键切换，操作简便省时。在普通人群消化道肿瘤（食管癌、胃癌、结直肠癌）的筛查中，其价值已得到证实。然而在UC患者癌变监测中尚未证实优于染色内镜[16-17]。近期一项多中心的前瞻性随机对照试验[18]对比了NBI与色素内镜在UC患者癌变监测中的作用，结果提示NBI与色素内镜对UC患者异型增生及癌变的检出率无显著差异，NBI组检出率为21.5%，色素内镜组为 21.2%，OR=1.02（95%CI，0.44-2.35），而NBI组的平均操作时间缩短7 min，考虑到检查时间以及患者的依从性，NBI有一定的优势。而另一项meta分析中，NBI分别与色素内镜、白光内镜对比均无差别[19]。

由于NBI的特点是突出强调异常微血管，而UC患者肠黏膜反复炎症和修复，微血管常有较大改变，同时其显示腺管细微形态的优势不明显，而色素内镜则有利于显示腺管微结构，因此NBI较难以取代色素内镜。由于二者显像原理不同，联合应用有一定的互补性。国内一项由钱家鸣教授团队开展的前瞻性研究中，联合放大色素内镜及NBI对长病程IBD患者进行癌变筛查，对可疑病变实施靶向活检或切除，以病理诊断为金标准评估该方法对IBD的筛查效果。结果共纳入IBD（UC 40例，CD 5例）患者 45例，其中 16例（17处病变）检出异型增生或癌，靶向活检的阳性率为13.2%（17/129），NBI国际结直肠内镜（NICE）分型和工藤分型的检出率分别为 81.3%（13/16）和 75.0%（12/16），二者联合的检出率为100%[20]。 所以，NBI联合色素内镜能进一步提高UC异型增生的检出率。

3.全谱内镜（Full spectrum endoscopy,FUSE）

全谱内镜是一种新型的高分辨率内镜，可提供330°的视野，显示在三重视频监视器上，实现了侧壁，盲点和背后褶皱的可视化，并可与色素内镜兼容。在Leong等2017年发表的一项随机交叉研究中[21]，52名IBD受试者（UC 29例，CD 23例）均进行2次结肠镜检查，其中第1次进镜退镜均使用白光，第2次进镜时使用白光，退镜时使用色素内镜节段染色，每段染色处取随机活检两处，结果显示在16例受试者中发现28处不典型增生，其中8例先接受普通前视内镜，8例先接受FUSE，普通前视内镜漏检率为71.4%，而FUSE漏检率为25%（P=0.0001），且漏检均在白光进镜时。结果表明，全谱内镜获得的全景能明显减少IBD异型增生的漏检风险，但全谱内镜不能代替色素内镜，两者是互补的。因此，结合色素内镜与全谱内镜将进一步增加UC异型增生的检出率，减少漏诊。

三、生物标志物监测

UC-CRC与散发性结直肠癌发病机制不同，可能主要与炎症损伤有关。目前尚无较为确切的生物标志物，研究的材料包括结肠组织、外周血、粪便和尿液，由于UC疾病本身的特点，主要仍是以结肠组织为材料，而粪便和尿液中目前尚未发现与UC-CRC或者异型增生相关的生物标志物。研究分子主要包括DNA、DNA甲基化、RNA、MicroRNA、蛋白质等。下面着重介绍几种重要相关分子的研究进展。

1.DNA

从纯化结肠上皮中提取DNA进行测定是筛选UC-CRC生物标志物比较理想的方法，然而UC-CRC不同于散发性CRC，没有标志基因的缺失，目前的研究多集中于全基因组的不稳定性，有研究表明染色体基因拷贝数的变化可能与UC-CRC的发生相关[22]。而全基因组测序的发展，帮助我们明确了一些突变基因与特定疾病间的关系。2016年Robles等报道通过全基因组测序的方法研究了IBD-CRC与散发性CRC不同的体细胞突变模式，结果显示TP53是UC-CRC最常见的突变基因，而突变率与散发性CRC相似，而APC和KRAS基因的突变率明显低于散发性CRC组，同时发现SOX9、EP300、NRG1和 IL16为 IBD-CRC的特异性突变基因[23]。最新的一项研究通过第二代测序技术，在18名高风险长病程UC患者中靶向检测了409个基因，在275个基因上发现1 107个突变，除TP53和KRAS突变外，还有APC、ACVR2A、ARID1A、RAF1和MTOR的反复突变，同时鉴定出APC、FGFR3、FGFR2和PIK3CA为致癌驱动突变[24]。

2.DNA甲基化

基因启动子甲基化可在基因转录中沉默基因，这在肿瘤的发生发展过程中起重要作用。目前有研究表明DNA甲基化与UC癌变相关，且部分基因甲基化可能同时存在于发生癌变患者的肿瘤组织、异型增生组织和正常黏膜组织中，可作为UC-CRC潜在的生物标志物。在Issa等的一项研究中，UC高度异型增生和癌变组织中可检测到ER、MYOD、p16和CSPG2基因的高甲基化，同时与对照组相比，进展癌变组的正常肠黏膜组织中仍可检测ER、MYOD和p16基因的高甲基化[25]。在另一项研究中，研究者通过PCR特异性的检测基因的甲基化，发现约60%～80%的样品中可检测到肿瘤生长基因FOXE1和SYNE1高甲基化，而对照组未检测到[26]。另有研究发现基因EYA4的甲基化同时存在于UC-CRC患者的肿瘤组织和非肿瘤组织中，而在无肿瘤的UC患者的组织中不存在[27-28]。最近的一项研究表明，在UC癌变过程中，紧密连接蛋白BVES的表达降低是该基因启动子甲基化的结果，与对照组相比，UC-CRC患者的肿瘤组织和非肿瘤组织中均可检测到BVES启动子的甲基化[29]。因此考虑DNA甲基化有作为UC-CRC的发生及发展的标志物潜能，但仍需大样本多中心的研究。

3.RNA

多项研究表明RNA同样有作为UC-CRC生物标志物潜能，并且一部分可通过其表达的蛋白进一步验证。Colliver等通过微阵列来研究UC非异型增生、异型增生以及癌变组织基因表达的变化，明确了与异型增生及肿瘤相关的5个基因 ， 分 别 为 CCND1、SERPINB6、PAP、IL8 和 NOS2A[30]。Pekow 等 的 研 究 发 现 一 组 基 因 （ACSL1、BIRC3、CLC、CREM、ELTD1、FGG、S100A9、THBD 和 TPD52L1）随着肿瘤进展（对照-UC异型增生-UC癌变）逐渐上调，通过免疫组化进一步验证，与正常对照和不伴有异型增生的UC患者相比，S100A9和REG1α在UC-CRC患者的肿瘤组织和非肿瘤组织中的表达量均增加[31]。

4.MicroRNA

MicroRNA（miRNA）是一类长约20～25个核苷酸的非编码小分子RNA，可在转录后水平特异性的降解或抑制mRNA的翻译来调控基因的表达，参与细胞增殖、分化、凋亡、代谢及肿瘤的发生、发展等过程，既可以作为原癌基因，也可以作为抑癌基因。既往研究发现miRNA不仅与UC活动性相关[32]，同时有多种miRNAs与UC癌变相关。Ludwig等2013年报道miR-21在UC伴异型增生和活动期表达明显升高[33]。Olaru等在2011年和2013年分别报道了miR-31和miR-224在IBD（包括UC）癌变进程中呈梯度升高[34-35]。Benderska等在2015年报道miR-26b在UC-CRC肠黏膜表达较UC明显升高[36]。另外一些miRNA失调可能与炎症相关，因此可以用来鉴别UC癌变与散发性结直肠癌，如miR-26b在UC癌变组织中表达升高，而在散发性结直肠癌中表达降低[36]。同时，特定的miRNA甲基化也与UC-CRC相关，近期由Toiyama等发表的一项研究表明，在UC患者中，伴有异型增生/UC-CRC 患者组织中 miR1、miR9、miR124、miR137、miR34b/c甲基化水平明显增高，且直肠黏膜中miR137甲基化是UC-CRC的独立危险因素[37]。Patel等在2015年的研究报道，UC-CRC患者外周血中miR-375表达较UC活动期明显升高，且联合多个miRNA的组合可进一步区分UC-CRC与UC的不同活动状态，表明miRNAs同样具有UC-CRC血液标志物的潜能[38]。

5.P53蛋白

抑癌基因p53，位于17号染色体短臂[39]，通过编码p53蛋白调控细胞周期，DNA的修复和细胞凋亡[40-41]。而p53基因常发生突变，突变型的p53在细胞内表达量高，可被免疫组化检测到[42-43]。而由于p53突变已被证明发生在UC异型增生的早期[44]，且既往研究样本量较小，其作为UC癌变的生物标志物一直是有争议的。而最新的一项有关p53表达的meta分析，共纳入19项研究，分析p53在UC癌变组织、UC异型增生组织、UC组织和正常结肠组织中的表达，结果表明，UC癌变组中p53表达量明显高于异型增生组，而异型增生组的p53表达高于UC组，UC组高于正常组织组[45]。同时有研究表明联合p53与嗜铬粒蛋白A（chromogranin A）监测UC高度异型增生（HGD）优于单独的p53，灵敏度为66.7%，特异度为80%，阳性预测值为72.7%，阴性预测值为75%[46]。另有van Schaik等通过免疫组化检测p53和α-甲基酰基辅酶A消旋酶（AMACR）共表达，发现出现共表达的患者中有6/7例（86%）进展为肿瘤，而无p53/AMACR共表达的患者中仅为4/15例（27%），P=0.02，该研究同时发现最早可在诊断异型增生前10-14月检测出p53/AMACR共表达[47]。

四、小结和展望

综上所述，溃疡性结肠炎患者癌变风险较一般人群高，且随着病程的延长进一步升高，因而识别高危因素，早期通过最佳的方法监测，早诊早治是至关重要的。近期的研究表明多数异型增生内镜下是可见的，因此色素内镜联合靶向活检仍是目前最重要的监测方法，而随着内镜技术的发展，期待联合多种方式或新技术，如放大色素内镜联合NBI，色素内镜联合全谱内镜等，进一步优化监测方法，实现早诊早治。同时，目前临床尚无较确切的UC-CRC生物标志物，随着研究的深入，期待更多大样本多中心的研究。而目前长病程UC的癌变监测在我国尚未普遍开展，国内相关研究较少，但随着IBD在我国发病率的上升，对长病程UC患者进行规范的随访和癌变监测显得尤为必要。

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