胸水标志物在诊断恶性与结核性胸水中的研究进展

解春林 黄韬 卜俊晖 李梦舟 张璟

昆明医科大学第一附属医院胸外科（昆明650032）

恶性胸腔积液（malignant pleural effusion，MPE）与结核性胸腔积液（tuberculous pleural effusion，TPE）在渗出性胸腔积液中较为常见。MPE可导致患者出现呼吸困难、疼痛、恶病质和体力活动减少，可发生在几乎所有恶性肿瘤疾病中，尤其是肺部恶性肿瘤，占临床病例的1/3［1］。TPE是最主要的肺外结核症状，约占所有结核患者的3%～25%［3］。由于MPE与TPE的多种胸水标志物含量相似，在临床工作中较难鉴别。但快速、准确诊明病因，明确胸腔积液的性质又对胸腔积液的治疗至关重要。有创的诊断方式例如CT引导下穿刺活检，胸腔镜检查等，可以明确诊断大部分胸腔积液的性质，但由于有创检查的局限性和部分患者不能接受或很好的耐受有创的诊断方式。因此大约20%的患者得不到确切的诊断。胸水标志物的发现能有效诊断胸腔积液，具有重要的价值。本文对近年来国内外用于鉴别诊断的胸水标志物研究进展作一综述。

1 诊断MPE的胸水标志物

1.1 血管内皮生长因子VEGF是一种高二聚体糖蛋白，分子量在35～44 kDa之间，具有广泛的生物学功能，包括刺激细胞分化、迁移、存活，以及调节血管通透性和血管生成［1］。VEGF可诱导产生胸膜间皮细胞，增加胸膜微血管的通透性，进而使脏层胸膜的通透性增加，有助于胸腔积液的形成。胸腔积液的形成过程通常涉及到细胞、血浆穿过胸膜毛细血管屏障和胸膜间皮细胞屏障从体循环向胸膜腔转移［4］。在细胞、血浆穿过胸膜毛细血管屏障时，受到血管通透性的限制，而血管通透性本身也受到VEGF等一系列细胞因子较为严格的“管控”。在调节血管通透性方面，VEGF主要作用于血管内皮，一方面可以诱导血管内皮细胞的形态变化，如打开连接的内皮细胞来增加微血管的通透性；另一方面VEGF与其受体相互作用，激活丝裂原活化蛋白激酶1（MAPK1）下游信号级联，调节内皮细胞的增殖和迁移，从而促进肿瘤血管生成来提高通透性；此外，机体还可以根据VEGF含量的高低来调节血管的收缩与舒张，这样也能够使血管的通透性增加［1，5］。综上，VEGF可以从两个方面调节血管的通透性进而在MPE形成过程中发挥作用：（1）VEGF可调节血管本身的通透性（直接作用）；（2）促进血管生成和控制血管的收缩与舒张（间接作用）。

对胸腔积液中VEGF含量进行检测，有助于明确胸腔积液的性质。GU等［2］发现VEGF临界值为297.06 ng/L时，VEGF诊断MPE的敏感性为80.0%，特异性为96.7%，MPE中VEGF含量明显高于良性组（P＜0.01），且在恶性中表达程度比良性更高。陈先梦等［6］的荟萃分析发现VEGF诊断MPE的汇总敏感性，漏诊率分别为72%、28%；汇总特异性、误诊率分别为80%、20%，此结果显示VEGF对MPE的诊断有较高的准确性，虽然敏感性75%不足以确定MPE的诊断，但为临床筛选排除MPE提供了帮助。WU等［7］尝试新的胸水标志物联合诊断，发现当VEGF含量＞214 pg/mL且蛋白质含量＞3.35 g/dL时，MPE的诊断敏感性为92.6%，特异性为78.6%。以上研究的结果均表明VEGF对MPE有较高诊断敏感性和特异性，且与其他胸水标志物联合检测可以提高诊断价值。MOHAJERI等［8］发现VEGF在晚期非小细胞肺癌患者的MPE中高表达，并且MPE中的VEGF浓度越高，晚期非小细胞肺癌患者发生远处转移的风险就越高，说明MPE中VEGF水平可能是判断晚期非小细胞肺癌患者预后的重要指标之一。

1.2 癌胚抗原CEA是在结肠癌和胚胎组织中提取的一种肿瘤相关抗原，是一种与细胞黏附有关的糖蛋白，在胎儿发育过程中的胃肠道组织中产生，在恶性肿瘤患者体内存在于恶性肿瘤细胞的表面，在胸水、腹水等多种体液中均可检出CEA［9］。在大部分肺腺癌患者中，血清和胸水中CEA含量升高，CEA可促进肿瘤的发生和转移，并且CEA对转移性腺癌导致的MPE的诊断灵敏性为61%～91%［10］。在初次诊断时，大约15%的肺癌患者就已经出现胸腔积液，50%的肺癌患者在疾病过程中会出现胸腔积液，且胸腔积液中CEA水平与血清CEA水平呈正相关，常在MPE中检测出的CEA含量也相应升高［11］。

周晓明等［12］通过检测胸腔积液中的CEA以及胰岛素样生长因子结合蛋白2（IGFBP-2）的水平，发现当CEA临界值为16.43 μg/L时，敏感性为63.2%，特异性为100.0%，诊断特异性很高，但敏感性偏低。NGUYEN等［13］的CEA诊断MPE相关的研究显示CEA在诊断MPE中的敏感性和特异性分别为54.9%和96.2%。CEA虽然是目前所检测胸水生物标志物中最可靠的，但是在诊断MPE中的敏感性较低，限制了CEA的临床应用价值。但FENG等［14］在CEA诊断与肺腺癌导致的MPE的研究中，得出89.95%的敏感性和96.88%的特异性的结果，证明CEA对肺腺癌导致的MPE诊断，有更高的敏感性。ENZ等［15］发现早期肺癌患者的胸水细胞学阴性，血清和胸腔积液中CA199水平正常，但是胸水中CEA水平升高215倍，血清CEA水平升高30倍。随后进行手术治疗，术后病理结果显示中等分化的腺癌，无胸膜转移，在术后的2个月随访中，血清和胸腔积液中CEA逐渐下降，结果说明CEA水平可提高胸水细胞学阴性MPE患者的诊断敏感性，为肺结节楔形切除术的随访提供有价值的信息。但目前有关诊断MPE的胸水标志物的研究仍有如下不足：（1）研究中设定的截断值较高，但并不具有绝对的诊断特异性。而且，为了让胸水标志物能够起到帮助诊断的作用，则任何良性胸腔积液都不应超过设定的截断值。（2）部分研究中存在良性胸腔积液，良性胸腔积液与恶性胸腔积液较容易区分开，这使得胸水标志物的诊断价值被高估。

2 诊断TPE的胸水标志物

2.1 腺苷脱氨酶目前诊断TPE的金标准包括胸水或胸膜活检组织中检测到或培养出抗酸杆菌，活检的有创性以及培养物的低产量和培养出阳性结果的时间较长。目前在胸水标志物中最被广泛认可的便是腺苷脱氨酶（adenosine deaminase，ADA）。人体的大多数细胞中都存在ADA，结核性胸膜炎时，免疫反应增强使淋巴细胞显著增加，进而ADA在胸腔积液中的含量明显增加。目前公认的胸水ADA诊断截断值＞35 U/L，ADA对TPE与MPE的鉴别诊断的研究是临床研究的热点。PALMA等［16］有关胸水ADA诊断TPE的研究表明胸水ADA对TPE诊断的敏感性和特异性分别为93%、92%。

2.2 白细胞介素-27白细胞介素-27（interleukin 27，IL-27）是一种主要由抗原递呈细胞，如巨噬细胞和树突细胞所分泌的异二聚体，是IL-6/IL-12家族中的细胞因子之一。机体感染结核分枝杆菌时，结核分枝杆菌被机体的非特异性免疫反应所识别，识别后IL-27被诱导产生，诱导产生的IL-27一方面调控以巨噬细胞为主的免疫反应来限制结核病发展。同时IL-27与IL-12协同作用来促进干扰素-γ，肿瘤坏死因子，IL-18的分泌来限制结核病的发展。胸膜腔中存在的结核分枝杆菌抗原引起免疫反应，该过程由巨噬细胞和中性粒细胞引发，免疫反应过程被Th1细胞调节，而IL-27被鉴定为Th1分化的早期启动子，调节Th1细胞分化和增值，进而导致胸膜腔中出现以淋巴细胞为主的渗出物，这些渗出物可以限制结核病的发展。YE等［17］在探讨IL-27CD4+T细胞进入胸膜腔的机制时发现，IL-27通过激活信号传导及转录激活因子3（STAT3）信号通路传导，显著的促进了胸膜间皮细胞的增殖，并且完全阻止了由IFN-γ诱导的胸膜间皮细胞的凋亡，进而影响TPE的发展。在恶性肿瘤发病过程中，IL-27可以通过激活细胞毒性CD8+T细胞，NK细胞，和抗血管生成因子来增强抗肿瘤免疫应答。

LIU等［18］的IL-27诊断价值的研究显示IL-27测定诊断TPE的汇总敏感性为93%，汇总特异性为97%，表明IL-27对于TPE的诊断价值较高。但检测胸水中IL-27的成本较高以及缺乏被公认的最佳截断值，因此IL-27诊断TPE的方法未能得到普及。

2.3 干扰素-γ在机体感染结核分枝杆菌后，细胞免疫被激活，致敏的CD4+T细胞和自然杀伤细胞（NK细胞）可以分泌细胞因子干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ），且Th1细胞产生淋巴因子中主要是IFN-γ。IFN-γ能使巨噬细胞聚集，且增加巨噬细胞对结核杆菌的杀菌能力，进而消灭结核分枝杆菌控制感染播散［19］。因此IFN-γ也是有效诊断TPE的胸水标志物。

IFN-γ释放试验（IGRAs）是一种体外免疫检测结核杆菌感染的新方法，简单、无创并且可以更快的诊断TPE，但其最佳的截断值仍未确定。ASHUTOSH等［20］对文献分析得出IFN-γ诊断TPE的汇总敏感性和汇总特异性分别为72%和78%，表明IFN-γ释放实验无论是在全血或胸腔积液中，对疑似TPE患者的诊断准确率都不高。

3 未来研究中具有潜力的胸水标志物

3.1 外泌体microRNA外泌体microRNA的发现为诊断MPE提供了新的方向，TAMIYA等［21］通过实时定量逆转录聚合酶链式反应（RT-PCR）对患者胸腔积液中的外泌体microRNA进行检测，结果发现MPE组中microRNA-182与microRNA-210表达量明显高于良性胸腔积液组，敏感性与特异性分别92.7%、73.3%和58.5%、93.3%，表明这两种microRNA是MPE潜在的诊断生物标志物。外泌体microRNA在胸水中稳定性较高，且对MPE具有一定的诊断准确性，由此可见，外泌体microRNA可能会成为更好的诊断MPE的生物标志物。

3.2 胸水中的小分子代谢产物质子核磁共振谱（proton nuclear magnetic resonance spectroscopy，1H-NMR）可以无创的定量检测胸水中小分子的代谢情况。通过1H-NMR检测不同类型的胸水中小分子代谢产物的变化，可以对疾病的诊断和治疗提供一定的帮助，并可以揭示疾病发生发展中的代谢机制［22］。WANG等［23］通过1H-NMR对TPE、MPE与渗出性胸腔积液中小分子代谢产物的变化进行检测，发现TPE中柠檬酸、乳酸、肌酸、以及醋酸的含量明显低于MPE，且TPE中的脂质含量明显高于渗出性胸腔积液组，MPE组也表现出氨基酸含量明显降低的趋势。因此通过1H-NMR检测胸水小分子代谢产物的变化，在鉴别TPE、MPE方面有很好的应用前景，但目前对于胸水中小分子代谢紊乱的机制尚不清楚。

4 展望

MPE与TPE诊断是一个重要的临床问题，胸水中的生物标志物检测可以为临床医生提供一些参考依据，单个胸水指标对于鉴别诊断TPE与MPE仍有一定的限制，无法做到快速准确的明确胸水的性质。随着胸水标志物在胸水诊断方面的研究越来越多，发现VEGF、癌胚抗原、CEA等均对明确胸腔积液的性质有一定的帮助，多种胸腔积液的标志物联合检测可以提高其对确定胸腔积液性质上的准确性，降低漏诊率和误诊率。因此，应该尝试探索不同胸水标志物组合在鉴别诊断胸水性质中的诊断特异性和敏感性，来提高胸水标志物的鉴别诊断价值。