铁蛋白在头颈癌颈部淋巴结转移的预测作用

张 宁 兰雪玲

头颈癌是世界上第六大常见癌症，每年共报告约600 000例新发病例，其中中国占了很大的比例[1]。在所有的头颈部癌中，头颈部鳞状细胞癌占了绝大部分，是一种具有高侵袭性和高度异质性的肿瘤[2]，在临床实践中，一旦发现头颈部淋巴结的转移，则表明疾病处于快速进展期，而若出现了局部淋巴结转移通常预示着患者手术预后的不佳[3]，而目前关于复发性头颈癌的治疗方案有限，并且缺乏改善患者预后方面的有效手段[4]。鉴于这种状态，急需要开发新的潜在的标志物用来评估和预测头颈癌的早期转移，以提高患者的生存率。

前期基础研究发现，铁代谢与肿瘤生长转移有关，铁代谢产物可以促进头颈癌细胞的增殖[5]。人体内的铁主要以铁蛋白的形式储存[6]，虽然对于铁蛋白的研究已经有接近80年的时间，近年来仍然发掘了铁蛋白的许多新特征。最近的研究表明，铁蛋白的表达水平与许多恶性肿瘤的发生和转移密切相关，包括肺癌[7]和原发性肝细胞癌[8]。然而，铁蛋白在头颈癌发生和发展中的作用尚不完全清楚，本研究探究铁蛋白在头颈癌、癌前病变、炎症患者及正常对照中血清水平的差异，进而探究铁蛋白是否可作为头颈癌诊断和转移预测的生物标志物。

1 资料与方法

1.1 入组及排除标准

2015年1月—2018年1月在辽宁省肿瘤医院共纳入433名患者和健康志愿者，包括124名口腔粘膜炎症患者、104名患有癌前病变患者、85名诊断为头颈癌患者和120名健康体检患者，共分为四组。纳入标准：(1)患者的疾病诊断基于临床诊断，并结合影像学和组织病理学或细胞学的检查结果；对于癌前病变和头颈癌的患者，诊断的标准为手术中冰冻切片或术后切除组织的病理诊断；(2)对于头颈癌的患者，接受过原发性肿瘤切除术，并在术中接受了头颈部淋巴结清扫术。排除标准：(1)同时患有多种严重的疾病患者，如糖尿病、肾功能衰竭或心衰；(2)同时患有影响血清铁蛋白水平的疾病，如肝损伤、缺铁性贫血或肺癌、胃癌、食管癌等癌症；(3)手术治疗前接受过化疗或放疗的患者。本研究经我院伦理委员会的批准，所有入组的患者均签署了书面知情同意书。

1.2 血样采集和检测

患者在明确诊断后，使用采血管收集静脉血样3～5 mL，对于接受手术的患者在手术治疗之前采集血样。样品在室温下2 h之内，在4℃下以1 500 g的转速离心5 min后获得上层血清样品，并立即储存在-70℃直至使用。铁蛋白的诊断使用化学发光免疫测定法，用罗氏e601分析仪在我院临床检验科进行定量分析。

1.3 超声对于淋巴结转移的检测

对于入组的头颈癌患者，在手术前使用彩色多普勒超声检查患者的颈部淋巴结情况，结果由两位具有5年以上超声诊断经验的超声科医生进行判读。记录肿瘤的特征包括尺寸(纵向直径，LD)和形状(长轴/短轴比或L/S比)。对于截值选择，尺寸LD设置为1 cm，形状L/S比设置为2。

1.4 统计学方法

运用SPSS 23.0软件对数据进行统计学分析，定量资料用均数±标准差或中位数和四分位数表示，Student-t检验或Mann-WhitneyU检验用于比较两组定量数据之间的差异性，One-way ANOVA检验或Kruskal-Wallis秩和检验用于比较多组定量数据的差异。使用ROC曲线和曲线下面积分析评估诊断的准确性。分类变量采用卡方检验和Fisher确切概率法，使用Pearson相关系数进行相关性分析，P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组患者基线特征的比较

各组患者之间性别比无统计学差异(P=0.958)，但组间年龄和绝经期妇女的比例有统计学差异(P<0.05)(表1)。

表1 各组患者的基线临床特征

2.2 铁蛋白水平对于头颈癌的诊断效能

与健康对照组相比，癌症组的血清铁蛋白水平显著升高(P<0.001)。癌症组的铁蛋白水平显著高于癌前病变组(P=0.010)，但两组间铁蛋白水平有更多重合之处(图1A)。就性别而言，铁蛋白在男女患者之间没有统计学差异(P=0.352)(图1B)，但在女性患者中，绝经后女性的铁蛋白水平显著高于绝经前(P<0.001)(图1C)。总体而言，ROC曲线显示铁蛋白对于头颈癌与非癌患者的区分具有良好的效能，曲线下面积为0.815(图1D)。

2.3 转移和非转移头颈癌的血清铁蛋白水平

根据颈部淋巴结的清扫结果，将癌症患者分为两个亚组：头颈癌伴转移组和头颈癌无转移组。头颈部肿瘤患者转移的多因素Logistics回归分析结果显示，高分化(P=0.024)、铁蛋白(P=0.013)和L/S值(P=0.035)是肿瘤转移的独立影响因素(表2)。表3的结果显示，无转移和转移组头颈癌的性别构成、年龄大小、绝经妇女比例以及肿瘤的发生部位和分化程度都没有统计学差异(P>0.05)。但就血清铁蛋白水平来说，转移组患者显著升高(P<0.001)(图2A)，ROC分析显示铁蛋白预测颈部转移的曲线下面积为0.818，得出的截值为210.8 ng/mL(图2B)。

图1 铁蛋白水平对于头颈癌的诊断效能Figure 1 Efficacy of serum ferritin in diagnosing head and neck squamous cell carcinomaNote：A.The serum level of ferritin in each group；B.The serum level of ferritin between male and female；C.The serum level of ferritin before and after menopause；D.ROC curve of serum ferritin between cancer group and non-cancer group.*** P<0.001.

图2 铁蛋白在转移和非转移头颈癌的区分效能Figure 2 Efficacy of serum ferritin in differentiating metastatic HNSCC and non-metastatic HNSCCNote：A.The serum level of ferritin between patients with metastatic HNSCC or non-metastatic HNSCC；B.ROC curve of serum ferritin between metastatic HNSCC and non-metastatic HNSCC.***P<0.001.

FactorsOR95% CIPFemale0.850.76～1.820.437Age,years1.140.97～1.330.075Post-menopausal2.450.66～4.030.165Region(oral cavity/nasopharynx vs. others)0.760.58～1.450.236Well differentiation1.321.08～1.760.024Serum ferritin(ng/mL)1.551.12～2.060.013LD1.670.88～2.340.331L/S1.121.03～1.250.035

表3 转移和非转移头颈癌患者的肿瘤特征

2.4 超声检测与铁蛋白对于转移预测的比较

所有的入组癌症患者在术前都进行了颈部多普勒超声检测，以比较血清铁蛋白水平和多普勒超声对于肿瘤转移预测的效能，多普勒超声的结果用LD和L/S表示。预测效能ROC曲线结果显示，铁蛋白的曲线下面积显著大于LD(AUC=0.656)和L/S(AUC=0.718)，得出的截值分别为1.02 cm和1.87 cm(图3)。利用ROC曲线得出的截值计算预测转移的敏感度和特异性，表明铁蛋白具有较高的敏感度86.4%和最高的似然比2.083，但是特异性较低，仅为58.5%。LD的特异性最高，但也仅为65.9%(表4)。

表4 不同指标预测头颈癌转移的特异性和敏感度的对比

图3 多普勒超声和血清铁蛋白对于转移和非转移头颈癌区分的ROC曲线比较Figure 3 Comparison of Doppler ultrasonography ROC curve and serum ferritin in patients with differentiated metastatic HNSCC or non-metastatic HNSCC

3 讨论

铁代谢一直以来都被发现与肿瘤的发展之间存在密切的相关性[9]，前期的研究表明[10]，铁蛋白的表达水平在各种类型的肿瘤中都会上调，包括肺癌和前列腺癌等。本研究表明，铁蛋白也是头颈癌的良好标志物，与非癌症患者相比，头颈癌患者血清铁蛋白的水平显著升高。此外一个有趣的现象是，与绝经前妇女相比，绝经后妇女的血清铁蛋白水平更高，这可能是由于月经导致每年约250 mg铁损失[11]，而绝经后妇女则没有月经导致的铁丢失，因此铁蛋白水平存在升高的现象。

关于肿瘤患者血清铁蛋白水平的升高机制，前期研究提出了一些假设。首先，铁代谢对正常细胞的功能至关重要，但在肿瘤生长中，肿瘤细胞的内吞作用导致大量的铁储存[12]。相应的，肿瘤细胞膜的转铁蛋白受体1(TFR1)的表达上调，增加铁转运到癌细胞中水平[13]。随着肿瘤的发展，细胞内高水平的铁蛋白会从受损的肿瘤细胞中分泌或泄漏，导致血清中更高的铁蛋白水平[14]。值得注意的是，在本研究中，在头颈癌和癌前病变之间铁蛋白水平存在较多重合的情况，这可能是由于癌前病变时期，细胞已经处于病理改变的情况，加上铁代谢紊乱可能会导致铁蛋白水平的升高。因此，铁蛋白可能不是头颈癌早期诊断的良好血清标志物。

但对于头颈癌转移的预测方面，铁蛋白可能是一种潜在良好的标志物。目前来说，影像学检测一直是非侵入手段中对于淋巴结转移的有效检测方式。然而，最近的一项研究表明，即使先进的成像方式在不断地发展，术中颈淋巴结的清扫对于淋巴结转移的确诊和肿瘤的分期作用依然不会被取代[15]。因为不管是多普勒超声、CT、MRI还是先进的PET-CT，对于头颈癌的淋巴结转移的确诊在临床环境中的表现并不完美。本研究比较了铁蛋白和多普勒超声对于头颈癌淋巴结转移预测的效能，结果表明，不管是ROC曲线还是在敏感度上铁蛋白对于转移的预测方面都较多普勒超声具有更好的表现。此外，铁蛋白是一种廉价的常规标记物，具有无创和常规监测的优势，联合超声的检测可提高头颈癌淋巴结转移的预测准确性。

综上所述，铁蛋白作为一种检测廉价的无创的生物标志物，在头颈癌和其他肿瘤中具有一定的诊断价值，但对于头颈癌的癌前病变区分的效能可能有一定的误差。然而，铁蛋白对于头颈癌颈部淋巴结的转移具有良好的预测价值，适用于高转移风险患者的常规检测。因此，铁蛋白可能是头颈癌颈淋巴结转移的新型潜在生物标志物。