粪便钙卫蛋白在结直肠癌中的研究进展

陈宗冉, 刘 刚

陈宗冉, 刘刚, 天津医科大学总医院普通外科 天津市 300052

核心提要：粪便钙卫蛋白(fecal calprotectin, FC)是一种生物活性蛋白, 可反映肠道炎症.本文是一篇关于FC在结直肠癌(colorectal cancer, CRC)中最新研究进展的文献综述,总结了FC可用于CRC的筛查、鉴别, 以及其浓度与CRC的分期、手术等的关系.

0 引言

1980 年, Fagerhol等[1,2]从中性粒细胞中分离出一种与钙离子结合的蛋白, 命名为钙卫蛋白, 相关研究[3,4]显示, 钙卫蛋白存在于中性粒细胞及巨噬细胞等炎性细胞中, 具有抗微生物活性、诱导细胞凋亡、抗感染等生物学作用, 在血浆、尿液、粪便中均可被检测到[5].当肠道处于炎症状态时可经炎性细胞脱颗粒排至肠腔, 称为粪便钙卫蛋白(fecal calprotectin, FC)(图1), 含量约为血浆中的6倍[6], 在室温下可稳定存在数天[7].结直肠癌(colorectal cancer, CRC)是一种常见的消化道恶性肿瘤, 发病率和死亡率均位居我国恶性肿瘤前五位[8].目前主要的筛查指标包括便潜血、血红蛋白、肿瘤标志物等, 由于粪便检查[9]的无创性, 便潜血试验在CRC筛查中使用最普遍.

一项多中心前瞻性研究[10]发现85%的CRC患者和81%的炎性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)患者的FC水平明显高于结肠镜检查正常或病变轻微者, 因此通过其含量高低可反映肠道的炎症状态.目前已有大量研究[11,12]明确了FC在IBD中较好的应用价值, 为IBD患者的诊治提供了新的检测手段.近些年来, 随着对FC的研究逐渐深入, 关于FC在CRC中的应用研究逐渐增多,相关研究结果显示出FC对CRC的筛查及鉴别作用, 同时, FC可能与CRC分期、部位及手术等具有一定的关系.本文就FC在CRC中的研究进展作一综述.

1 FC用于CRC筛查诊断

对于目前CRC的筛查指标, 各自有一定的不足之处, 便潜血作为最常用的筛查指标, 其敏感性与失血量及肿瘤间歇性出血有关[13], 可能由于肿瘤间断出血, 低于潜血试验的检测阈值等原因, 使便潜血试验的敏感性较差；关于肿瘤标志物, 有关研究结果显示癌胚抗原诊断CRC的敏感性只有30%-50%[14], 并且对于早期患者, 阳性率相对较低, 不利于CRC的早期诊断.

CRC是一种发生在消化道的恶性肿瘤, 肿瘤细胞向周边组织浸润并释放趋化因子, 诱导中性粒细胞等炎性细胞聚集, 从而可引起FC的释放[15], 目前相关研究结果已经证实FC在CRC患者中的升高.在国内, 岳林等[16]的临床研究纳入了87例CRC患者和60例健康对照, 正常对照组FC浓度的中位数是5.3 μg/g, CRC组FC浓度的中位数是121 μg/g, 两者差异有统计学意义(P＜0.0001), FC检测CRC的敏感性为88.51%、特异性为88.33%.在国外, Damms等[17]的研究也显示CRC患者的FC水平(164 μg/g)相比于健康对照组(25.8 μg/g)明显升高(P＜0.05).Widlak等[18]的研究结果显示FC检测CRC的敏感性为68%, 特异性为84%, 曲线下面积(area under the cure, AUC)为0.82(95%CI：0.71-0.92), 阴性预测值(negative predictive value, NPV)为98%(95%CI：96-99%).另一项前瞻性研究[19]通过纳入373名受试者, 发现FC检测CRC的灵敏度在79%到95%之间.

与便潜血类似, FC也不是CRC特异性的标志物, 肿瘤组织破溃出血导致便潜血阳性, 向周边浸润引起肠道炎症, 导致FC的升高, 因此两者联合可能提高对CRC的诊断率.Tibble等[13]纳入62例CRC患者分别对FC和便潜血的筛查作用进行评价, 结果显示CRC患者的FC中位数为101 mg/L(95%CI：57-133 mg/L), 而纳入的96名健康受试者的FC中位数为2.3 mg/L(95%CI：1.6-5.0 mg/L), 两者有统计学差异(P＜0.05)； FC的筛查阳性率为90%, 而便潜血只有58%(36/62)呈阳性(P＜0.05), 可见FC对CRC的筛查作用优于便潜血.在另一项Kim等[20]的研究中,当对CRC患者单纯使用便潜血模型时, 诊断的敏感性为75.31%, 特异性为90.2%, 当使用FC+便潜血时, 在相同的特异性(90.2%)下, 联合指标对CRC的敏感性更高(82.72%).其他研究[21]显示FC联合免疫化学法检测粪便血红蛋白(fecal immunochemical test, FIT)诊断CRC的敏感性为0.80, 特异性为0.93, NPV为0.99, 阳性预测值为0.43, AUC为0.91.近期还有一项横断面诊断研究[22]的结果也证实了在结直肠疾病的诊断模型中进行FC试验的益处, 联合应用FC和便潜血试验可提高疾病筛查的准确性.但也有的研究结果[23]发现FC对CRC的诊断准确性比FIT检测低, 联合使用两者时未发现明显益处, 因此对于两者在CRC筛查中的作用仍需要通过进一步的研究以明确.

2 FC用于CRC鉴别

CRC的临床表现主要包括腹痛、便血、排便习惯改变等非特异性的消化道症状[10], 相关研究结果显示不同肠道疾病的FC浓度有所差异, 因此FC还可用于CRC与其他肠道疾病的鉴别.Summerton等[24]通过研究不同肠道疾病患者FC的大小, 发现正常受试者的FC中位数为4.5 mg/L、胃溃疡患者的中位数为6.5 mg/L、胃炎/十二指肠炎患者的FC中位数为5.2 mg/L, 均无明显统计学差异； 对于克罗恩病和溃疡性结肠炎患者, FC的中位数分别为31.2 mg/L和116.2 mg/L, 差异有统计学意义(P＜0.05)； 在结直肠疾病中, 结肠息肉组的FC中位数为3.7 mg/L、腺瘤组为3.8 mg/L, CRC组的FC中位数则为53.4 mg/L(P＜0.05), 由此可见, FC在炎性肠病和CRC中明显升高(P＜0.05), 而在结肠息肉和腺瘤中未见明显升高.

图1 粪便钙卫蛋白的产生及作用.FC：粪便钙卫蛋白.

秦宝山等[25]通过免疫组化的方法检测了正常大肠黏膜(28例)、大肠腺瘤(41例)及CRC(41例)标本中钙卫蛋白的浓度, 发现钙卫蛋白表达于上述三种组织的间质细胞, 主要为中性粒细胞胞质中, 三者的阳性表达率分别为3.57%(1/28)、4.87%(2/41)、75.61%(31/41), CRC标本中钙卫蛋白表达显著高于前两者(P＜0.05), 可能与CRC组织可向周围组织浸润有关.Ye等[26]发表的Meta分析纳入了20项前瞻性研究, 包括CRC 427例、腺瘤1806例, 其中18项研究评估了FC对CRC的诊断效能, 合并敏感性为0.83、AUC为0.81, 其中15项研究评估了FC对结直肠腺瘤的诊断效能, 合并敏感性仅为0.49、AUC为0.55.因此相比于结直肠腺瘤, FC对CRC的诊断效能更高.

同时, 关于FC在CRC和IBD中的作用比较, Von Roon等[27]的一项荟萃分析纳入了30项前瞻性研究, 其中12项有关FC诊断CRC准确性的研究, 发现与非癌对照组相比, CRC患者的FC水平升高132.2 μg/g、IBD患者的FC水平比非IBD患者高219.2 μg/g(P＜0.001), 由此可见CRC患者的FC升高水平相比于IBD略低.另一项苏连明等[28]的研究纳入了CRC患者、IBD患者及肠易激综合症(irritable bowel syndrome, IBS)患者各30例, 于术前或肠镜活检前检测上述3组的FC值, 结果显示：IBD组的FC中位数为811.43 μg/g, CRC组的FC中位数为211.23 μg/g, IBS组的FC中位数为29.97 μg/g, 差异均有统计学意义； 通过绘制ROC曲线, 确定诊断IBD的FC最佳截断值为378.8 μg/g, 此时AUC为0.939, 灵敏度和特异度分别为86.7%和90.0%； 诊断CRC的FC最佳截断值为55.99 μg/g, 此时AUC为0.516, 灵敏度和特异度分别为83.3%和50.0%.因此可根据FC截断值的不同用于CRC和其他肠道疾病的鉴别, 但基于引起肠道炎症的疾病种类较多,应联合其他指标(如ESR、CRP)及临床症状综合评估.

3 FC浓度与CRC分期、部位及手术等的关系

目前, 较多研究已证实FC在CRC患者中升高, 并且可用于CRC的筛查以及和其他肠道疾病的鉴别, 同时, 部分研究还发现CRC的分期、发生部位及手术等可能对FC浓度有所影响.Lehmann等[29]的研究纳入了80例CRC患者, 发现T3、T4期患者的FC值明显高于T1、T2期患者(P= 0.022), 可能是由于肿瘤分期越高, 浸润的深度越深, 从而吸引更多的炎性细胞以释放FC[30]； 而对于其他肿瘤参数(如位置、大小), FC浓度无显著差异.除了FC,尿中钙卫蛋白水平还可作为膀胱癌诊断和分期的标志物[31], 与健康对照组相比, 患者尿钙卫蛋白水平显著升高, 肌肉浸润性肿瘤(T2-4)的尿钙卫蛋白水平明显高于低分期肿瘤(Ta和T1).

但也有相关研究未显示出不同肿瘤分期的FC差异, 一项临床研究[16]纳入了87例CRC患者, 依据不同分期(Dukes分期)及不同部位分组, 结果显示：在不同分期的患者中, FC的阳性率没有明显差异； 不同部位的CRC与FC检测的阳性率也无显著差异.国外Tibble等[13]的研究纳入了62例CRC患者, 通过检测粪便中的FC, 发现FC的浓度与肿瘤分期、肿瘤部位也无明显相关性.Widlak等[18]的研究结果显示左半结肠癌和右半结肠癌的FC浓度分别为143 μg/g和175 μg/g, 两者无显著差异(P= 0.7068).Kristinsson等[32]的研究纳入了155例新诊断的CRC患者, 发现不同肿瘤阶段的FC浓度无显著差异, 而与肿瘤的部位、大小和组织学分级也没有差异.因此关于FC水平与肿瘤分期等的关系仍需要通过高质量、大样本的试验研究以明确.

对于CRC, 通过对术后患者的随访, 有关研究显示术后FC的浓度呈下降趋势.Lehmann等[29]的研究纳入了80例CRC患者, 分别检测其术前及术后3 mo时的FC浓度, 结果显示术前有57例(71.2%)患者的FC呈阳性(注：将FC≥50 μg/g认定为阳性), 中位数为205 μg/g, 范围为50-2405 μg/g, 术后3 mo时FC的水平显著下降, FC中位数降为46 μg/g, 范围为10-384 μg/g, 差异有统计学意义(P＜0.05).Kristinsson等[32]的研究显示FC浓度从术前的45 mg/L下降到术后的14 mg/L(P＜0.05).日本的Koga等[33]的研究结果也显示：CRC患者在接受手术治疗后, FC水平明显下降.但对于FC在CRC患者术后的趋势变化以及应用价值仍需要相关研究进一步明确.

除此之外, 其他研究还显示了FC与CRC相关生活方式危险因素之间的相关性, Poullis等[34]招募了320名具有CRC相关生活方式危险因素的受试者, 通过测定每名受试者的FC浓度以反映肠道炎症, 结果显示：FC与年龄增长(P= 0.002)、肥胖(P= 0.04)、缺乏运动(P= 0.01)呈显著正相关, 而与纤维摄入量(P= 0.02)、蔬菜消费量(P= 0.04)呈负相关, 低水平无症状性肠道炎症可能是生活方式与CRC发病机制之间的联系.

4 结论

FC作为一种反映肠道炎症的指标, 在CRC患者中的浓度有所升高, 相关研究结果显示出FC对CRC的筛查作用, 并可根据截断值的不同和其他肠道疾病进行鉴别；同时, 通过对术后患者的随访, 发现术后患者的FC水平相比于术前会有所降低, 分析术后的病理分期发现FC浓度可能与肿瘤浸润的深度相关, 但也有研究显示FC水平与CRC分期及部位无关.因此, 目前FC在CRC中的相关研究仍有所争议, 需要进一步通过高质量、大样本的临床试验以明确.