血清学标志物对胰腺癌早期诊断及预后的预测价值

王一翔,郭亚民,王 蕾,吴世乐

王一翔,青海大学研究生院 青海省西宁市 810000

郭亚民,青海省人民医院普外科 青海省西宁市 810000

王蕾,青海大学研究生院 青海省西宁市 810000

吴世乐,青海省人民医院普外科 青海省西宁市 810000

0 引言

胰腺癌是一种高度恶性的消化系统肿瘤,胰腺癌诊断后的五年生存率仅约10%,是预后最差的恶性肿瘤之一[1].目前各种研究表明手术治疗配合化疗是胰腺癌的唯一根治方式,但术后5年生存率仅有10%-25%[2].大部分胰腺癌患者由于胰腺癌高度侵袭性特征和缺乏典型的早期临床表现直到晚期转移时才被诊断出来.少部分早期诊断的胰腺癌术后生存率可达80%,预计到2040年,胰腺癌将成为发达国家癌症死亡的第二大原因[3].因此,胰腺癌的早期诊断对于改善胰腺癌患者术后生存率至关重要且具有预测价值.目前我国甚至全世界来看,胰腺癌的筛查仅存在于高危人群,难以实现胰腺癌的早期诊断.这使得作为唯一根治方法的手术治疗变得更加困难.生物学标志物包括多种来源标志物,主要是来源于组织、胰腺囊肿液、胰液、血浆、血清等,相对来说的最敏感生物学标志物是血清学标志物,具有特异性的血清学标志物可以用来帮助早期诊断胰腺癌,从而改善胰腺癌患者术后生存率[4].术前的早期的血清学生物标志物检测是一种胰腺癌患者预改善后的有效方法.然而目前各种研究及报道众说纷纭,还没有相关文献及报道说明有一种足够敏感性和特异性的血清学标志物用来诊断早期胰腺癌患者或者预测患者预后的结局.本文重点介绍各种血清学标志物对于胰腺癌患者早期诊断及预后预测价值的研究进展.

1 常用血清学标志物对于术前诊断及术后预测的研究

随着胰腺癌发病率的增加,为了提高患者生存率及术后生存质量,临床医生需要对胰腺癌更早的诊断,并且需要更精准的预测患者术后的预后.目前临床上对于胰腺癌最关键的血清学标志物指标为糖类抗原19-9(carbohydrate antigen 19-9,CA19-9),CA19-9是全世界多个国家及组织的纳入指南并用于胰腺癌诊断的生物标志物,作为临床上常用的血清学标志物之一,其特异性较差,因此各种最新的临床研究中褒贬不一.临床上可以与CA19-9共同诊断胰腺癌的临床常用血清学标志物还有糖类抗原125(carbohydrate antigen 125,CA125)、糖类抗原242(carbohydrate antigen 242,CA242)、癌胚抗原(carcino-embryonic antigen,CEA)等.

1.1 糖类抗原19-9 CA19-9是临床中诊断和监测胰腺腺癌最常用的标志物[5].CA19-9的生物合成是复杂的,多个糖基化酶以直接和间接的方式参与其生物合成,有多种复杂的生物合成过程在CA19-19合成的过程中.CA19-9已被用作各种癌症诊断的生物标志物,各种源自消化道的肿瘤都会使CA19-9升高,尤其是在胰腺癌肿瘤等升高更为明显.CA19-9升高的程度与胰腺癌病情发展有关,其水平与肿瘤生长与发育直接相关,但部分患者直到晚期肿瘤生长到一定程度,且有较大转移可能性时,CA19-9才有可能会升高[6].

CA19-9可以作为预测肿瘤术后预后的理论基础,因为CA19-9与术前评估和胰腺癌术后患者最终结局密切相关,并且CA19-9很容易在血液中抽取并检测,CA19-9可以作为预测患者术后预后的因素之一[7],检测患者血液中的CA19-9可以评估胰腺肿瘤的术前分期、预后、可切除性、肿瘤复发和治疗效果并提供一个较为精确的参考[8].国外有相关研究[9]分析了2000年至2014年间行手术治疗且来自世界各地的700名胰腺癌患者,研究中大部分患者术前的CA19-9对于患者术后转移和复发有一定影响,临床医生可以根据术前CA19-9提前进行术前治疗方式的选择.对于可以对胰腺癌行手术治疗的的患者,明显升高的CA19-9在部分患者的血液化验检查中可能比影像学检查发现的早6 mo以上,为患者早期手术治疗提供了一个重要时间窗[10].因此,定期检测患者术前及术后CA19-9评估患者术后预后情况比通过CT,彩超等等成像工具评估的肿瘤影像中的形态学变化更重要.

在Azizian等[11]的回顾性研究中,60%的胰腺癌根治术后患者在通过影像技术检测到复发前就已经测得显著升高的CA19-9.复发时的血液中测得的CA19-9值升高2.45倍以上,阳性预测值为90%.敏感性为90%,特异性为83.33%,曲线下面积为95%.在Azizian研究中相关团队指出CA19-9升高是胰腺导管腺癌(pancreatic ductal adenocarcinoma,PDAC)复发的早期且可靠体征[11].除PDAC外,CA19-9已被应用于预测导管内乳头状粘液性肿瘤 (intraductal papillary mucinous neoplasm,IPMNs)和胰腺神经内分泌肿瘤(pancreatic neuroendocrine tumors pNENs)的恶性程度,CA19-9可以帮助预测这两种常见的恶性程度较低的胰腺肿瘤分期及术后预后情况.且术后CA19-19升高的患者复发率明显增加,患者预后较差[12].

虽然CA199在临床上为PDAC诊断的血清生物标志物标准之一,但它也具有局限性,例如在Lewis血型阴性表型的胰腺癌患者中血清CA19-9会表现为正常,在梗阻性黄疸患者中测得血清CA19-9会显著升高.此外,CA19-9的水平在某些情况下会增加,例如在良性肿瘤、患者全身感染,炎症和糖尿病等临床疾病[13].Haring等[14]在他的临床案例分析中指出CA19-9水平显著升高并不能证明胰腺恶性肿瘤.CA19-9不是理想的肿瘤标志物,在临床上可能出现假阳性的情况.因此应谨慎分析CA19-9血清标志物的结果.但是,Fahrmann等[15]通过收集胰腺癌,慢性胰腺炎,非癌性胰腺囊肿,前列腺癌,肺癌,结直肠癌和卵巢癌的患者血清学CA19-9的结果中可知,以上全部疾病的部分患者的CA19-9水平从诊断前2年开始呈指数级增长,在区分新诊断的可切除胰腺癌病例和对照组方面大致相同.在胰腺癌患者与其他分组相互比较中,研究结果证明了CA19-9在胰腺癌筛查及患者术后预测中的实用性,证明了纳入标准的部分胰腺癌患者的可以用于早期诊断及预测患者预后.

CA19-9这项作为胰腺癌临床评估的肿瘤指标已经出现了数十年,近年来关于胰腺癌CA19-9关于回顾性研究不断增多,CA19-9不止对于胰腺癌具有特异性,甚至可能造成临床医生在临床工作中对胰腺癌及相关疾病的误诊,各种研究对于CA19-9的争议极大.但CA19-9对于胰腺癌患者早期诊断及预测患者术后预后有一定临床意义,CA19-9对于部分胰腺癌患者有较强的的特异性,且敏感性高[16,17],因此CA19-9可以作为胰腺癌诊断的有效参考指标之一.

1.2 糖类抗原125 CA125同CEA同CA19-9也是一种高度糖基化的蛋白质[18].为了更好的分析CA125在胰腺癌中起的作用,国外有学者在最新的荟萃分析研究指出CA125在PDAC的诊断中不如在CA19-9,但两者联合判断胰腺癌可以避免误诊,增加PDAC的诊非肿瘤性因素中显著上升[19].可见生长分化因子15(growth differentiation factor 15,GDF-15)浓度与血清中CA125升高降低水平相结合,在判断胰腺癌转移,生长分化方面优于CA19-9等其他血清学标志物[20],并且部分欧美国家把CA125与GDF-15纳入了常规胰腺癌检查中,这也是我国胰腺癌诊断与预测患者预后的中未来方向.通过近年来的研究中可见CA125可以提高胰腺诊断成功率,从而改善患者术后的预后,同时具有潜在的诊断价值的潜力.

1.3 糖类抗原242 CA242是一种由肿瘤细胞分泌的含唾液酸的碳水化合物抗原,附着在细胞表面或血清中可检测到的蛋白质/脂质上.血清学中CA242水平在临床上已被用作胰腺癌等癌症的诊断血清学标志物[21].有研究收集了362名受试者血清样本,包括213名不同阶段的PDAC患者,75名良性胰腺疾病患者和74名健康个体.通过分组比较分析得出了骨膜蛋白和CA242是潜在的诊断性血清生物标志物,表明血清中的骨膜蛋白和CA242可作为补充CA19-9检测早期胰腺癌的潜在诊断生物标志物[22].有研究表明[23]术前CEA和术后CA242是PDACⅠ期和Ⅱ期患者预测胰腺癌患者是否可行手术治疗及术后预后的生物标志物,CEA和CA242两者其中之一单独升高的患者的生存率较低,但两者同时升高的胰腺癌患者生存率及术后预后较单一指标升高组更差,可见CA242具有临床诊断意义.所以CA242是早期诊断胰腺癌及判断胰腺癌术后预后的重要血清学标志物之一.

1.4 癌胚抗原CEA CEA作为一种蛋白质复合物,不仅在胃肠道肿瘤,肺癌,肺纤维化,尿毒症等疾病中显著升高,在胰腺癌的患者中也会显著升高,在胰腺癌患者中也具有一定的诊断价值[24].CA19-9对于Lewis阴性基因型胰腺癌患者并不敏感.而CEA在Lewis阴性胰腺癌患者中的敏感性明显高于其他生物标志物[CEA,63.8%;CA125,51.1%;CA724,25.5%;CA153,21.3%;CA199,19.1%;CA50,12.8%;CA242,0.6%;和甲胎蛋白0.0%],CEA还与患者的胰腺癌的转移与复发有密切的联系,CEA是Lewis阴性胰腺癌患者诊断胰腺癌的重要指标,可以极大的弥补CA19-9的不足[25].临床上更倾向于用CA19-9诊断胰腺癌及预测胰腺癌术后预后,但是也同样有相关文献提出了CEA也在胰腺癌病程进展中的重要性.van Manen等[26]分析了375名患的血清学指标后得出了CEA是比CA19-9更强的晚期PDAC的预测因子,可用CEA血清学水平作为确定肿瘤是否行手术治疗的评价指标.CEA与CA19-9血清标志物进行血液肿瘤标志物联合诊断,可以提高胰腺癌诊断的灵敏度和特异性,以便早中期胰腺癌患者可以更早行手术治疗,提高患者生存率[27].虽然CEA敏感性相对不足[28],但是其可以补足CA19-19的缺点,用于联合诊断.CEA在胰腺癌诊断中也可作为一种独立的诊断指标用于胰腺癌的早期诊断及预后预测[29],既适用临床工作者的临床诊断,也为临床工作者手术的选择提提供了帮助,CEA在胰腺癌的预测预后方面也是一种至关重要的血清学检查指标.

2 新型血清学标志物的研究

随着对胰腺癌血清学标志物研究的不断深入,不断有新型血清学标志物脱颖而出,比如肾酶(renalase,RNLS)、异常凝血酶原(protein induced by vitamin K absence or antagonist-Ⅱ,PIVKA-Ⅱ)、巨噬细胞抑制性细胞因子-1(macrophage inhibitory cytokine-1,MIC-1)/生长分化因子-15(growth differentiation factor-15,GDF-15)等.虽然他们临床上未广泛普及,但是已有研究说明了他们对于胰腺癌早期诊断的重要性,因此检测新型血清学标志物可以改善胰腺癌患者术后的预后,具有预测胰腺癌患者术后预后的临床价值,目前用于诊断胰腺癌的新型血清学标志物越来越多,因为基因组学相关血清学标志物诊断准确率较低且在我国难以普及,本文只探讨目前集中最具有研究价值且适合临床工作的几种血清学标志物.

2.1 肾酶 RNLS是一种新型可以作为血清学标志物的新型分泌蛋白,RNLS与人的肿瘤细胞的生长有关,肿瘤细胞死亡也与其密切相关.PDAC患者总体生存率与肿瘤样本中的RNLS血清学水平呈负相关,RNLS可能是维持PDAC生长和影响患者预后的重要因素[30].有研究发现在正常的胰腺头部组织中几乎没有RNLS,但在癌前病变和PDAC组织中,RNLS是可检测到的.此外研究发现血清中检测的RNLS水平影响了PDAC患者的临床结局,在240例PDAC患者中,血液中的肾酶水平与肿瘤的进展程度相关,包括血液转移情况(80.0%vs58.1%,P=0.012)和淋巴转移情况(76.5%vs56.5%,P=0.024),实验中还随访了不同的患者,得出了血清学检测中RNLS较高的患者的总生存期较短,研究还预测了局部组织恶化和边缘可切除的PDAC患者是否可行手术治疗,最终预测得结论与得出的实际结论几乎相符.与正常胰腺相比,在局部组织恶化和边缘可切除的PDAC患者中,血清中RNLS水平与肿瘤晚期分化程度、有无转移、总体生存率和手术成功率,可切除性有密切关联[31].可见血清中的RNLS可用作为大部分胰腺癌患者的预测的血清学标志物.

2.2 异常凝血酶原 PIVKA-Ⅱ是由维生素K缺失诱导的Ⅱ型凝血酶原也称为去γ羧基凝血酶原,并且是在维生素K不足的情况下或由于肿瘤细胞中凝血酶原前体的翻译并羧基化后获得的缺陷而导致的肝脏释放的凝血酶原的异常形式,具有诱导的凝血酶原的作用[32].

PIVKA-Ⅱ高于正常限值的升高,不仅在肝细胞癌中,而且在包括胰腺癌在内的其他胃肠道恶性肿瘤中也是如此[33].有研究表明[33],血清PIVKA-Ⅱ的评估不仅对胰腺癌筛查有参考意义,而且对胰腺病变的鉴别诊断也有意义.PIVKA-II在良性胰腺疾病的情况下比目前胰腺癌的血清学标志物(如CA19-9,CEA和CA242)的血清学表达程度低,PIVKA-Ⅱ在胰腺癌中的表达明显高于良性胰腺疾病,并且PIVKA-Ⅱ在胰腺癌中比CA19-9,CEA,CA242表达更强.PIVKA-Ⅱ的在胰腺癌中也具有预测价值.术前血清中PIVKA-Ⅱ升高的患者行手术治疗成功后,术后血清中PIVKA-Ⅱ血清中的浓度明显比术前降低,而术前血清中PIVKA-Ⅱ正常的胰腺癌患者,术后的血清中PIVKA-Ⅱ没有明显变化.这些数据首次证明了术后预后较好的PDAC患者PIVKA-Ⅱ血清水平会下降,两者总结而言证明了PIVKA-Ⅱ对于PIVKA-Ⅱ术前升高的患者有一定预测价值.研究发现了PIVKA-Ⅱ在预测胰腺癌患者术后预后的有效性[34].PIVKA-Ⅱ作为一种近年发现的新型血清学标志物,PIVKA-Ⅱ成本较低,在我国易普及,已有研究证明其在胰腺癌具有诊断意义,但笔者认为还缺乏涉及更多胰腺癌患者的前瞻性研究来证明其在胰腺癌的诊断价值.

2.3 巨噬细胞抑制性细胞因子-1/生长分化因子-15 巨噬细胞抑制性细胞因子-1(macrophage inhibitory cytokine-1,MIC-1)也称为生长分化因子-15(growth differentiation factor-15,GDF-15)是转化生长因子(transforming growth factor,TGF-b)其中的一个组成因子,MIC-1/GDF-15主要在巨噬细胞从静止状态到活化时表达.MIC-1/GDF15存在于所有人类个体的血清中,正常范围为150-1150 pg/mL,MIC-1/GDF15与炎症和肿瘤等疾病有关[35].MIC-1/GDF15在胰腺癌的进展中,在分子水平上已被证明可以通过MIC-1/GDF15与转录因子Twist1的相互作用来促进胰腺肿瘤细胞的进一步侵袭[36].Ozkan等[37]观察到,PC病例组与其他胰胆疾病组和健康对照组相比,PC病例组中MIC-1的表达程度明显升高.在鉴别PC与其他良性疾病方面,其敏感性与CA19-9相似.最新的研究中O'Neill等人在8年内招募了120名参与者,使用血清MIC-1/GDF15特征曲线分析了肿瘤的预测因子.MIC-1/GDF15相比IPMNs和超声穿刺诊断发现的胰腺癌而言,MIC-1/GDF15的预测能力更强,除此之外,MIC-1/GDF15对具有遗传易感性的无症状胰腺癌患者具有比较精准的预测能力[38].MIC-1/GDF-15虽然目前临床应用较少,但是已被证明在基因组学与胰腺癌有相关性,且对于胰腺癌有预测及诊断意义.通过不断的研究未来可能是一种理想的胰腺癌生物标志物.

3 总结与展望

胰腺癌是一种预后极差且高度恶性的肿瘤,早期难以发现,很多患者术后预后结局不尽如人意.但我们没有放弃.胰腺癌的治疗中,尽早预测患者术后预后情况可以极大提高患者术后生存率及术后生存质量,近年来关于血清学标志物在胰腺癌早期诊断及预测术后预后等方面的研究越来越多,目前尚无文献可以准确说明哪种血清肿瘤标志物可以用于胰腺癌的早期的准确诊断及预测患者预后.虽然CA19-9被美国食品药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)批准为PDAC的唯一血清生物标志物,但更多的研究倾向于使用更多的新型与传统血清学指标来联合诊断胰腺癌,我们所提到的各种新型血清学标志物目前部分已经应用于临床,具有一定的肿瘤诊断及预测预后价值.目前各国胰腺癌治疗的临床指南中未提及,且没有较充足的临床数据支持miRNA等基因组学的诊断作用,但是胰腺癌血清标志物的诊断近年来逐渐在miRNA等基因组学中已经开始临床基础研究,也可能成为未来胰腺癌的早期诊断及预测预后的新方向[39].我们现在每年都有对于血清学标志物的大量研究,血清学标志物仍是胰腺癌的早期诊断和预测预后的一种重要方法[40],但以笔者认为研究还不够全面深入,依然没有研究可以指出一种或者几种既可以用于早期诊断,并且准确预测患者术后预后的一种血清学标志物,还需我们科研及临床工作者们继续努力.