实体瘤患者PD-1抑制剂所致甲状腺功能异常风险预测列线图模型的建立

方美凤,赵 瑜,宋珍源,袁 虎,顾爱丹

0 引 言

目前免疫检查点抑制剂已在恶性实体瘤的治疗中取得满意临床疗效,其主要通过拮抗细胞毒性T淋巴细胞抗原4及程序性死亡受体1(programmed death-1,PD-1)通路,增加T细胞活化和抗癌免疫反应发挥抗肿瘤作用[1-2]。PD-1信号通路是癌细胞免疫逃逸的途径之一,PD-1抑制剂可激活被抑制的T细胞免疫应答反应,进而识别、杀死、抵抗癌细胞[3-4]。但是免疫系统的重新激活也会导致正常组织器官、细胞的死亡,出现免疫相关不良事件,其中PD-1抑制剂导致的甲状腺功能异常是临床较为常见的不良事件之一。通常在PD-1抑制剂治疗后数周至数月内发生,主要包括亚临床/临床甲状腺功能减退/亢进,严重者甚至可出现甲状腺毒性心脏病,甚至危及生命,严重影响实体瘤患者免疫治疗效果[5]。早期有效识别实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的影响因素,尽早开展医疗防治措施,对进一步改善抗肿瘤效果意义重大。

目前国内外研究关于PD-1抑制剂在实体瘤患者中的研究多集中于临床疗效、预后及PD-1抑制剂导致甲状腺功能异常的影响因素分析方面,而针对实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的有效预测指标鲜有报道[6-8]。列线图模型是一种可视化、定量化风险预测图形,近年来在医学研究中应用颇广[9]。本研究通过探讨实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的危险因素,并据此构建列线图预测模型,以期早期防控实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常。

1 资料与方法

1.1 一般资料选取2019年5月-2021年12月南京医科大学附属苏州医院肿瘤科收治的101例恶性实体瘤患者。其中男59例,女42例;年龄38～70岁,平均(50.83±8.14)岁;肺癌21例、肝癌23例、结直肠癌20例、食管癌22例、胃癌15例;III期52例、IV期49例。纳入标准:①经病理组织学检查确诊;②年龄>18岁;③PD-1抑制剂治疗:3周为1疗程,持续治疗≥2个疗程;④PD-1抑制剂治疗前甲状腺功能正常。排除标准:①非实体恶性肿瘤;②既往伴有甲状腺相关疾病或甲状腺手术史;③伴有影响甲状腺功能的垂体、下丘脑等分泌相关疾病局;④伴有免疫缺陷或重要器官功能障碍;⑤合并甲状腺恶性肿瘤、急性感染;⑥既往使用PD-1抑制剂治疗;⑦采用左甲状腺素、胺碘酮治疗;⑧自然失访者。本研究经医院伦理委员会审批通过(批号:202206015/SL07),患者均签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1 PD-1抑制剂治疗方法信迪利单抗(苏州信达生物制药有限公司,国药准字S20180016),静脉滴注,200 mg/次,每3周1次,3周为1个疗程。卡瑞利珠单抗(江苏恒瑞医药股份有限公司,国药准字S20190027),静脉注射,200 mg/次,每3周1次,3周为1个疗程。纳武利尤单抗(美国Bristol-Myers Squibb Pharma Ltd.Liability Company生产,注册证号S20180014,),静脉滴注,3 mg/kg,每2周1次,2周为1个疗程。

1.2.2收集资料收集患者临床资料:性别、年龄、BMI、吸烟史、饮酒史,PD-1抑制剂治疗前收缩压、舒张压、空腹血糖、高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、血肌酐、尿素氮、纤维蛋白原、丙氨酸转氨酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)、白蛋白、血红蛋白、肿瘤最大直径、肿瘤分期、卡氏(Kamofsky,KPS)功能状态评分[10]、肿瘤类型、肿瘤手术史、化疗史、放疗史、靶向治疗史、治疗方式、治疗方案、CD4+/8+、IgG、IgA、IgM、C3、C4,PD-1抑制剂名称。

1.2.3甲状腺功能测定方法所有恶性实体瘤患者行2个疗程PD-1抑制剂治疗后,抽取空腹静脉血液5 mL,离心分离(5000 r/min离心10 min,离心半径20 cm),收集血清,采用电化学发光法测定促甲状腺激素(thyrotropic hormone,TSH)、游离三碘甲腺原氨酸(Free triiodothyronine,FT3)、游离甲状腺素(Free thyroxine,FT4),试剂盒购自美国BD公司。将TSH升高、FT3正常、FT4正常记为亚临床甲状腺功能减退;FT4降低、TSH升高为临床甲状腺功能减退;TSH降低、FT3正常、FT4正常为亚临床甲状腺功能亢进;FT4升高、TSH降低为临床甲状腺功能亢进[11-12]。实验室参考值:TSH为0.56～5.91 mIU/L,FT3为3.28～6.47 pmoL/L,FT4为7.90～18.40 pmoL/L。将亚临床/临床甲状腺功能减退/亢进患者纳入甲状腺功能异常组,其余检测结果在实验室参考值范围内者纳入甲状腺功能正常组。

2 结 果

2.1 甲状腺功能异常发生情况101例恶性实体瘤患者行2个疗程PD-1抑制剂治疗后,共有38例(37.62%)出现甲状腺功能异常,其中临床甲状腺功能减退11例,亚临床甲状腺功能减退10例,临床甲状腺功能亢进10例,亚临床甲状腺功能亢进7例;其余63例(62.38%)甲状腺功能正常。

2.2甲状腺功能异常组及甲状腺功能正常组患者基本资料甲状腺功能异常组的女性、BMI≥25 kg/m2、化疗史、≥三线治疗、联合抗血管生成治疗构成比均高于甲状腺功能正常组(P<0.05),甲状腺功能异常组的CD4+/8+低于甲状腺功能正常组(P<0.05)。见表1。

2.3影响实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能的多因素分析以实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后是否发生甲状腺功能异常为因变量,女性、BMI≥25 kg/m2、化疗史、≥三线治疗、联合抗血管生成治疗构成比及CD4+/8+水平为自变量进行Logistic回归分析,显示女性(OR=4.035,95%CI:1.660～9.806)、BMI≥25 kg/m2(OR=4.067,95%CI:1.674～9.885)、≥三线治疗(OR=5.463,95%CI:2.248～13.277)、联合抗血管生成治疗(OR=5.579,95%CI:2.296～13.559)是影响实体瘤患者甲状腺功能的危险因素(P<0.05)。见表2。

表 2 影响实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能的多因素分析Table 2 Multi-factor analysis of thyroid function in solid tumor patients after PD-1 inhibitor treatment

2.4实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常风险的列线图预测模型建立以2.3中的危险因素作为预测变量,建立列线图预测模型,各因素赋分(危险因素分析中β值最大的因素赋为100分,其余因素根据其β值与最大b值占比记分):女性为75分,BMI≥25 kg/m2为82分,≥三线治疗为98分,联合抗血管生成治疗为100分,总分范围75～355分,对应风险率范围0.05～0.80,总分值越高,实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常风险越大。见图1。

图 1 预测实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的列线图风险模型Figure 1 A graph risk model for predicting thyroid dysfunction in solid tumor patients treated with PD-1 inhibitors

2.5预测列线图模型的验证及预测效能评估列线图模型经Bootstrap法内部验证,结果显示C-index指数为0.809(95%CI:0.772～0.846),区分度良好;绘制Calibration曲线,结果显示校正曲线趋近于理想曲线,经Hosmer-Lemeshow检验,差异无统计学意义(χ2=0.259,P=0.513),拟合度较好。见图2。使用列线图模型预测实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常风险,以风险总分为自变量,是否发生甲状腺功能异常为因变量,ROC曲线结果显示:列线图模型预测实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的灵敏度71.05%(95%CI:53.89%～84.02%),特异度为88.89%(95%CI:77.84%～95.04%),AUC为0.855(95%CI:0.776～0.935),该模型预测效能良好。见图3。

图 2 预测列线图模型的验证曲线Figure 2 Verification curve of the prediction line graph model

图 3 列线图模型预测实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的ROC曲线Figure 3 ROC curve of thyroid dysfunction in solid tumor patients predicted by the graph model after PD-1 inhibitor treatment

3 讨 论

免疫检查点抑制剂是目前重要的抗癌手段之一,主要分为三类:细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4抑制剂、PD-1抑制剂及程序性死亡受体配体1抑制剂,其中细胞毒性T淋巴细胞相关蛋白4抑制剂是第一个被批准用于癌症治疗的药物,其次是PD-1抑制剂、程序性死亡受体配体1抑制剂。甲状腺是人体最大的内分泌器官,是临床实验和真实世界数据中最常报告的PD-1抑制剂引起的内分泌功能障碍器官[13]。目前研究已证实PD-1抑制剂造成甲状腺功能异常的发生率较高,掌握实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的独立危险因素,是防控PD-1抑制剂造成甲状腺功能异常的基础,是抗肿瘤治疗的重要组成部分[14]。列线图模型可直观用于个体疾病风险的预测,与传统评分系统相比,列线图模型可整合更多预测因素,便于临床医务工作者了解实体瘤患者甲状腺功能异常的风险权重。

本研究发现101例恶性实体瘤患者行2个疗程PD-1抑制剂治疗后,共有38例(37.62%)出现甲状腺功能异常;冯涵等[15]发现146例实体瘤患者PD-1抑制剂治疗2个疗程后有57例(39.04%)甲状腺功能异常,与本研究中甲状腺功能异常发生率相近,共同提示实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后出现甲状腺功能障碍风险较高。Logistic多因素回归分析显示女性、BMI≥25 kg/m2、≥三线治疗、联合抗血管生成治疗是影响实体瘤患者PD-1治疗后甲状腺功能的危险因素,提示性别、BMI、治疗方式、治疗方案均与实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常有关。雌、雄激素可与免疫细胞上特定受体结合后调控巨噬细胞极化,影响免疫系统功能,出现不同性别的免疫反应差异,雌激素可能促进人体自身免疫功能,雄激素可能抑制自身免疫应答反应。Taylor等[16]分析了性别、吸烟状况、遗传易感性、种族等对甲状腺功能的影响,显示性别不是甲状腺功能异常的影响因素。Yoon等[17]研究指出接受 PD-1/PD-L1 抑制剂治疗的患者免疫相关甲状腺不良事件多见于女性,与本研究结果一致。肥胖患者易处于免疫介导的慢性炎症反应状态,BMI≥25 kg/m2的实体瘤患者由于肥胖易伴有代谢紊乱现象,内脏脂肪细胞可通过合成过量脂联素、抵抗素、瘦素等脂肪因子及IL-6、IL-1β、肿瘤坏死因子-α等细胞因子,打破Th1/Th2动态平衡,促进免疫炎症反应,影响人体代谢及内分泌系统、免疫系统功能,破坏甲状腺自身免疫平衡,增大甲状腺功能异常发生风险。此外甲状腺激素、瘦素共同参与调控人体能量代谢等生理过程,瘦素分泌改变可通过下丘脑-垂体-甲状腺轴功能调节介导甲状腺激素分泌,介导甲状腺功能。甲状腺功能异常者因Th1/Th2动态平衡破坏,也可能导致CD4+/8+动态平衡失衡。郑艳文等[18]研究指出肥胖对阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者甲状腺功能有影响,其影响机制可能与瘦素水平有关。≥三线治疗的实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常可能与化疗药物毒性有关,药物毒性可使甲状腺功能结构改变,甲状腺结节增大,脱碘酶活性增强,但患者体内甲状腺激素仍保持常规水平,PD-1抑制剂治疗后加重甲状腺功能紊乱,增大甲状腺功能异常风险[19]。抗血管生成药物可抑制甲状腺内血管、微血管更新功能,造成血管损伤、甲状腺组织供血不足,促进药物渗透,PD-1抑制剂蓄积,甲状腺功能异常;甲状腺供血不足也可诱发缺血性甲状腺炎,抑制其摄碘功能及氧化酶活性,最终致甲状腺功能障碍。

本研究以实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的危险因素作为预测变量,建立列线图预测模型,各因素总分范围为75～355分,对应风险率范围0.05～0.80,总分值越高,实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常风险越大。列线图模型经Bootstrap法内部验证,结果显示C-index指数为0.809,Calibration曲线结果显示发生甲状腺功能异常的校正曲线趋近于理想曲线,经Hosmer-Lemeshow检验差异无统计学意义,说明该模型区分度和拟合度均较好。进一步使用列线图模型预测实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的灵敏度71.05%,特异度为88.89%,AUC为0.855,提示该模型预测效能良好。列线图具有可视化、定量化的展示各因素对其风险的贡献程度,临床应用中有明显优势[20-21]。本研究建立的列线图模型为实体瘤患者PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常的预测提供了新的方法,其指示的风险指标对快速甄别高风险甲状腺功能异常人群具有有一定的临床指导价值。

综上所述,本研究结果显示女性、体质量指数≥25 kg/m2、≥三线治疗、联合抗血管生成治疗是影响实体瘤患者甲状腺功能的危险因素,建立的列线图模型评估实体瘤患者PD-1抑制剂所致甲状腺功能异常风险的效能良好,对早期筛选PD-1抑制剂治疗后甲状腺功能异常高风险人群,制订干预对策具有指导意义。本研究为单中心研究,研究样本量有限,统计的病例可能缺乏代表性,后期仍需开展前瞻性、多中心大样本实验进一步佐证本研究结论。