超重/肥胖结直肠癌患者血清中转录激活因子3的表达及临床意义*

刘秀良,李瑞斌,万智恒

(1.内蒙古科技大学包头医学院,内蒙古 包头 014040;2.内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院日间手术中心)

结直肠癌(colorectal cancer,CRC)是消化系统中最常见的恶性肿瘤之一,对人类健康构成严重威胁。据不完全统计,全球结直肠癌的发病率居所有恶性肿瘤的第4位,是癌症相关死亡的第2大原因[1]。随着经济的快速发展和平时生活方式的改变,结直肠癌的发病率呈现逐年上升的趋势。由于结直肠癌的早期症状不明显,大多数患者在确诊时已进入晚期,治疗效果往往不尽如人意。结直肠癌的治疗方式主要以手术、化疗和放疗为主[2],预防治疗后复发和远端转移是结直肠癌治疗的难点和重点[3]。因此,早期发现和早期诊断对提高结直肠癌患者的5年生存率具有重要意义。目前已经明确,血清肿瘤标志物在癌症的辅助诊断、疾病评估中发挥至关重要的作用,积极寻找有助于结直肠癌诊断和预测治疗后复发及远端转移的分子标志物是当前研究的热点,这对结直肠癌的早期诊断和个体化治疗具有重要的临床价值。

激活转录因子3 (activating transcription factor 3,ATF3)是ATF/cAMP反应元件结合家族的成员之一[4]。ATF3可以通过其亮氨酸拉链结构域与蛋白质相互作用,并通过其转录活性调节细胞功能[5]。ATF3在正常细胞中低水平表达,促进细胞的凋亡和增殖,而在肿瘤组织中其通常被认为是癌基因或肿瘤抑制因子[6]。国内外研究发现,ATF3在许多人类实体瘤中高表达,与肿瘤的发生、发展和转移密切相关[7]。此外,研究表明,ATF3是一种脂肪因子,在肥胖和代谢性疾病中起着关键作用[8-9]。本研究通过观察超重/肥胖结直肠癌患者与健康人群血清中ATF3的表达差异,旨在探讨其在超重/肥胖结直肠癌患者的临床诊断价值及其与临床病理特征的关系。

1 对象与方法

1.1研究对象 选取内蒙古科技大学包头医学院第一附属医院收治的结直肠癌患者34例,其中升结肠癌11例、乙状结肠癌10例、直肠癌13例。所有患者经病理结果证实为结直肠癌。体质量指数(body mass index,BMI)得分是通过将个人体质量(公斤)除以个人身高(米)的平方进行计算得出。排除标准:BMI<18 kg/m2;患有急性炎症性疾病或其他恶性肿瘤。对照组为本院门诊体检中心健康体检人员24例。将患者分为正常体质量的结直肠癌患者(18 kg/m2

1.2研究方法

1.2.1主要试剂与仪器 ELISA检测试剂盒购自酶联生物科技有限公司(中国上海),低速自动平衡离心机购自湘仪离心机仪器有限公司(中国长沙),全自动酶联免疫检测分析仪购自Thermo Scientific公司(美国)。

1.2.2血液样本的采集和处理 所有结直肠癌患者的外周静脉血在手术前隔夜禁食后采集,健康体检人员的外周静脉血在空腹条件下采集。采集后立即将血液样本放入离心机中,以3 000 r/min离心5 min,淡黄色的上清液即为血清,做好标记后将其放在-80 ℃冰箱中保存,直到进行检测。

1.2.3酶联免疫吸附实验检测血清中ATF3基因的表达 采用固相夹心法酶联免疫吸附实验测定血清中ATF3的浓度,严格按照试剂盒说明书操作。该试剂盒ATF3的板内变异系数和板间变异系数均<10%。

2 结果

2.1健康体检人员和结直肠癌患者临床资料比较 健康体检人员24例,其中男性13例,女性11例,平均年龄42岁(22～80岁),身高(168.83±6.53)cm,体质量(72.33±12.97)kg,BMI(25.32±4.05)kg/m2,均无基础疾病;结直肠癌患者34例,其中男性26例,女性8例,平均年龄64岁(43～85岁),身高(167.10±5.46)cm,体质量(65.29±8.60)kg,BMI(23.39±2.79)kg/m2,其中8例有高血压,3例有糖尿病。健康体检人员和结直肠癌患者之间的性别、年龄、体质量、BMI、基础疾病相比,差异具有统计学意义(P<0.05),两组之间身高差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 健康体检人员与结直肠癌患者一般资料

2.2健康体检人员和结直肠癌患者血清ATF3表达水平比较 从总体上来看,健康体检人员的血清ATF3水平(181.042 5 ng/mL)和结直肠癌患者的血清ATF3水平(331.308 5 ng/mL)相比,差异无统计学意义(P>0.05)。正常体质量人群中,结直肠癌患者的血清ATF3水平(311.692 7 ng/mL)与健康体检人员的血清ATF3水平(209.322 0 ng/mL)之间差异无统计学意义(P>0.05)。超重/肥胖人群中,结直肠癌患者的血清ATF3水平(445.080 2 ng/mL)明显高于健康体检人员(124.483 6 ng/mL),差异具有统计学意义(P<0.05)。见表2、图1。

图1 肥胖或非肥胖的健康体检人员和结直肠癌患者血清ATF3的表达水平

表2 肥胖或非肥胖的健康体检人员和结直肠癌患者血清ATF3的表达水平

2.3结直肠癌患者血清ATF3水平与临床病理特征的关系 从癌肿位置来看,正常体质量的结直肠癌患者不同癌肿位置之间的血清ATF3表达水平没有显著性差异(P>0.05),超重/肥胖的直肠癌患者的血清ATF3(540.807 7 ng/mL)显著高于超重/肥胖的乙状结肠癌患者的血清ATF3(173.697 6)水平,差异具有统计学意义(P<0.05)。从病理分期来看,超重/肥胖的结直肠癌Ⅱ期与超重/肥胖的结直肠癌Ⅰ期相比,血清ATF3表达水平差异具有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 肥胖或非肥胖的结直肠癌患者血清ATF3水平与临床病理特征的关系

2.4超重/肥胖结直肠癌患者ATF3与CEA的ROC曲线 绘制超重/肥胖结直肠癌患者及相同例数的健康体检人员血清ATF3和CEA的相对表达水平的ROC曲线,评估ATF3在早期诊断超重/肥胖结直肠癌患者中的价值,结果显示,ATF3的曲线下面积为0.752 1(95%CI:0.604 4-0.899 8),高于CEA的AUC 0.719 0(95%CI;0.569 2-0.868 8),表明在超重/肥胖结直肠癌患者的诊断中,ATF3的诊断效能高于CEA。见图2。

图2 ATF3、CEA在超重/肥胖结直肠癌患者和健康体检人员相对表达量的ROC曲线

3 讨论

近年来,随着人口老龄化、生活方式和饮食习惯的改变、动物脂肪和高蛋白摄入过量、膳食纤维摄入不足,中国地区结直肠癌发病率明显上升。手术切除仍然是结直肠癌的主要治疗方法。早期发现和诊断是提高疗效和预后的关键。目前,临床诊断结直肠癌主要依靠肠镜检查和病理检查。肿瘤标志物的检测相较于上述两种检查而言,主要优势在于其具有非侵入性和无痛的特点[10],在结直肠癌的早期筛查和诊断中受到越来越多的关注。因此,寻找特异性的肿瘤标志物对结直肠癌的早期诊断尤为重要。

ATF3在各种肿瘤的免疫动态平衡、调节葡萄糖和脂肪组织以及细胞增殖和转移等方面发挥着重要作用[4]。根据癌变组织不同,ATF3可能具有癌基因和肿瘤抑制基因的双重作用。在结肠癌中,ATF3的作用是极具争议的。Yan等[11]的研究表明,与邻近正常组织相比,ATF3在人结直肠癌组织中的表达显著增加,而Hackl等[12]的研究则表明,与周围的正常组织相比,ATF3在人结肠癌标本中的表达较低。值得关注的是,两项研究中的标本取自不同国家的人种,这种完全相反的结果可能与人种和地域差异有关。Wu等[13]的实验显示,在结肠癌细胞中,通过表达ATF3能增加该细胞的体外迁移和侵袭能力。此外,有报道ATF3还与脂肪细胞分化相关,它可降低PPARγ的mRNA水平,从而抑制脂肪细胞的分化[14],并在脂肪细胞缺氧调节线粒体功能障碍中发挥重要作用[15]。近年来,有研究发现结直肠癌患者的血清ATF3升高,ATF3升高是结直肠癌重要的独立危险因素[16]。本研究结果显示,结直肠癌患者与健康体检人员的血清ATF3水平没有显著性差异。但超重/肥胖结直肠癌患者与超重/肥胖健康体检人员的血清ATF3水平差异具有统计学意义,其可能原因是ATF3在脂肪细胞分化中发挥作用,使得多余的脂质不能充分储存在白色脂肪细胞中,从而诱发肥胖及其相关的代谢紊乱。这也间接证明在超重/肥胖人群中采用ATF3作为筛查结直肠癌的分子标志物具有一定意义。

另外,本研究评价了结直肠癌患者血清ATF3的相对表达水平与临床病理特征的关系。根据肿瘤所处的位置,将结直肠癌分为右半结肠癌、横结肠癌、左半结肠癌、乙状结肠癌、直肠癌。根据AJCC第8版结直肠癌TNM分期,肿瘤分为0期、Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期。结果显示超重/肥胖结直肠癌患者中,不同部位和不同分期的肿瘤组织与血清ATF3的相对表达水平差异具有统计学意义,这提示ATF3在超重/肥胖结直肠癌的发生发展过程中起着重要意义。

本研究也存在诸多不足,诸如选取的研究对象均来自同一家医院,可能会因医疗技术手段等实际情况的限制导致选择偏倚的情况发生;因为时间关系没有对肿瘤患者的术后及预后情况进行长期随访,没有完成ATF3基因表达与结直肠癌患者的预后相关分析,同时也没有进一步从分子机制上去探索ATF3基因在结直肠癌的发生发展过程中的意义。这些需在后期加大样本数量、进行多中心研究加以改进,并在此基础上进行更深入研究。

综上所述,本研究探讨了ATF3在超重/肥胖结直肠患者血清中的表达及其与临床病理特征的关系。根据结果推测超重/肥胖人群中血清ATF3的高表达可能使其患结直肠癌的几率增加,并且血清ATF3表达水平与肿瘤的部位和分期具有相关性。ATF3可作为超重/肥胖人群用来筛查结直肠癌的潜在血清诊断标志物。然而,考虑到本研究的样本量有限,其结果仅作为临床参考,必须在更大的样本和其他种族人群中进行进一步的研究。此外,ATF3促进超重/肥胖结直肠癌患者发生发展的具体分子机制也有待进一步研究。