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论著
血清肿瘤标志物与矽肺疾病严重程度的关系
中华检验医学杂志, 2017,40(07): 515-519. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-9158.2017.07.009
摘要
目的

分析矽肺患者血清肿瘤标志物的水平及与疾病严重程度的关系。

方法

回顾性研究,选择2012年1月至2015年12月在南京市胸科医院收治矽肺患者160例,另选择健康志愿者160名作为对照组。化学免疫发光法检测血清和肺泡灌洗液中肿瘤标志物的含量,同时检测患者肺功能参数、血气分析和血清乳酸脱氢酶(LDH)含量。免疫组化染色检测1例矽肺患者肺组织中糖链抗原125(CA125)、糖链抗原19-9(CA19-9)和神经元特异性烯醇化酶(NSE)的表达。组间比较采用Student′s t检验或Mann-Whitney U检验,相关性分析采用直线相关分析。

结果

矽肺患者血清中NSE、CA125和CA19-9水平显高于健康对照组[(34.47±13.30)μg/L和(10.24±7.20)μg/L,t=20.27, P<0.000 1; (33.96±17.80)kU/L和(12.23±15.30)kU/L, t=11.71, P<0.000 1;(4.68±5.67)kU/L和(2.78±3.45)kU/L,t=3.67,P<0.002]。矽肺患者血清中CA125和CA19-9水平与第1秒用力呼出量(FVE1)、第1秒用力呼出量/用力肺活量(FVE1/FVC)、一氧化碳弥散量(Dlco)和肺总量(TLC)呈负相关(r=-0.423,P=0.001; r=-0.323,P=0.011; r=-0.479,P=0.001; r=-0.285,P=0.043)和(r=-0.324,P=0.022;r=-0.256,P=0.023;r=-0.354,P=0.013;r=-0.356,P=0.012),与血清LDH呈正相关(r=0.378,P=0.001和r=0.347,P=0.21);NSE水平与肺功能参数(Dlco和TLC)呈负相关(r=-0.374,P=0.004和r=-0.368,P=0.002),与血清LDH呈正相关(r=0.404,P=0.001)。NSE和CA19-9在肺泡灌洗液中的含量高于其在血清中的含量[(39.32±29.30)μg/L和(25.7±12.12)μg/L,t=2.15,P=0.036; (21.36±12.11)kU/L和(11.28±10.78)kU/L, t=2.64,P=0.012]。矽肺患者血清中NSE和CA19-9在大容量肺灌洗术后分别降低[(39.20±10.24)μg/L和(15.32±8.35)μg/L,t=8.02,P<0.05;(26.24±12.23 kU/L)和(18.84±5.64)kU/L,t=2.46,P<0.05]。矽肺患者肺组织中NSE和CA19-9呈阳性表达,而CA125未见阳性表达。

结论

矽肺患者血清中NSE、CA125和CA19-9的水平明显增高,通过检测血清中NSE、CA125和CA19-9的水平可以预测矽肺疾病的严重程度。(中华检验医学杂志,2017, 40:515-519)

引用本文: 方申存, 张海涛, 许斌, 等.  血清肿瘤标志物与矽肺疾病严重程度的关系 [J]. 中华检验医学杂志,2017,40( 7 ): 515-519. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1009-9158.2017.07.009
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矽肺是由于长期吸入游离二氧化硅粉尘而引起的肺组织进行性纤维化的全身性疾病。大量研究发现,二氧化硅粉尘的长期大量吸入也增加了肺癌的发病和死亡风险[1]。因此,1997年国际癌症机构将游离二氧化硅粉尘定义为致癌因子。血清肿瘤标志物常用来筛查肿瘤和监测肿瘤的复发和转移。近年研究发现,在许多良性肺部疾病中血清肿瘤标志物也常常出现异常增高,包括:慢性阻塞性肺病[2]、特发性肺纤维化[3]和肺泡蛋白沉积症[4]等。Totani等[5]报道了1例矽肺患者血清中糖链抗原199(carbohydrate antigen19-9,CA19-9)水平明显增高,且与肺纤维化程度明显相关。本研究通过分析矽肺患者和健康人血清中肿瘤标志物的表达水平差异,探讨矽肺血清肿瘤标志物与疾病严重程度的相关性。

对象与方法
一、对象

选取2012年1月至2015年12月在南京市胸科医院门诊及住院的矽肺患者160例为矽肺组(Ⅰ期60例,Ⅱ期55例,Ⅲ期45例),年龄32~76岁,平均(58±15)岁,接尘时间3~37年,平均(13±7)年。选取同期在我院体检的健康志愿者160名为对照组,年龄29~72岁,平均(56±13)岁。所选对象均为男性。排除标准:合并有慢性阻塞性肺病、结核病、肿瘤、特发性肺纤维化和肺泡蛋白沉积症等肺部慢性疾病患者。本研究经南京市胸科医院医学伦理委员会审核(批号:2016-KL-002-01),所有受试人员均已签署知情同意书。

二、方法
1.试剂与仪器:

自动肺功能检测仪购自日本Minato公司;全自动生化检测仪和血气分析仪均购自美国Opti公司;化学免疫发光分析仪购自美国BD公司;肿瘤标志物抗体均购自美国Santa Cruz生物公司。

2.肺功能检测:

采用全自动肺功能检测仪进行肺通气功能和肺弥散功能的测定,观察的相关参数包括:肺总量(total lung capacity, TLC)、一氧化碳弥散量(carbon monoxide diffusion capacity,DLco)、第1秒用力呼出量预计值百分比(forced expiratory volume in one second %,FVE1%)和第1秒用力呼出量/用力肺活量(forced expiratory volume in one second /forced vital capacity,FVE1/FVC)。

3.实验室检测:

测定患者静息状态下动脉血气分析,观察参数为氧分压(PaO2)和血氧饱和度(SaO2)。乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH),通过全自动生化检测仪分析。

4.肿瘤标志物检测:

所有检测对象均空腹采集静脉血,1 000×g 5 min离心分离血清,-80 ℃储存备用。利用纤维支气管镜获取矽肺患者右肺中叶灌洗液10 ml[6],500×g 5 min离心分离上清,-80 ℃冰箱保存。大容量全肺灌洗术(whole lung lavage,WLL)是目前治疗矽肺最常用和有效的方法[7],其中部分矽肺患者行WLL后1周再次复查了血清中的肿瘤标志物。化学免疫发光分析仪分别检测血清和肺泡灌洗液中的肿瘤标志物,包括:CEA、CA19-9、糖链抗原125(carbohydrate antigen,CA125)、鳞状细胞癌相关抗原(squamous cell carcinoma antigen,SCCAg)、神经元特异性烯醇化酶(neuronspecific enolase,NSE)、细胞角质蛋白19片段(cytokeratin 19 fragment,CYFRA 21-1)。血清肿瘤标志物的正常范围为:CEA:0~8 μg/L,CYFRA21-1:0.01~2.5 μg/L, SCC:0~3 μg/L, NSE:0~30 μg/L, CA125:0~35 kU/L, CA19-9:0~37 kU/L。

5.纤维支气管镜经支气管肺活检及免疫组织化学染色:

1例矽肺患者行纤维支气管镜经支气管肺活检(transbronchial lung biopsy,TBLB),钳夹取材5块肺组织。肺组织行10%中性福尔马林液固定、脱水、石蜡包埋、HE染色和免疫组织化学染色。

6.统计学分析:

所有数据均用±s表示,SPSS16.0统计软件分析处理,配对资料采用Wilcoxon Signed Rank检验,两组间比较采用Student′s t检验,对不符合正态分布的两组间比较采用Mann-Whitney U检验,相关性分析采用直线相关分析。以P<0.05为差异有统计学意义。

结果
一、两组血清肿瘤标志物水平比较

表1所示,矽肺患者血清中NSE、CA125和CA19-9水平明显高于健康对照组(P<0.05),而血清中CEA、SCC和CYFRA21-1水平差异无统计学意义(P>0.05)。

表1

两组血清肿瘤标志物水平比较(±s)

表1

两组血清肿瘤标志物水平比较(±s)

组别例数CEA(μg/L)NSE(μg/L)SCC(μg/L)CA125(kU/L)CA199(kU/L)CYFRA21-1(μg/L)
试验组1601.69±1.3334.47±13.304.01±2.5033.96±17.804.68±5.670.93±0.92
对照组1601.54±0.8910.24±7.204.22±2.2012.23±15.302.78±3.450.87±0.76
t 1.1920.270.8011.713.670.64
P 0.23<0.010.42<0.01<0.010.52

注:CEA为癌胚抗原,NSE为神经元特异性烯醇化酶,SCC为鳞状细胞癌相关抗原,CA125为糖链抗原125,CA199为糖链抗原199,CYFRA21-1为细胞角质蛋白19片段

二、血清肿瘤标志物与矽肺疾病严重程度相关性分析

结果如表2所示,矽肺患者血清中CA125和CA19-9水平与肺功能参数,如FVE1(r=-0.423,P=0.001和r=-0.324,P=0.022)、FVE1/FVC(r=-0.323,P=0.011和r=-0.256,P=0.023)、DLco(r=-0.479,P=0.001和r=-0.354,P=0.013)和TLC(r=-0.285,P=0.043和r=-0.356,P=0.012)呈负相关,与血清LDH呈正相关(r=0.378,P=0.001和r=0.347,P=0.21)。NSE水平与肺功能参数,如DLco(r=-0.374,P=0.004)和TLC(r=-0.368,P=0.002)呈负相关,与血清LDH呈正相关(r=0.404,P=0.001)。

表2

血清肿瘤标志物与肺功能参数和LDH相关性分析

表2

血清肿瘤标志物与肺功能参数和LDH相关性分析

项目FVE1%FVE1/FVC(%)DLcoTLCLDH
rPrPrPrPrP
CEA-0.1610.123-0.0720.548-0.3190.056-0.2540.0590.2060.098
NSE-0.1340.124-0.0070.935-0.3740.004-0.3680.0020.4040.001
CYFRA21-1-0.1540.245-0.0640.676-0.2670.065-0.0740.5860.2780.048
SCC-0.1230.3540.0170.856-0.0540.6890.0390.7890.8980.269
CA125-0.4230.001-0.3230.011-0.4790.001-0.2850.0430.3780.001
CA19-9-0.3240.022-0.2560.023-0.3540.013-0.3560.0120.3470.021

注:CEA为癌胚抗原,NSE为神经元特异性烯醇化酶,SCC为鳞状细胞癌相关抗原,CA125为糖链抗原125,CA199为糖链抗原199,CYFRA21-1为细胞角质蛋白19片段,FVE1%为第1秒用力呼出量预计值百分比,FVC为用力肺活量,DLco为一氧化碳弥散量,TLC为肺总量,LDH为乳酸脱氢酶

三、矽肺患者血清和灌洗液中肿瘤标志物比较

本研究对部分矽肺患者的血清和肺泡灌洗液中肿瘤标志物同时进行检测,如表3所示,NSE和CA19-9在肺泡灌洗液中的含量明显高于其在血清中的含量(P<0.05),CEA、SCC、CYFRA21-1和CA125在肺泡灌洗液和血清中含量均无明显统计学差异(P>0.05)。

表3

血清和灌洗液中肿瘤标志物比较(±s)

表3

血清和灌洗液中肿瘤标志物比较(±s)

组别CEA(μg/L)NSE(μg/L)CYFRA21-1(μg/L)SCC(μg/L)CA125(kU/L)CA199(kU/L)
血清2.20±1.1825.70±12.123.91±1.610.37±0.2214.22±13.5111.28±10.78
灌洗液2.07±1.2739.32±29.34.42±2.740.23±0.3317.27±12.2121.36±12.11
t0.362.150.751.660.722.64
P0.710.040.460.110.480.01

注:CEA为癌胚抗原,NSE为神经元特异性烯醇化酶,SCC为鳞状细胞癌相关抗原,CA125为糖链抗原125,CA199为糖链抗原199,CYFRA21-1为细胞角质蛋白19片段;CEA和NSE为25份,CYFRA21-1和SCC为22份,CA125和CA199为18份

四、大容量全肺灌洗术前后血清肿瘤标志物的变化

矽肺患者行大容量全肺灌洗术后,症状明显缓解,PaO2明显升高,血清LDH明显降低,提示疾病严重程度明显降低。同时,矽肺患者血清中NSE和CA19-9水平也在WLL后明显降低(P<0.05),而血清中CA125在灌洗前后无明显变化(P>0.05),见表4

表4

大容量全肺灌洗术前后血清肿瘤标志物的变化

表4

大容量全肺灌洗术前后血清肿瘤标志物的变化

组别份数NSE(μg/L)CA125(kU/L)CA19-9(kU/L)LDH(U/ml)PaO2(mmHg)
灌洗前2039.2±10.2432.42±20.3226.24±12.23209.82±66.1485.25±9.32
灌洗后2015.32±8.3525.24±13.3518.84±5.64163.25±45.2492.68±5.62
t 8.021.322.462.603.05
P <0.010.070.04<0.010.04

注:NSE为神经元特异性烯醇化酶,CA125为糖链抗原125,CA19-9为糖链抗原199,LDH为乳酸脱氢酶;1 mmHg=0.133 kPa五、肺组织免疫组织化学染色

1例矽肺患者行纤维支气管镜经支气管肺活检,该患者血清和灌洗液中NSE分别为56 μg/L和95 μg/L,CA125分别为14 kU/L和10 kU/L,CA19-9分别为18 kU/L和38 kU/L。肺组织免疫组化染色结果见图1,肺组织中NSE和CA19-9呈阳性表达,而CA125未见阳性表达。

图1
矽肺患者肺组织免疫组化染色

注:A图示神经元特异性烯醇化酶阳性表达(×400),B图示糖链抗原199阳性表达(×400)

图1
矽肺患者肺组织免疫组化染色
讨论

血清肿瘤标志物被广泛应用于肿瘤的筛查、诊断和疗效监测,如CEA、CYRA21-1、NSE、CA125和CA19-9对肺癌的诊断和预后判断有重要的临床价值。大量临床研究表明,部分肿瘤标志物在肺部良性疾病中也明显升高,并具有一定的临床意义。如:血清CEA和CA19-9在慢性阻塞性肺病中明显增高,并与疾病的分级、激素治疗和并发症明显相关[2]。血清CEA、SCC和NSE在肺泡蛋白沉积症中可预测疾病的严重程度[4]。但是血清肿瘤标志物在矽肺中的临床意义尚不清楚。

矽肺纤维化发展过程中伴随着肺通气功能和弥散功能进行性下降,血清LDH水平进行性增高,所以肺功能参数和血清LDH水平可以反映疾病的严重程度[8,9]。本研究发现,血清肿瘤标志物如NSE、CA125和CA19-9在矽肺患者中明显升高,且与肺功能参数呈负相关,与LDH水平呈正相关。由此可见,血清NSE、CA125和CA19-9与矽肺的疾病严重程度相关。矽肺患者经大容量全肺灌洗术治疗后,病情好转,PaO2明显增高和LDH降低,血清NSE和CA19-9也随之下降,这进一步佐证了血清肿瘤标志物与矽肺严重程度的相关性。

Totani等[5]报道了1例矽肺患者血清CA19-9水平异常增高,且CA19-9的变化趋势与肺纤维化程度的变化相一致。这与本研究结果相一致,但具体机制尚不清楚。矽肺的病理特征表现为肺内纤维化结节的形成和肺泡上皮细胞的过度增生。Shimizu等[10]研究表明CA19-9可能是肺纤维化进展的一个临床标志,免疫组化染色发现其主要表达在再生的肺泡上皮细胞中。本研究中进行免疫组化析的标本是取自1例确诊的Ⅲ期矽肺,肺活检病理也证实是矽肺,排除了恶性肿瘤。该患者血清中肿瘤标志物虽增高,但通过2年的随访排除了并发肿瘤的可能。免疫组化证明肺泡上皮细胞内见大量阳性表达的CA19-9。可见,血清CA19-9增高可能来源于肺组织。肺泡灌洗液中CA19-9明显高于血清水平,大容量肺灌洗术后,血清中CA19-9水平随之下降,进一步证实了血清中CA19-9可能是由肺组织产生并释放入血。

NSE是由神经内分泌细胞分泌的一种生物活性肽,主要分布在脑组织和神经组织中,血清中含量极低。Elizegi等[11]通过矽肺动物模型研究发现神经内分泌细胞及其分泌的多肽类物质在矽肺的肺组织中明显升高。免疫组化提示该患者的肺组织中存在NSE大量表达。因此,我们推测矽肺患者血清中NSE水平增高可能是由于肺内增生的神经内分泌细胞分泌进入血液循环中所致。

本研究显示,矽肺血清中CA125明显升高,并与疾病严重性相关。但WLL前后血清中CA125含量无明显变化,肺组织免疫组化也未见到CA125阳性表达,这均提示血清中CA125可能并非来源于肺组织。大量研究表明,血清CA125水平与炎症反应密切相关,在多种肺部炎症性疾病中均观察到CA125水平升高,包括:肺部感染[12]、肺结核[13]、胸膜炎[14]和肺纤维化[15]等。矽肺早期表现为急性肺泡炎,晚期表现为肺部慢性炎症和纤维化,炎症反应一直伴随着矽肺的发生和发展[16]。由此可推测,矽肺血清中CA125水平增高可能与肺部炎症反应密切相关。

综上所述,矽肺血清NSE、CA125和CA19-9明显增高,与疾病严重程度相关,可以预测疾病的进展。通过抑制肺内组织增生和炎症反应可能为控制矽肺的进展提供新思路。

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关键词
主题词
矽肺
肿瘤标记,生物学
CA-125抗原
CA-19-9抗原