血清学标志物与结直肠癌相关性研究进展

Research Progress on the Correlation between Serological Markers and Colorectal Cancer

摘要: 癌症早已成为影响人类健康和生活不可忽视的原因。结直肠癌(Colorectal Cancer, CRC)作为消化道最常见肿瘤之一，其发病率和死亡率近年来均保持上升趋势。结直肠癌早期无明显症状并且发病过程漫长，大多患者诊断时已中晚期，因其临床病理分期分型差，恶性程度高，总体生存期不佳。如能早期发现并及时采取相关治疗可提高患者预后。目前研究表明，血清生物标志物可作为监测和早期诊断结直肠癌的有效工具。本文就结直肠癌相关血清生物学指标进行综述，以期为临床提供参考。

Abstract: Cancer has already been a non-negligible cause affecting human health and life. Colorectal cancer (CRC) is one of the most common tumors of digestive tract, and its incidence rate and mortality rate have been on the rise in recent years. The early stage of colorectal cancer is asymptomatic and the course of disease is long. Most patients are diagnosed in the middle and late stage. Due to its poor clinicopathological staging and classification, high degree of malignancy, and poor overall survival time, early detection and timely treatment can improve the prognosis of patients. Current studies have shown that serum biomarkers can be used as effective tools for monitoring and early diagnosis of CRC. This article reviews the serum biological indexes related to colorectal cancer in order to pro-vide reference for clinical practice.

1. 引言

在世界范围内，癌症作为人类首要死亡原因和提高预期寿命的重要阻碍越发威胁人类健康。其中结直肠癌发病率与死亡率分别位于第三位和第二位 [1] 。纵观国内，2018中国癌症统计报告指出，我国已经成为全世界范围结直肠癌每年新发和死亡病例数最多的国家 [2] 。目前临床上对于结直肠癌的诊断筛查常规方法有粪便隐血实验、影像学检查、消化内镜检查等相关检测。对于结直肠癌的治疗则包括手术治疗、化学治疗、放射治疗、生物靶向治疗、免疫治疗等治疗方式。其中外科根治性手术仍是最重要治疗方法，而生物靶向、免疫治疗则成为近年新兴治疗手段 [3] 。

随着研究的不断深入，越来越多学者发现炎症细胞、相关肿瘤标志物、凝血纤溶产物水平等相关血清生物标志物与结直肠癌临床病理分期分型、浸润程度、淋巴转移等生物学行为及预后情况密切相关，由此为免疫治疗提供新方向，有望打破传统治疗理念，使得相关血清标志物在肿瘤诊治中备受瞩目。因此可通过术前对相关血清标志物的检测，对结直肠癌患者进行早诊早筛，指导相关治疗，预测疾病预后 [4] [5] [6] [7] 。近年以中性粒细胞与淋巴细胞比值(Neutrophil-to-Lymphocyte Ratio, NLR)，术前血小板与淋巴细胞比值(Platelet-to-Lymphocyte Ratio, PLR)，癌胚抗原(Carcinoembryonic Antigen, CEA)，血浆D-二聚体水平等相关血清标志物为主的研究取得一定成果。本文综合整理国内外相关文献，拟从上述指标与结直肠癌研究进展予以综述。

2. 炎症细胞与结直肠癌相关性

炎症反应与肿瘤关系是一个很早就被学者们研究的话题，早在19世纪就有学者发现肿瘤与炎症有关。同期，研究者发现肿瘤组织中炎性细胞浸润这一现象，自此炎症与肿瘤相关性这一问题逐渐出现在人们视野，这些发现在肿瘤增殖、治疗及预后方面有深刻意义。随着研究的进一步深入，有研究者发现在肿瘤中的炎症细胞和细胞因子可能会加速肿瘤的转化，而并非产生相对有效的宿主抗肿瘤反应 [8] 。越来越多研究证实，肿瘤相关的全身炎症反应是肿瘤进展的关键指标之一 [9] 。更有研究认为：在结直肠癌患者中，肿瘤细胞释放炎性介质之后，这些介质将促进肿瘤细胞的增殖和迁移，所以炎性指标可能预示着肿瘤分期 [10] 。不仅如此，一项纳入了40,599例患者的Meta分析 [11] 与一项美国多中心的回顾性研究 [12] 同样证实炎性细胞标志物与肿瘤患者预后有关。由此可见，炎症细胞在结直肠癌发生发展及预后等多方面相关联。其中，以中性粒细胞–淋巴细胞比率(NLR)、血小板–淋巴细胞比率(PLR)为代表的相关血清学生物标志物因其方便获得及检测经济、性价比高等原因成为近年来研究热点话题。

2.1. NLR

NLR为中性粒细胞与淋巴细胞计数比率，关于NLR对结直肠癌具体影响机制说法不一，其中被广泛接受的学说指出：中性粒细胞作为白细胞重要组成成分，其中存在于肿瘤组织中的中性粒细胞称肿瘤相关的中性粒细胞(Tumor-Associated Neutrophils, TANs) [13] 。肿瘤细胞释放相关细胞因子首先促进TANs进一步增殖，进而产生活性氧(ROS)毁坏DNA结构，从而引起肿瘤无限增殖。其次，TANs还可以释放大量细胞效应分子如血管内皮生长因子(VEGF)调控肿瘤血管生成、生长和转移，从而诱导肿瘤细胞的增殖、侵袭及转移 [14] 。Fridlender ZG等 [15] 研究也证实了以上结论。而淋巴细胞作为NLR另一组成部分，作为机体正常免疫系统内重要免疫细胞，通过细胞免疫产生相应细胞因子干扰素(IFN)-γ、肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素-2 (IL-2)等产物进而发挥抗肿瘤效应，抑制肿瘤细胞进一步增殖与转移 [16] [17] 。因此可以推测，当血清NLR增高时，即中性粒细胞增多，淋巴细胞减少，可能表示体内促瘤与抑瘤系统失去平衡，造成肿瘤进一步增殖与转移而导致预后不佳。越来越多学者经过大量临床研究后验证了这一推测。例如Mazaki J等 [18] 对接受根治性手术的357名结直肠癌患者进行回顾性分析，以术前NLR水平分组，结果表明高NLR组与低NLR组相比更容易发生淋巴结转移，而低NLR组患者的5年总生存期(OS)与无复发生存期(RFS)均高于高NLR组，且差异具有统计学意义，因此其认为NLR是晚期结肠癌患者重要的预后影响因素(P < 0.05)。赵贺等 [19] 选取CRC患者NLR、PLR在内的相关研究指标，同时选取同等健康体检患者作为对照组，以受试者工作特征曲线(ROC)确定相关指标对CRC患者预后判断的最佳截断值，结果显示指标越高的患者病理分期分型越差，死亡率越高，预后越差。Kang Y等 [20] 以783例结直肠癌患者作为研究对象并将1232名年龄匹配的非肿瘤患者作为对照，比较两组患者术前血清NLR等标志物水平，发现直肠癌患者的NLR水平显著高于对照组，高NLR组与临床病理特征中T的分期(P = 0.048)和肿瘤大小(P = 0.004)相关，有明显统计学意义。毛富巍等 [21] 研究综合NLR、PLR白细胞与淋巴细胞的比值(Ratio of White Blood Cell to Lymphocyte, WLR)及单核细胞与淋巴细胞比值(Ratio of Monocyte to Lymphocyte, MLR)等指标截断值来构建炎症标志物评分(Systemic Inflammatory Marker Score, SIMS)，满足NLR > 3.04、PLR > 155.26、WLR > 4.38、MLR > 0.358上述指标一个记作1分，结果显示，SIMS评分为3分和与4分是CRC患者预后的独立危险因素(P均<0.05)。大多数文章仅围绕术前NLR水平展开研究，对于其术前术后指标动态监测的研究却较少。Yasui等 [22] 研究者则根据术前术后NLR水平将568名CRC患者分为三组：术前低组、术前高术后低组、持续升高组，结果表明前两组患者的预后优于第三组。这一结论为进一步研究提供了方向，使得越来越多学者开始动态关注术前术后NLR水平，希望从这一方向获得新的研究结果。

2.2. PLR

PLR为血小板与淋巴细胞比率，是反映血小板和淋巴细胞计数变化的相关标志物。其中血小板最为熟知的作用是作为止血和血栓形成的重要物质，事实上血小板不仅与凝血途径的激活有关，还参与了炎症反应。随后研究发现血小板数目的增加预示患者患有肿瘤概率增加，特别是对结直肠癌和肺癌的预测尤为敏感 [23] 。在早期研究中，血小板已被证实可加速肿瘤细胞的发展与转移。肿瘤细胞一方面诱导血小板聚集，另一方面，浸润到肿瘤微环境中的血小板也可直接与肿瘤细胞产生相互作用 [24] 。此外，血小板还可协助肿瘤逃避免疫监视从而避免被破坏 [25] 。这些研究让我们对血小板的作用有了更深入认识。对于其另一组分淋巴细胞而言，它与机体免疫作用在上文中已经提及，所以当机体的PLR水平增加时，即血小板数目增多，淋巴细胞数目下降，可能表明机体的免疫稳态被破坏，肿瘤转移的风险可能增加，提示预后不良 [26] 。杨战锋等 [27] 研究者发现，术前高水平的PLR是行根治性手术结直肠癌患者的独立预后因素。有意思的是，也有学者 [28] 发现PLR升高仅与左半结肠癌患者预后相关，却与右半结肠癌患者预后无关。还有部分研究者联合其他指标认为PLR与结直肠癌病理特征方面相关。其中Yang Q等 [29] 研究发现，血清NLR、PLR结合淀粉样蛋白A (SAA)可有效预测结直肠癌分期，对临床治疗有一定的辅助功能。李东等 [30] 研究证实结合NLR的PLR评分与结直肠癌患者的肿瘤浸润程度、肿瘤直径、TNM分期、Dukes分期和远处转移呈现正相关，术前NLR-PLR评分是评估结直肠癌患者预后的独立危险因素且评分越高的患者平均生存期则越短。当然对于预后结果的研究也有不同观点，一项包含4001名结直肠癌患者的Meta分析指出：在CRC患者中，PLR升高与OS差有关，但与DFS无关，其次高PLR仅是行根治术后的患者的预后因素，不是非手术治疗的患者的预后因素。这项研究还指出：PLR升高与肿瘤分化差、T分期和复发有关 [31] 。这一点与前文所述研究者研究结果一致。

3. CEA与结直肠癌相关性

肿瘤标志物是一种特异存在于肿瘤细胞或由肿瘤细胞异常产生的物质，也有可能是机体对肿瘤的刺激反应从而产生的相关效应产物。可存在于机体细胞、组织、体液等环境中，被检测出异常升高可提示肿瘤细胞的增殖分化。在对于结直肠癌早筛早诊以及预后监测等方面有重要意义 [32] 。临床上与结直肠癌相关的常用肿瘤标志物有癌胚抗原(Carcinoembryonic Antigen, CEA)、糖类抗原(Carbohydrate Antigen, CA)等。早期就有研究表明CEA是表达在胎儿组织和成年人肿瘤组织中的一类蛋白，在不同肿瘤中都有表达，在结直肠癌中更为明显 [33] 。因此CEA是结直肠癌最重要肿瘤标志物。一项纳入了2281名受试者的病例对照研究中，观察到病例组相比对照组CEA水平明显升高，且CEA敏感性高于同期检测的其他肿瘤标志物 [34] 。也有研究指出CEA联合其他生物标志物在结直肠癌患者诊断及预后方面敏感性及特异性更高。结直肠癌生物标志物联合检测的研究已成为国内外的研究热门，但其组合方式暂时没有统一标准。一项选取NLR、PLR联合CEA诊断结直肠癌患者的回顾性研究表明：即使对于早期CRC患者，上述三种生物学指标联合检测也可显著提高诊断效能 [35] 。除了上述提及CEA在诊断方面的重要作用，学者发现术前CEA水平在评估结直肠癌患者预后方面相关 [36] 。Becerra A Z等 [37] 证实这一论点，其研究显示与CEA水平正常的患者相比，CEA水平升高的患者死亡风险升高了62% (HR 1.62，95% CI 1.53~1.74)，认为术前CEA水平是所有阶段总生存期的独立预测因素。这与Ming-Sheng F等 [38] 研究者的研究结果一致。也有学者通过术前术后连续监测CEA水平变化展开研究。Fenqi D等 [39] 证实术后早期CEA是II期CRC患者预后优于T分期和术前CEA的生物标志物，有可能成为指导II期CRC患者预后和治疗的独立危险因素。另有研究报道 [40] 术后CEA升高与II~III期CRC患者的不良预后相关。还有研究者联合多种肿瘤标志物观察其与CRC关联，如Lakemeyer L等 [41] 回顾性分析术前CEA联合CA19-9对于结直肠癌诊断和预后的价值，发现二者均升高的患者的5年生存期及5年无复发生存期明显缩短，认为术前联合测量CEA和CA19-9可用作预后判断指标。因此CEA水平可作为CRC患者诊断、进展及预后的有效预测指标。

4. D-二聚体水平与结直肠癌相关性

D-二聚体作为一种可溶性纤维蛋白降解产物 [42] ，早期主要应用于诊断高凝性血液系统疾病和动静脉血栓栓塞 [43] 。D-二聚体水平升高是产生血栓的高危因素 [44] 。表示机体内活动血栓形成，具有高灵敏度及特异度，是临床上用于反应凝血与纤溶系统异常的常用指标。恶性肿瘤患者由于某些原因使得自身血液处于高凝状态，进而激活凝血及纤溶系统，导致D-二聚体增高。研究表明机体的持续高凝状态在肿瘤的生长和转移中有极大的影响 [45] 。对于结直肠癌患者，刘应超 [46] 、梁等 [47] 通过回顾性病例对照研究均发现病例组D-二聚体水平升高，推测其可能有助于临床诊断。随着研究深入开展，也有学者发现D-二聚体水平与结直肠癌病理特征存在一定关联。一项纳入165例结直肠癌患者的前瞻性研究发现：D-二聚体与CRC患者肿瘤的浸润深度，有无淋巴结转移，有无远处转移等多个病理特征中有关，且与T分期的升高呈正相关(P均<0.05) [48] 。更有研究发现D-二聚体水平在CRC转移复发及预后方面明显相关。张成大等 [49] 通过一项回顾性病例对照研究，发现D-二聚体水平与肿瘤分布和肿瘤大小无关(P > 0.05)，而与肿瘤分期(F = 120.500，P < 0.001)和是否转移 (t = 2.356，P = 0.020)有关，术后复发转移组D-二聚体水平明显高于未复发或转移患者，并且有统计学差异(t = 6.282，P < 0.001)，相关性分析结果显示，D-二聚体水平与生存率呈负相关(r = −0.59，P < 0.001)。由此认为术前D-二聚体水平可预测结直肠癌病理分期，而术后D-二聚体水平则对结直肠癌复发转移有监测作用。芦婷婷等 [50] 通过对308例行根治性手术的CRC患者进行随访，发现术前D-二聚体水平与患者年龄、肿瘤部位、大小、分化程度相关(P < 0.05)，是影响CRC总生存期的独立因素(校正后HR = 1.87，95% CI：1.20~2.92，P < 0.01)。一项meta分析认为结直肠癌患者的D-二聚体升高与总生存期缩短相关 [51] 。因此可以认为D-二聚体水平与结直肠癌密切相关，可以作为临床诊断、评估结直肠癌生物学行为及预后监测的可靠指标。

5. 小结、思考及展望

综上，本文重点梳理了国内外近年NLR，PLR，CEA，D-二聚体水平等热点血清生物标志物与结直肠癌的潜在关联相关文献，大量研究证明，上述血清标志物在结直肠癌临床筛查诊断、病理特征、预后评估等多方面存在相关性，具有研究潜力与价值。

但仍然存在诸多疑惑值得深思：第一，目前炎症反应与肿瘤的关系具体机制仍不明确，现存指标未必可评估真实情况。其次，当下相关研究多为单中心回顾性研究，且样本容量较小，关于炎性标志物相关截断值缺乏统一标准。再次，部分研究没有排除感染、血液系统疾病等可能造成炎细胞指标异常的情况，因此存在一定偏倚。CEA作为最常见的肿瘤标志物之一，在临床中应用广泛，但同一肿瘤可以分泌不同种类肿瘤标志物，不同的肿瘤也可分泌相同的肿瘤标志物，其升高临界阈值各研究间存在差异，造成CEA敏感度和特异性受限，现有标准阳性检出率低。对于D-二聚体，其浓度水平可能受疾病等多种因素影响，灵敏度及特异度受限，与结直肠癌相关具体研究机制不明确，大多研究属于临床观察性研究，其正常参考值是否适用于肿瘤患者仍需进一步研究。

因此在未来的研究中，需要更多大规模、多中心、前瞻性的基础及临床研究，继续探索相关分子和基因层面机制与结直肠癌的关系、制定相关标志物的截断值、寻找新的高敏高特异度的标志物、多种血清学标志物联合检测等有望成为新的突破口，为结直肠癌临床诊治提供更有力手段，使更多患者获益。

NOTES

^*通讯作者。