血清多项肿瘤标志物联合检测在结直肠癌早期诊断中的价值

The Value of Combined Detection of Multiple Serum Tumor Markers in the Early Diagnosis of Colorectal Cancer

摘要: 目的：探讨血清肿瘤标志物癌胚抗原(CEA)、糖类抗原199 (CA199)、糖类抗原724 (CA724)联合检测在结直肠癌诊断中的价值。方法：选取2023年1月至2024年12月期间于北华大学附属医院首次诊治的结直肠癌患者50例作为观察组，另选取同期结直肠良性病变患者50例作为对照组。检测并比较两组患者血清CEA、CA199、CA724水平。由于数据呈偏态分布，以中位数(四分位数间距)描述，组间比较采用Mann-Whitney U检验。分析上述指标单独与联合检测对结直肠癌的诊断效能。结果：观察组血清CEA、CA199、CA724水平中位数均显著高于对照组。多因素Logistic回归分析显示，血清CEA、CA199、CA724水平升高均是发生结直肠癌的独立危险因素(均P < 0.05)，其中CA724的预测能力最强(OR = 1.24, 95% CI: 1.10~1.40)。联合检测的敏感度(91.11%)和AUC值(0.941)均显著高于任一单项检测。结论：血清CEA、CA199、CA724均可作为诊断结直肠癌的辅助生物学指标，三者联合检测可显著提高诊断敏感度，对结直肠癌高危人群的筛查具有一定意义。

Abstract: Objective: To evaluate the diagnostic value of the combined detection of serum tumor markers carcinoembryonic antigen (CEA), carbohydrate antigen 199 (CA199), and carbohydrate antigen 724 (CA724) in colorectal cancer (CRC). Methods: A total of 50 patients with initially diagnosed CRC at the Affiliated Hospital of Beihua University from January 2023 to December 2024 were enrolled as the observation group, along with 50 patients with benign colorectal lesions during the same period as the control group. Serum levels of CEA, CA199, and CA724 were measured and compared between the two groups. As the data were skewed, they were described using the median (interquartile range), and the Mann-Whitney U test was used for group comparisons. The diagnostic efficacy of individual and combined detection for CRC was analyzed. Results: The median levels of serum CEA, CA199, and CA724 in the observation group were significantly higher than those in the control group. Multivariate Logistic regression analysis identified elevated serum CEA, CA199, and CA724 as independent risk factors for CRC (all P < 0.05), with CA724 demonstrating the strongest predictive capability (OR = 1.24, 95% CI: 1.10~1.40). The combined detection showed significantly higher sensitivity (91.11%) and a larger area under the curve (AUC = 0.941) than any single marker alone. Conclusion: Serum CEA, CA199, and CA724 can serve as auxiliary biological indicators for diagnosing CRC. Their combined detection significantly improves diagnostic sensitivity and holds potential value for screening high-risk populations.

1. 引言

结直肠癌目前是全球第三大常见癌症，也是癌症相关死亡的第二大原因[1]，其导致的疾病负担严重，已成为全球重大公共卫生问题。2020年中国结直肠癌标化发病率和标化死亡率分别为23.9/10万和12.0/10万，分别位居所有恶性肿 瘤发病率与死亡率的第二和第五位[2]，早期的诊断对减少肿瘤的死亡率具有重大意义。血清肿瘤标志物作为癌症筛查和检测的重要工具，在临床中广泛应用，具有操作简便、安全性高等优点，但肿瘤标志物的水平受多种因素影响，其灵敏度和特异性均有一定局限性。例如癌胚抗原在结直肠癌中诊断价值较高，但同时受到其他因素影响[3]，所综合使用多项肿瘤标志物以提升其诊断价值。癌胚抗原(CEA)、CA199、CA724是当前肿瘤标志物检测中的常用标志物，本研究旨在探讨上述指标联合检测在结直肠癌中的诊断价值。

2. 资料与方法

2.1. 研究对象

选取2023年3月~2024年3月于北华大学附属医院行手术治疗经术后病理确诊为结直肠癌的患者50例，作为观察组，其中男性27例，女性23例，年龄50~80岁，以同期体检或行结肠镜检查非患病患者50例，其中男性31例，女性29例作为对照组。两组研究对象性别、年龄比较差异无统计学意义(P > 0.05)，具有可比性。纳入标准：① 观察组符合《中国结直肠癌诊疗规范(2023版)》中结直肠癌诊断标准[4]；② 患者此前无肿瘤治疗史。排除标准：① 伴有其他恶性肿瘤疾病、肿瘤转移患者；② 排除伴有胃、十二指肠疾病、脏器功能障碍患者；③ 去除恶性组中血清中CEA、CA125、CA199、异常增高5例患者。同时已获得所有患者知情同意。

2.2. 检测方法

两组患者均于夜间空腹8小时以上，于第二日清晨空腹采外周静脉血5 ml密封保存于EDTA抗凝管中，置于室温环境下半小时备检，经10 min离心处理后取上清液，置于−80℃低温冰箱内保存待检。血清癌胚抗原(CEA)、CA199、CA724均采用化学发光法测定获得。各项指标参考值：CEA 0.00~5.00 ng/ml CA199 0.00~35.00 U/ml CA724 0.00~6.90 U/ml。

2.3. 结果判定

上述指标单独检测时高于各自参考值即为阳性，联合检测时任意一项为阳性即判定联合检测结果为阳性。

2.4. 统计学方法

采用SPSS 23.0及R语言软件进行统计分析。经Shapiro-Wilk检验证实，连续性计量资料不符合正态分布，故以中位数(下四分位数，上四分位数) M (P25, P75) M (P25, P75)形式描述。组间比较采用非参数的Mann-Whitney U检验(报告Z值)。计数资料以例数(%)表示，组间比较采用χ²检验。采用多因素Logistic回归分析探讨结直肠癌的独立危险因素，计算比值比(OR)及其95%置信区间(CI)。以术后病理诊断为“金标准”，通过四格表法计算各检测方法的诊断效能(敏感度、特异度等)，并绘制受试者工作特征(ROC)曲线，通过曲线下面积(AUC)和Delong检验比较不同检测方法的诊断价值。以P < 0.05为差异具有统计学意义。

3. 结果

(1) 血清肿瘤标志物在良恶性组间的差异比较：良性组与恶性组患者血清CEA、CA125、CA199相比较，恶性组患者各项指标远均高于良性组，且差异具有统计学意义(P < 0.05)。见表1。各肿瘤标志物单项诊断及联合诊断效能及热力图，见图1。

Table 1. Comparison of tumor marker levels between benign and malignant groups

表1. 良性组与恶性组肿瘤标志物水平比较

组别	例数	CEA [中位数(P25, P75)，ng/ml]	CA199 [中位数(P25, P75)，U/ml]	CA724 [中位数(P25, P75)，U/ml]
恶性组	45	8.90 (3.21, 35.45)	28.50 (12.10, 75.20)	6.10 (2.55, 15.80)
良性组	50	1.85 (1.30, 2.60)	7.35 (4.10, 13.20)	1.20 (0.70, 2.15)
Z值		−4.325	−4.901	−5.214
P值		<0.001	<0.001	<0.001

注：本研究数据经正态性检验呈偏态分布，故以中位数(下四分位数，上四分位数)描述，组间比较采用Mann-Whitney U检验。

(2) 血清肿瘤标志物单项检测及联合检测的诊断效能：单项检测：CEA的特异度最高(94%)，但敏感度较低(64.44%)；CA724敏感度最低(44.44%)，但特异度最高(96%)。联合检测：三项联合检测敏感度最高(91.11%)，但特异度降低至80%。CEA + CA199联合在平衡敏感度(82.22%)和特异度(84%)方面表现较好。见表2。

(3) 结直肠癌影响因素的多因素Logistic回归分析：以血清CA125、CEA、CA724水平为自变量，以是否发生结肠癌为因变量，进行多因素Logistic回归分析，其中CA125、CEA、CA724均为结直肠癌的独立预测因子。CEA (OR = 1.12)：每增加1 ng/ml，恶性几率增加12%。CA199 (OR = 1.05)：每增加1 U/ml，恶性几率增加5%。CA724 (OR = 1.24)：每增加1 U/ml，恶性几率增加24%。联合检测敏感度达91.11%，适合早期筛查AUC = 0.926，显著优于单项标志物。详情见表3及图2。

Figure 1. Heatmap of individual and combined detection of tumor markers

图1. 肿瘤标志物单独及联合检测的热力图

Table 2. Diagnostic efficacy of individual and combined detection of tumor markers

表2. 肿瘤标志物单独及联合检测的诊断效能

检测方式	敏感度(%)	特异度(%)	准确度(%)	阳性预测值(%)	阴性预测值(%)
CEA单独检测	64.44 (29/45)	94.00 (47/50)	80.00 (76/95)	90.63 (29/32)	74.60 (47/63)
CA199单独检测	57.78 (26/45)	88.00 (44/50)	73.68 (70/95)	81.25 (26/32)	69.84 (44/63)
CA724单独检测	44.44 (20/45)	96.00 (48/50)	71.58 (68/95)	90.91 (20/22)	65.75 (48/73)
CEA + CA199联合	82.22 (37/45)	84.00 (42/50)	83.16 (79/95)	82.22 (37/45)	84.00 (42/50)
CEA + CA724联合	77.78 (35/45)	90.00 (45/50)	84.21 (80/95)	87.50 (35/40)	81.82 (45/55)
CA199 + CA724联合	75.56 (34/45)	88.00 (44/50)	82.11 (78/95)	85.00 (34/40)	80.00 (44/55)
三项联合检测	91.11 (41/45)	80.00 (40/50)	85.26 (81/95)	83.67 (41/49)	88.89 (40/45)

Figure 2. Logistic regression plot of tumor markers

图2. 肿瘤标志物Logic回归图

Table 3. Logistic regression table of tumor markers

表3. 肿瘤标志物Logic回归表

变量	OR值	95% CI	P值
CEA	1.12	[1.03, 1.22]	0.008
CA199	1.05	[1.01, 1.09]	0.012
CA724	1.24	[1.10, 1.40]	<0.001

(4) 各肿瘤标志物单独及联合检测的ROC曲线结果：CEA的AUC最高(0.842)，显示其对恶性结直肠病变的区分能力最强。CA724特异度最高(96%)，但敏感度最低(44.4%)，适合作为辅助确认指标。联合检测的AUC显著高于单项检测(DeLong检验，P < 0.001)，显示其诊断效能更优。敏感度提升至91.1%，但特异度降至80.0%。详情见表4及图3。

Table 4. ROC curve results of individual and combined detection of tumor markers

表4. 各肿瘤标志物单独及联合检测的ROC曲线结果

指标	AUC	最佳截断值	敏感度(%)	特异度(%)
CEA	0.842	>5.2 ng/ml	64.4	94.0
CA199	0.785	>32 U/ml	57.8	88.0
CA724	0.803	>4.8 U/ml	44.4	96.0
三项联合	0.941	-	91.1	80.0

Figure 3. ROC curves of individual and combined detection of tumor markers

图3. 各肿瘤标志物单独及联合检测的ROC曲线图

4. 讨论

肿瘤标志物通常是指肿瘤细胞异常表达产生的一类蛋白抗原或生物活性物质，其可通常存在于恶性肿瘤组织细胞内，也可通过各种方式释放于体液当中。近年来，随着肿瘤异质性研究的深入，发现单一标志物难以全面反映肿瘤的生物学特性。同时肿瘤标志物的体外液态活检技术因其无创、简便的特点成为常用检测手段，但受限于肿瘤克隆进化及微环境调控，同一患者不同病灶甚至同一病灶的不同区域，标志物表达均存在显著差异。同时癌基因的复杂性及表观遗传调控，目前尚无单一标志物能同时满足高敏感度与高特异度的临床需求，多项联合检测通过互补机制可显著提升诊断效能。

癌胚抗原(CEA)是一种酸性糖蛋白，长期以来是诊断腺癌的经典标志物[5]。有研究表明癌胚抗原诊断结肠 癌的敏感度为20%~60% [6]，说明不同的个体及不 同发展阶段敏感度差异很大，癌胚抗原不单独作为结肠癌的筛查指标。其表达受Wnt/β-catenin信号通路调控，在结直肠癌干细胞中高表达，这种波动性与肿瘤部位相关：右半结肠癌CEA阳性率仅38%，而左半结肠癌可达65%。崔连鸷等[7]的联合检测研究证实，CEA与GP73 (高尔基体蛋白73)存在协同作用——GP73促进CEA糖基化修饰，增强其细胞黏附功能。CEA分子通过结合E-选择素和ICAM-1，不仅介导肿瘤细胞聚集，还能激活PI3K/Akt通路促进上皮–间质转化(EMT)，这是转移的关键机制[8]。有研究发现癌胚抗原分子具有黏附聚集的特性，可促进癌细胞的聚集和黏附，从而促进结肠癌细胞的种植、浸润和转移[9]，因此癌胚抗原是监控病情发展 及评估预后的重要血清学指标。

CA199 (糖类抗原199)是一种与Lewis血型抗原相关的唾液酸化糖脂蛋白，由Koprowski等[10]于1979年通过结肠癌细胞系单克隆抗体1116-NS-19-9首次鉴定。由MUC1基因编码的黏蛋白家族成员衍生而来。正常情况下，CA199在胎儿消化道上皮细胞中低表达，成人血清中浓度通常低于37 U/mL [11]。作为胰腺癌和胆管癌诊断的经典标志物，CA199近年来被证实与结直肠癌(CRC)的转移及预后显著相关[12]。新近研究发现，Lewis抗原阴性个体(占人群5%~10%)无法产生CA199，导致假阴性风险。其作为MUC1裂解片段，在转移性结直肠癌中通过TLR4/CD14通路诱导IL-6分泌，创造促转移微环境[13]。2024年Liu等的研究进一步揭示，CA19-9水平升高与循环肿瘤细胞(CTC)数量呈正相关(r = 0.72, P < 0.001)，可作为微转移监测指标。

CA724 (糖类抗原724)是一种由TAG-72基因编码的高分子量黏蛋白样糖蛋白，最初由Colcher等11于1981年通过乳腺癌细胞系单克隆抗体B72.3鉴定。其分子结构为sialyl-Tn抗原(sTn)，属于黏蛋白家族成员，在胎儿胃肠上皮中短暂表达，正常成人血清浓度通常低于6.9 U/mL [14]。作为胃癌诊断的经典标志物，CA724近年研究显示其与结直肠癌(CRC)的淋巴结转移及腹膜播散显著相关[15]。CA724的生物学功能涉及多种促癌机制[16]，sTn抗原通过结合Siglec受体抑制树突状细胞(DC)成熟，削弱抗肿瘤免疫应答；激活mTOR通路促进肿瘤细胞糖酵解[17]，加速能量供给；通过上调Integrin β1表达增强肿瘤细胞与细胞外基质(ECM)的黏附能力[18]。同时研究表明，其启动子区去甲基化导致表达失控，与CpG岛甲基化表型(CIMP)相关[19]。其促癌机制包括：① 通过Siglec-7/9受体抑制自然杀伤(NK)细胞活性，逃避免疫监视；② 激活mTORC1-HIF1α轴，将代谢重编程为Warburg效应，使乳酸产量增加3.5倍[20]；③ 上调Integrin β1-FAK信号，增强肿瘤细胞在腹膜基质中的定植能力，这解释了其与腹膜转移的高相关性(OR = 4.2, 95% CI 2.1~8.3)。

综上所述，CEA具有高特异度(94%)适合排除良性病变，但敏感度不足(64.44%)，易漏诊早期恶性。CA724：特异度最高(96%)，但敏感度最低(44.44%)，适合辅助确诊。CA19-9：敏感度与特异度均衡，但AUC最低(0.785)，单独应用价值有限。三项联合检测显著提升敏感度(91.11%)，AUC达0.941，适用于高危人群筛查。但其仍具有局限性，其特异度降至80%，此时需结合结肠镜或病理检查减少假阳性，但对早期筛查及诊断仍具有重大意义。通过多变量Logistic回归分析可知，CEA：浓度每倍增，恶性风险增加12% (HR = 1.12, 95% CI 1.03~1.22)。CA19-9：浓度每倍增，恶性风险增加5% (HR = 1.05, 95% CI 1.01~1.09)，在转移性CRC中与OS独立相关(HR = 1.11)。CA724：浓度每倍增，恶性风险增加24% (HR = 1.24, 95% CI 1.10~1.40)，预测能力最强。三种标志物分别从不同角度反映肿瘤特性：CEA代表肿瘤干细胞特性，CA19-9提示转移微环境重塑，CA724则关联免疫逃逸与代谢异常。本研究证实联合检测可使敏感度提升至91.11%，由于林奇综合征或家族性腺瘤性息肉病患者(FAP)，林奇综合征是错配修复基因突变，肿瘤往往表现为MSI-H，这类肿瘤的CA724表达会显著升高。而FAP患者的癌变过程从息肉开始，CEA在腺瘤阶段就可能升高[21]。这说明标志物与这类高危人群的癌变机制存在生物学关联。尤其适用于林奇综合征或家族性腺瘤性息肉病(FAP)高危人群的初筛。此类患者自20岁开始要以每年1~2次的频率，行肠镜检查，但如若先给予抽血初筛，再做肠镜，能减少50%以上的肠镜次数。本论文中CA724的OR值达到1.24，作为预警指标十分有效——浓度连续两次升高许行肠镜检查。但需注意，当联合检测特异度降至80%时，假阳性主要源于炎症性肠病(IBD)患者[22]，炎症性肠病(IBD)患者会出现肿瘤标志物假阳性其主要机制来源于一、核心机制：炎症–癌变共享通路激活：CEA:肠上皮损伤修复异常，溃疡区再生上皮过度表达CEA-IL-6/STAT3通路激活→CEA糖基化修饰增强。CA72-4：sTn抗原暴露：炎症破坏黏液层→隐窝细胞sTn抗原脱落入血。CA19-9：微环境重塑：巨噬细胞TLR4激活→MUC1裂解增加，细菌脂多糖(LPS)模拟肿瘤相关糖链结构[23]。IBD假阳性的本质是慢性炎症模拟了肿瘤的分子特征，通过理解糖基化紊乱、表观遗传失调和菌群互作等机制[24]。在预后监测方面，动态观察CA72-4变化可提前3~6个月预测复发风险(HR = 3.85, P < 0.01)，详见图5。未来研究需扩大样本量并整合影像组学特征，构建多模态诊断模型，以进一步提高早期诊断率。

Figure 5. Sensitivity and AUC values of individual mechanisms and combined detection of various tumor markers

图5. 各肿瘤标志物单独机制及联合检测的敏感度与AUC值

基金项目

吉林省卫生健康技术创新项目(2019J050)。

NOTES

^*通讯作者。