鈣衛(wèi)蛋白在膀胱癌中的研究進(jìn)展▲

徐 希 李向陽(yáng) 張 波 向遠(yuǎn)剛 陽(yáng) 攀 張振聲 許傳亮

(1 海軍軍醫(yī)大學(xué)第一附屬醫(yī)院泌尿外科,上海市 200433;2 中國(guó)人民解放軍31635部隊(duì)保障部,廣西桂林市 541000)

【提要】 鈣衛(wèi)蛋白是S100蛋白家族中的一種鈣與鋅結(jié)合蛋白,主要由受到刺激的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞分泌。尿液鈣衛(wèi)蛋白濃度受泌尿系統(tǒng)炎癥反應(yīng)和泌尿系統(tǒng)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的影響。尿液鈣衛(wèi)蛋白作為一種有效的膀胱癌分子標(biāo)志物,在評(píng)估膀胱癌的病情進(jìn)展和復(fù)發(fā)方面具有一定的潛力。本文對(duì)鈣衛(wèi)蛋白的結(jié)構(gòu)和特征、在膀胱癌中的作用機(jī)制、在膀胱癌診斷和預(yù)后評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值,以及作為膀胱癌分子標(biāo)志物的應(yīng)用前景和局限性的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為其臨床應(yīng)用提供參考。

膀胱癌是一種常見的惡性腫瘤,發(fā)病率逐年升高[1]。尿路上皮癌是膀胱癌主要的組織學(xué)類型,約占90%,超過70%的膀胱癌患者在診斷時(shí)為非肌層浸潤(rùn)性膀胱癌,其余為肌層浸潤(rùn)性膀胱癌[2]。由于高級(jí)別膀胱癌的復(fù)發(fā)和進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)較高,早期預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)和進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn)在臨床實(shí)踐中具有重要意義[3]。近年來,尿液鈣衛(wèi)蛋白作為一種有效的膀胱癌分子標(biāo)志物,在預(yù)測(cè)膀胱癌病情進(jìn)展和復(fù)發(fā)方面顯示出一定的潛力[4]。因此,本文對(duì)鈣衛(wèi)蛋白的結(jié)構(gòu)和特征、在膀胱癌中的作用機(jī)制、在膀胱癌診斷和預(yù)后評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值,以及作為膀胱癌分子標(biāo)志物的應(yīng)用前景的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,以期為其臨床應(yīng)用提供參考。

1 鈣衛(wèi)蛋白的結(jié)構(gòu)和特征

鈣衛(wèi)蛋白是S100蛋白家族中的一種鈣與鋅結(jié)合蛋白,是由具有抗菌特性的S100A8蛋白和S100A9蛋白組成的異源二聚體[5]。人體內(nèi)鈣衛(wèi)蛋白主要由受到刺激的單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞分泌,其水平受到多種因素的影響,如纖維攝入量、體育鍛煉情況和年齡情況等[6]。S100A8蛋白和S100A9蛋白的表達(dá)與環(huán)氧化酶-2/環(huán)磷酸腺苷信號(hào)通路間接相關(guān),在炎癥條件下特征性表達(dá)[7]。鈣衛(wèi)蛋白通過轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制促進(jìn)白細(xì)胞募集、影響白細(xì)胞的存活時(shí)間,從而調(diào)節(jié)局部炎癥,該作用機(jī)制與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、巨細(xì)胞動(dòng)脈炎、囊性纖維化和炎癥性腸病等疾病相關(guān)[8-9]。

2 鈣衛(wèi)蛋白在膀胱癌中的作用機(jī)制

2.1 基因調(diào)控機(jī)制 基因突變是癌癥的主要標(biāo)志,膀胱癌的體細(xì)胞突變較其他泌尿生殖系統(tǒng)惡性腫瘤更為常見[10]。S100A8基因和S100A9基因是促進(jìn)鈣衛(wèi)蛋白產(chǎn)生的基因之一。Lyu等[11]對(duì)99例膀胱癌患者的測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析,發(fā)現(xiàn)18%的患者鋅指蛋白83 (zinc finger protein 83,ZNF83)基因存在細(xì)胞突變,而ZNF83基因突變與尿路上皮癌患者預(yù)后不良相關(guān),具體機(jī)制為突變的ZNF83基因抑制S100A8基因的轉(zhuǎn)錄,激活核因子κB,誘導(dǎo)尿路上皮腫瘤生長(zhǎng)。Kim等[12]發(fā)現(xiàn)S100A8基因可能是決定高危膀胱癌患者病情進(jìn)展的重要因素。Minami等[13]發(fā)現(xiàn)S100A8蛋白表達(dá)升高與膀胱癌侵襲性及復(fù)發(fā)相關(guān),S100A9蛋白表達(dá)升高與膀胱癌分級(jí)相關(guān)(均P<0.05)。目前,有關(guān)S100A8基因和S100A9基因影響膀胱癌的具體機(jī)制研究較少,但在乳腺癌和胃癌中的研究較多且相關(guān)機(jī)制較為明確。糖基化終產(chǎn)物與S100A8基因和S100A9基因的結(jié)合可增強(qiáng)細(xì)胞間充質(zhì)特性,介導(dǎo)上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化;上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化是一個(gè)上皮細(xì)胞層在細(xì)胞與細(xì)胞接觸時(shí)失去極性的過程,導(dǎo)致細(xì)胞骨架的重塑,在乳腺癌轉(zhuǎn)移中起著重要作用[14]。此外,S100A8蛋白和S100A9蛋白的過表達(dá)可促進(jìn)胃癌細(xì)胞的增殖、轉(zhuǎn)移和侵襲,且與多種實(shí)體癌患者的低生存率相關(guān),可作為胃癌預(yù)后的潛在生物標(biāo)志物[15]。今后,或許可從上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化及調(diào)控癌細(xì)胞惡性生物學(xué)行為方面著手,探討S100A8和S100A9基因影響膀胱癌的機(jī)制,從而深入了解鈣衛(wèi)蛋白在膀胱癌中的作用。

2.2 炎癥相關(guān)效應(yīng) 鈣衛(wèi)蛋白主要由中性粒細(xì)胞分泌,可根據(jù)血液中鈣衛(wèi)蛋白濃度來估算中性粒細(xì)胞數(shù)量,鈣衛(wèi)蛋白的功能與中性粒細(xì)胞產(chǎn)生的炎癥效應(yīng)高度相關(guān)[16]。而中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞等其他細(xì)胞群相互作用產(chǎn)生細(xì)胞因子和效應(yīng)分子[17-18],如中性粒細(xì)胞通過產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶9、組織蛋白酶G、彈性蛋白酶等多種促血管生成蛋白酶作用于實(shí)體腫瘤細(xì)胞,誘導(dǎo)實(shí)體腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移[19]。

目前,鮮見鈣衛(wèi)蛋白影響膀胱癌炎癥反應(yīng)的具體機(jī)制研究,但涉及骨腫瘤、腸癌和正常體細(xì)胞的相關(guān)研究較多。鈣衛(wèi)蛋白的釋放、核因子κB的下游因子活化,以及炎癥因子和趨化因子的表達(dá)可導(dǎo)致慢性炎癥持續(xù)存在,從而形成骨髓腫瘤細(xì)胞周圍的免疫微環(huán)境[20]。Luley等[21]發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌組織中毛細(xì)血管周圍密集分布著鈣衛(wèi)蛋白陽(yáng)性的髓樣細(xì)胞,這些細(xì)胞似乎向結(jié)直腸癌組織內(nèi)遷移,鈣衛(wèi)蛋白含量反映了結(jié)直腸癌的炎癥浸潤(rùn)和進(jìn)展的程度。S100A8蛋白通過與正常體細(xì)胞表面受體結(jié)合,觸發(fā)環(huán)氧化酶-2/環(huán)磷酸腺苷信號(hào)通路來參與炎癥反應(yīng),在許多正常體細(xì)胞過程包括細(xì)胞生存、細(xì)胞周期進(jìn)展、分化、增殖和細(xì)胞遷移中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[22]。上述研究結(jié)果可為鈣衛(wèi)蛋白影響膀胱癌炎癥反應(yīng)的機(jī)制研究提供思路。

3 鈣衛(wèi)蛋白在膀胱癌診斷和預(yù)后評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值

Ebbing等[23]對(duì)包括46例膀胱癌患者在內(nèi)的181例受試者進(jìn)行尿液鈣衛(wèi)蛋白(urinary calprotectin,UCP)濃度測(cè)定,發(fā)現(xiàn)膀胱癌組的UCP濃度明顯高于健康對(duì)照組(P<0.05);以140 ng/mL為截?cái)嘀颠M(jìn)行膀胱癌診斷,UCP的敏感性和特異性分別為80.4%和92.5%;低級(jí)別膀胱癌患者UCP濃度顯著低于高級(jí)別膀胱癌患者(P<0.05);在尿路上皮癌標(biāo)本中,部分癌細(xì)胞和浸潤(rùn)的髓樣細(xì)胞的鈣衛(wèi)蛋白免疫染色顯著。上述研究結(jié)果表明,UCP是診斷膀胱癌的潛在生物標(biāo)志物,尿路上皮惡性腫瘤進(jìn)展與UCP濃度增高有關(guān)。Sahin等[24]對(duì)52例原發(fā)性膀胱癌患者和30例健康對(duì)照者的UCP進(jìn)行檢測(cè),發(fā)現(xiàn)UCP診斷原發(fā)性膀胱癌的敏感性和特異性分別為100.0%和96.7%,診斷高分級(jí)和分期膀胱癌的敏感性和特異性分別為70.0%和74.2%、80.0%和84.8%,故提出UCP作為診斷原發(fā)性膀胱癌的重要指標(biāo)具有較高的敏感性和特異性,可用于膀胱癌的分級(jí)和分期。

然而,Soukup等[25]和Yasar等[26]并不認(rèn)同Ebbing等[23]和Sahin等[24]的研究結(jié)論。Soukup等[25]檢測(cè)了255例泌尿系疾病患者的UCP,包括60例非惡性泌尿系統(tǒng)疾病的患者(對(duì)照組)、61例細(xì)胞學(xué)檢查和膀胱鏡檢查均為陰性但有膀胱癌病史的患者和134例膀胱癌患者,結(jié)果顯示,UCP診斷膀胱癌的敏感性為39.4%,特異性為87.7%,復(fù)發(fā)腫瘤患者的UCP水平與未復(fù)發(fā)患者無顯著差異(P>0.05),故認(rèn)為UCP可用于初發(fā)膀胱癌診斷,但不適用于復(fù)發(fā)性泌尿系統(tǒng)腫瘤的評(píng)估,不推薦UCP作為膀胱鏡的合適替代品。Yasar等[26]納入82例未接受任何治療的膀胱癌患者和52例健康對(duì)照者進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)UCP診斷膀胱癌的敏感性為81%,特異性為84%,而在低級(jí)別和高級(jí)別膀胱癌中UCP的表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。

亦有研究結(jié)果與上述研究結(jié)果[23-26]均不一致。Bausch等[27]開展的一項(xiàng)前瞻性研究納入52例膀胱癌患者和40例健康對(duì)照者,將膿尿定義為每高倍鏡視野下尿常規(guī)白細(xì)胞≥5個(gè),結(jié)果顯示低級(jí)別膀胱癌組和高級(jí)別膀胱癌組患者的膿尿率相似,而高級(jí)別膀胱癌組患者的中位尿絕對(duì)白細(xì)胞計(jì)數(shù)明顯高于低級(jí)別膀胱癌組(P<0.05),UCP濃度與尿白細(xì)胞計(jì)數(shù)顯著相關(guān)(P<0.05),膀胱癌伴膿尿患者中位UCP濃度是未伴膿尿患者的4.5倍(P=0.03),尿白細(xì)胞計(jì)數(shù)是UCP濃度的唯一顯著的影響因素(P<0.05)。免疫組化結(jié)果顯示,高級(jí)別膀胱癌伴膿尿患者的癌組織中,中性粒細(xì)胞和癌細(xì)胞存在鈣衛(wèi)蛋白陽(yáng)性表達(dá),而無膿尿患者膀胱癌組織中幾乎沒有中性粒細(xì)胞浸潤(rùn),癌細(xì)胞中鈣衛(wèi)蛋白陰性表達(dá)。上述研究提示,UCP或許不能作為膀胱癌的特異性腫瘤標(biāo)志物,而只能作為腫瘤炎癥的替代參數(shù)。

4 鈣衛(wèi)蛋白作為膀胱癌分子標(biāo)志物的應(yīng)用前景

由于膀胱癌復(fù)發(fā)率高,長(zhǎng)期和規(guī)律的膀胱鏡隨訪是必要的,盡管膀胱鏡檢查價(jià)格昂貴且增加患者痛苦,但迄今為止還沒能被其他方法取代[28]。歐洲泌尿外科協(xié)會(huì)不推薦在膀胱癌診斷中使用尿液生物標(biāo)志物,因?yàn)闆]有一種尿液標(biāo)志物具有足夠的診斷準(zhǔn)確性從而能夠取代膀胱鏡檢查[29]。尿液脫落細(xì)胞學(xué)檢查可能是診斷膀胱癌的有力依據(jù),但其診斷膀胱癌的敏感度和特異度均不高[30]。Huang等[31]對(duì)13項(xiàng)獨(dú)立研究納入的2 817例實(shí)體癌癥患者進(jìn)行分析,結(jié)果表明鈣衛(wèi)蛋白的高表達(dá)水平與膀胱癌患者總生存期和無病生存期縮短顯著相關(guān), 鈣衛(wèi)蛋白過表達(dá)與膀胱癌患者腫瘤低分化、淋巴轉(zhuǎn)移等臨床不良預(yù)后有顯著相關(guān)性。這說明鈣衛(wèi)蛋白可作為膀胱癌的預(yù)后生物標(biāo)志物,可以幫助醫(yī)生預(yù)測(cè)膀胱癌病情進(jìn)展和復(fù)發(fā)的可能性,并最終決定最合適的治療方法[32]。此外,UCP是一種快速、容易獲得的生物標(biāo)志物,且檢測(cè)UCP價(jià)格低廉,易于在臨床應(yīng)用推廣。

5 鈣衛(wèi)蛋白用于評(píng)估膀胱癌的局限性

急性腎損傷可引起尿液中鈣衛(wèi)蛋白濃度升高,而慢性腎臟疾病對(duì)鈣衛(wèi)蛋白的影響仍有待進(jìn)一步研究[33]。首先,在鈣衛(wèi)蛋白評(píng)估膀胱癌的研究中要將腎功能明顯惡化的患者納入排除標(biāo)準(zhǔn)。其次,尿路感染伴隨著鈣衛(wèi)蛋白濃度的增加,其原因是尿液中的中性粒細(xì)胞可能會(huì)釋放鈣衛(wèi)蛋白[34],故亦應(yīng)將尿路感染作為排除標(biāo)準(zhǔn),需要采用試紙檢查和血清肌酐評(píng)估確定鈣衛(wèi)蛋白濃度。再次,卡介苗或其他藥物膀胱內(nèi)灌注治療可引起局部炎癥[35],因此使用鈣衛(wèi)蛋白對(duì)這些膀胱癌患者進(jìn)行監(jiān)測(cè)會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏倚。最后,鈣衛(wèi)蛋白可能與胰島素抵抗和2型糖尿病有關(guān)[36],合并糖尿病的膀胱癌患者體內(nèi)的鈣衛(wèi)蛋白水平不能反映膀胱癌的嚴(yán)重程度。

雖然UCP診斷膀胱癌的敏感性和特異性高于尿沉渣細(xì)胞學(xué)檢查,但仍無法區(qū)分炎癥反應(yīng)相關(guān)細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞[37]。

6 小 結(jié)

鈣衛(wèi)蛋白通過S100A8基因和S100A9基因調(diào)控,以及炎癥反應(yīng)來參與膀胱癌的發(fā)生和發(fā)展,是膀胱癌的有效尿液生物標(biāo)志物之一,可促進(jìn)膀胱癌的治療及其臨床決策。近年來,學(xué)界對(duì)于鈣衛(wèi)蛋白對(duì)膀胱癌的評(píng)估價(jià)值并未達(dá)成共識(shí)。在臨床實(shí)踐中,尿脫落細(xì)胞檢測(cè)可部分取代必要的膀胱鏡檢查。目前,有關(guān)鈣衛(wèi)蛋白的研究還存在樣本量較小、缺少原發(fā)性膀胱癌患者與其他泌尿系統(tǒng)疾病患者的比較等的不足。既往研究中鈣衛(wèi)蛋白對(duì)膀胱癌的評(píng)估結(jié)果不盡相同,每個(gè)特定隊(duì)列均需采用不同敏感性和特異性的方法來確定鈣衛(wèi)蛋白的臨界值,用于膀胱癌診斷和預(yù)后評(píng)估的理想U(xiǎn)CP臨界值仍未明確。今后有必要進(jìn)一步開展隨訪時(shí)間較長(zhǎng)的大樣本前瞻性研究,采用臨床決策分析來驗(yàn)證鈣衛(wèi)蛋白的膀胱癌患者風(fēng)險(xiǎn)分層和預(yù)后評(píng)估中的應(yīng)用價(jià)值。