血液代謝標(biāo)志物在原發(fā)性肝癌治療反應(yīng)及預(yù)后預(yù)測(cè)中的應(yīng)用

劉志英， 周智航， 何松

1 重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院消化內(nèi)科， 重慶 400010； 2 西安市中心醫(yī)院消化內(nèi)科， 西安 710000

原發(fā)性肝癌是2020年全球第六大最常診斷的癌癥。預(yù)計(jì)2020年至2040年間，全球每年新發(fā)肝癌病例數(shù)將增加55%，2040年可能診斷出140萬(wàn)例肝癌患者［1］。據(jù)文獻(xiàn)［2］報(bào)道，肝癌是我國(guó)第二大癌癥死亡原因，因此我國(guó)肝癌負(fù)擔(dān)依然沉重。75%～85%的原發(fā)性肝癌為肝細(xì)胞癌（HCC），早期肝癌患者有可能治愈，而大多數(shù)中晚期患者只能接受姑息性治療［3］。在過(guò)去的幾十年里，用于晚期肝癌的靶向及免疫療法取得了重大進(jìn)步。但即使在根治性切除或全身系統(tǒng)治療后，很大一部分患者仍存在治療應(yīng)答欠佳、復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移等風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致預(yù)后相對(duì)較差。尋找可以評(píng)估肝癌治療反應(yīng)、預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)或生存的預(yù)后標(biāo)志物，對(duì)患者進(jìn)行分層管理以增加獲益和提高總體存活率，一直是肝癌預(yù)后研究的重點(diǎn)。本文旨在對(duì)關(guān)于原發(fā)性肝癌治療反應(yīng)或預(yù)后預(yù)測(cè)的血液代謝物研究作一綜述。

1 預(yù)測(cè)肝癌預(yù)后及治療反應(yīng)的傳統(tǒng)血液標(biāo)志物

目前，甲胎蛋白（AFP）是臨床最為廣泛應(yīng)用的預(yù)后生物標(biāo)志物，AFP水平升高與HCC分期降低至滿足米蘭標(biāo)準(zhǔn)的患者的較低生存率、較高復(fù)發(fā)率及肝移植治療后的較低治療應(yīng)答率有關(guān)［4］。甲胎蛋白異質(zhì)體（AFP-L3）、異常凝血酶原復(fù)合物和骨橋蛋白也被報(bào)道與肝癌的較大癌結(jié)節(jié)、血管浸潤(rùn)、低分化等侵襲性特征有關(guān)，對(duì)總生存期、無(wú)病生存率等有很好的預(yù)測(cè)作用［5-6］。但目前它們作為生存或復(fù)發(fā)的界值設(shè)定存在爭(zhēng)議，且異常凝血酶原復(fù)合物和骨橋蛋白并未被確定為預(yù)后預(yù)測(cè)和治療反應(yīng)評(píng)估的標(biāo)志物［7］。近年來(lái)，不同形式的液體活檢是肝癌預(yù)后和治療反應(yīng)預(yù)測(cè)研究的新重點(diǎn)，包括循環(huán)腫瘤細(xì)胞、循環(huán)游離腫瘤脫氧核苷酸和microRNA等。但面臨著檢測(cè)到的物質(zhì)數(shù)量較少、不是腫瘤組織來(lái)源的細(xì)胞、非肝癌特有等挑戰(zhàn)［8-9］。

2 肝癌代謝重編程和代謝組學(xué)技術(shù)

癌癥代謝重編程是腫瘤細(xì)胞為適應(yīng)惡劣的微環(huán)境生長(zhǎng)所作出的改變，貫穿于腫瘤發(fā)生發(fā)展的每一階段［10］。微環(huán)境變化也是促成癌癥的關(guān)鍵因素，參與腫瘤惡性進(jìn)展的所有過(guò)程［11］。

代謝組學(xué)用于定量檢測(cè)兩種不同疾病狀態(tài)之間或疾病與健康狀態(tài)之間的代謝物豐度差異具有強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于尋找肝癌監(jiān)測(cè)和診斷生物標(biāo)志物。苯丙氨酸、色氨酸、瓜氨酸、甘膽酸以及部分溶血磷脂酰膽堿（lysophosphatidylcholine，LysoPC）和膽汁酸在多項(xiàng)研究中被認(rèn)為是有前景的肝癌診斷標(biāo)志物［10，12-13］。早期一項(xiàng)關(guān)于肝癌切除術(shù)后復(fù)發(fā)的代謝組學(xué)研究［14］確定了肝癌復(fù)發(fā)的尿液代謝特征，包括增加的乳酸排泄，琥珀酸生成，嘌呤和嘧啶核苷周轉(zhuǎn)，甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝，芳香族氨基酸代謝。這些特征反映出復(fù)發(fā)患者的代謝重編程表現(xiàn)為腫瘤細(xì)胞增殖增加、線粒體氧化磷酸化減少和氧化應(yīng)激增加。近年來(lái)，代謝組學(xué)技術(shù)取得了巨大進(jìn)步。質(zhì)譜（mass spectrometry，MS）技術(shù)聯(lián)合液相色譜（liquid chromatography，LC）或氣相色譜（gaschromatography，GC）是代謝組學(xué)研究的主流技術(shù)［11］。核磁共振技術(shù)（nuclear magnetic resonance，NMR）在近幾年也被廣泛應(yīng)用［15-16］。

3 預(yù)測(cè)肝癌治療反應(yīng)或預(yù)后的新型血液代謝物

早期肝癌患者可以通過(guò)肝切除術(shù)、局部消融（乙醇、射頻、微波）或肝移植獲得治愈可能，而大多數(shù)中晚期患者只能接受經(jīng)肝動(dòng)脈化療栓塞術(shù)（TACE）、放射、靶向、免疫等治療方式［3］。治療后的高復(fù)發(fā)率是肝癌患者預(yù)后較差的重要因素，準(zhǔn)確的預(yù)后預(yù)測(cè)有助于臨床醫(yī)師制訂科學(xué)合理的干預(yù)方案，改善患者生存狀況以及優(yōu)化社會(huì)衛(wèi)生資源配置。早期有研究［14］確定了區(qū)分術(shù)后早期復(fù)發(fā)和非復(fù)發(fā)患者的5種組合尿液代謝標(biāo)志物（乙醇胺、乳酸、烏克酸、苯丙氨酸和核糖）。關(guān)于預(yù)測(cè)肝癌預(yù)后或進(jìn)展的血液（血漿/血清）代謝物的研究主要集中在肝切除術(shù)、射頻消融、局部放射等局部治療方面，針對(duì)中晚期肝癌的全身系統(tǒng)性靶向或免疫治療相關(guān)的研究甚少?，F(xiàn)有研究總結(jié)詳見(jiàn)表1。

3.1 局部治療 肝切除術(shù)是Child-Pugh A級(jí)患者的一線治愈性治療方式，尤其用于治療早期單個(gè)腫瘤結(jié)節(jié)［3］。近年來(lái)關(guān)于肝部分切除的預(yù)后代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)了一些對(duì)術(shù)后OS、DFS和復(fù)發(fā)有提示意義的血液代謝物，這些代謝物間組合或代謝物與臨床特征組合的預(yù)測(cè)性能優(yōu)于單個(gè)代謝物。鑒定出的血液代謝標(biāo)志物大多為芳香族氨基酸、溶血磷脂、甘油磷脂、膽汁酸等，部分具有作為預(yù)后評(píng)估的代謝標(biāo)志物的潛力。Wang等［17］使用非靶向LC-MS方法檢測(cè)了78例HCC患者術(shù)前的血清樣本，發(fā)現(xiàn)苯丙氨酸和膽堿是患者術(shù)后生存的獨(dú)立預(yù)后因素，提出了GPI評(píng)分模型（結(jié)合這些代謝物和衛(wèi)星結(jié)節(jié)特征），此模型預(yù)測(cè)術(shù)后1年、3年和5年生存期的受試者工作特征曲線下面積分別為0.874、0.842和0.836，優(yōu)于臨床分期系統(tǒng)。該團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)用另一種方法——偽靶向GC-MS分析了相同的樣本，發(fā)現(xiàn)苯丙氨酸、半乳糖與OS呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.05），半乳糖、酪氨酸與DFS具有顯著負(fù)相關(guān)性（P＜0.05）［18］。此外，這些代謝標(biāo)志物與臨床指標(biāo)的結(jié)合明顯提高了OS和DFS的預(yù)測(cè)能力。Han等［19］分析了HCC腫瘤組織和血清的代謝狀況，發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證視黃醇是HCC診斷和預(yù)后的有用生物標(biāo)志物。隨后的Kaplan-Meier生存分析顯示視黃醇或視黃醛血清水平較低的HCC患者預(yù)后差于血清水平高者（P＜0.001）。以上研究都是在中國(guó)人群中開(kāi)展，樣本量相對(duì)可觀，慢性HBV感染為肝病人群的主要基礎(chǔ)病因。此外，羅馬尼亞一項(xiàng)對(duì)接受了治愈性治療（手術(shù)或消融）的受試者隨訪3年的研究［20］發(fā)現(xiàn)，治療前外周血清1，25-二羥基膽固醇、肉豆蔻棕櫚酸、12-酮基去氧膽酸、LysoPC（21∶4）和LysoPE（22∶2）的水平與OS呈正相關(guān)。但這項(xiàng)研究樣本量較少，大多數(shù)入組患者的主要病因?yàn)槁訦CV感染和酗酒。

肝移植是唯一能夠真正治愈肝癌和潛在肝硬化的治療方法［23］，為了減少肝癌復(fù)發(fā)，米蘭標(biāo)準(zhǔn)已成為選擇目標(biāo)患者的金標(biāo)準(zhǔn)。目前關(guān)于肝移植預(yù)后的代謝組學(xué)研究多集中在我國(guó)，但總體數(shù)量較少。基于血漿代謝組學(xué)的肝移植預(yù)后指紋圖譜研究［21］分析顯示，PC（16∶0/P-18∶1）、PC（18∶2/OH-16∶0）、膽酸和AFP是腫瘤復(fù)發(fā)的獨(dú)立危險(xiǎn)因素（P值均＜0.01）。據(jù)此建立的術(shù)前血漿列線圖可有效預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，有助于肝移植候選人的選擇。Liu等［12］應(yīng)用LC-MS法對(duì)接受肝移植或肝切除術(shù)患者的腫瘤組織和門(mén)靜脈/中心靜脈血清進(jìn)行代謝組學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，門(mén)靜脈血清和HCC組織中的致病代謝物包括DL-3-苯基乳酸、甘膽酸、L-色氨酸和1-甲基煙酰胺。當(dāng)把單個(gè)代謝物的中位值作為隊(duì)列分類的界值時(shí)，這4種致病代謝物對(duì)應(yīng)的總死亡率風(fēng)險(xiǎn)比分別為3.975（95%CI：0.825～19.162）、3.975（95%CI：0.825～19.162）、3.662（95%CI：0.760～17.645）、3.487（95%CI：0.724～16.806），高于中位值的個(gè)體的OS顯著短于低于中位值的個(gè)體。

射頻消融是針對(duì)Child-Pugh A/B級(jí)、單個(gè)腫瘤直徑≤3 cm、腫瘤個(gè)數(shù)≤3個(gè)患者的首選方案［3］。目前關(guān)于局部消融預(yù)后的代謝組學(xué)研究較少。歐洲的多中心、隨機(jī)、前瞻性Ⅱ期SORAMIC試驗(yàn)（EudraCT 2009-012576-27、NCT01126645）的子研究［15］，基于NMR方法檢測(cè)了30例接受射頻消融治療（無(wú)論是否聯(lián)合索拉非尼）的早期肝癌患者外周血清，發(fā)現(xiàn)高濃度肌醇、二甲胺患者的OS高于低濃度肌醇、二甲胺患者；高濃度的總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白顆粒與OS降低有關(guān)。一項(xiàng)意大利研究［16］對(duì)接受射頻消融治療前的28例早期肝癌患者的外周血清進(jìn)行了NMR分析，生存分析顯示血清酪氨酸水平是OS的預(yù)測(cè)因子。

SBRT和質(zhì)子束（也稱為碳離子束）是其他局部治療失敗時(shí)的一種合理選擇，一般不作為單一治療方式［3］。Ng等［22］評(píng)估了38例早期肝癌患者和9例進(jìn)展期患者在SBRT后的治療反應(yīng)和代表肝臟毒副作用的Child-Pugh評(píng)分，發(fā)現(xiàn)包括血漿脂肪酸、甘油磷脂和?；鈮A在內(nèi)的20種代謝物在SBRT早期較基線水平有差異性上調(diào)，并能在SBRT后3個(gè)月區(qū)分完全/部分反應(yīng)與無(wú)反應(yīng)患者。絲氨酸、丙氨酸、?；撬岷椭|(zhì)代謝物基線水平升高的HCC患者治療后3個(gè)月Child-Pugh評(píng)分增加最多，這可能預(yù)示臨床肝臟毒性增加。

3.2 全身系統(tǒng)治療 索拉非尼是一種Raf、VEGF受體、血小板衍生生長(zhǎng)因子受體、c-kit、Flt-3和RET的多激酶抑制劑［24］。過(guò)去幾十年里，索拉非尼用于治療不適合局部治療且Child-Pugh A級(jí)的肝癌晚期患者（大血管浸潤(rùn)或肝外轉(zhuǎn)移）［3］。但關(guān)于其治療反應(yīng)和預(yù)后生物標(biāo)志物的研究甚少。歐洲SORAMIC試驗(yàn)的子研究［15］也對(duì)30例肝癌患者在索拉非尼（無(wú)論是否聯(lián)合放射）治療前的血清進(jìn)行了代謝組學(xué)檢測(cè)和隨訪，研究結(jié)果與早期經(jīng)射頻消融治療患者一致，即高濃度的肌醇或二甲胺與OS的提高相關(guān)，而高濃度的總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白顆粒與OS下降相關(guān)。目前尚無(wú)關(guān)于其他靶向藥物（侖法替尼、瑞戈非尼、貝伐珠單抗等）預(yù)后或治療反應(yīng)的代謝組學(xué)研究報(bào)道。

值得一提的是，近年來(lái)，免疫檢查點(diǎn)抑制劑和新的系統(tǒng)性治療方案已成為延長(zhǎng)肝癌患者生存時(shí)間的有效治療方案［25］，特別是PD-L1抑制劑阿替利珠單抗聯(lián)合抗血管生成劑貝伐珠單抗被批準(zhǔn)作為晚期HCC的一線治療［26］。TACE是無(wú)血管侵犯或肝外擴(kuò)散的不可切除、直徑較大/多灶性HCC患者的一線治療方法。然而，目前基本沒(méi)有關(guān)于這些方案治療反應(yīng)和預(yù)后的代謝組學(xué)預(yù)測(cè)研究報(bào)道。

3.3 重要血液代謝標(biāo)志物 多項(xiàng)研究提及芳香族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸）被作為預(yù)測(cè)肝癌預(yù)后的代謝標(biāo)志物。酪氨酸主要在肝臟中通過(guò)苯丙氨酸羥化酶從苯丙氨酸合成，肝癌患者外周血液和尿液中的苯丙氨酸水平升高被發(fā)現(xiàn)與預(yù)后不良有關(guān)［27］。在肝硬化、酒精性肝炎和其他肝病的活組織檢查中，發(fā)現(xiàn)苯丙氨酸羥化酶的活性降低。值得注意的是只有在肝病末期，苯丙氨酸羥化酶催化反應(yīng)才可能受損［27］。這在一定程度上解釋了循環(huán)水平升高的苯丙氨酸和降低的酪氨酸與肝癌預(yù)后的關(guān)系。但有研究［18］在肝癌患者中檢測(cè)到相反趨勢(shì)的代謝變化，這可能與苯丙氨酸-酪氨酸分解代謝中的谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶在HCC中表達(dá)下調(diào)有關(guān)，而谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶的低表達(dá)被證實(shí)與HCC患者的不良預(yù)后有關(guān)。

研究［28］發(fā)現(xiàn)早期肝癌與肝硬化組織中PC的增加有關(guān)，在肝癌發(fā)展的早期階段甘油磷脂代謝可能已經(jīng)失調(diào)，且磷脂量與腫瘤負(fù)荷呈正相關(guān)。膽堿激酶α是將游離膽堿轉(zhuǎn)化為磷酸膽堿的關(guān)鍵酶，HCC組織中的膽堿激酶α水平較鄰近非腫瘤組織表達(dá)增加，與腫瘤侵襲性和患者不良預(yù)后相關(guān)。溶血磷脂LysoPC（21∶4）和LysoPE（22∶2）表現(xiàn)出與甘油磷脂相反的趨勢(shì)，這些溶血磷脂在癌癥生物學(xué)中可能發(fā)揮雙重作用［27］。肌醇是細(xì)胞膜磷脂的一種成分，在體內(nèi)外均顯示出化學(xué)預(yù)防和抑癌作用［29］，OS較長(zhǎng)的早期和晚期肝癌患者其肌醇血液水平均升高。肝癌患者體內(nèi)循環(huán)總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白水平升高，這可能與癌細(xì)胞破壞大量肝細(xì)胞導(dǎo)致膽固醇分子釋放增加和肝占位引起連續(xù)膽汁淤積有關(guān)［15］。

鑒于對(duì)腸道菌群在肝癌發(fā)病機(jī)理中的代謝活性認(rèn)識(shí)加深，近幾年不同地區(qū)的多項(xiàng)研究［13，30］發(fā)現(xiàn)初級(jí)膽汁酸與肝癌風(fēng)險(xiǎn)增加正性相關(guān)，次級(jí)膽汁酸與肝癌風(fēng)險(xiǎn)降低顯著相關(guān)。?；蛆Z脫氧膽酸鹽是影響肝臟脂質(zhì)積累和炎癥的關(guān)鍵代謝物［12］，結(jié)合膽汁酸可能引起核受體失調(diào)，導(dǎo)致肝臟中膽汁酸的產(chǎn)生升高、NF-κB通路激活、肝臟炎癥和致癌作用［31］。這些初級(jí)結(jié)合膽汁酸對(duì)于肝癌進(jìn)展可能具有一致的作用。

視黃醇類代謝物參與細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡促進(jìn)和炎癥反應(yīng)減少等多種生物過(guò)程。有報(bào)道稱視黃醇與其他類型的癌癥（如乳腺癌、前列腺癌、胃癌和結(jié)直腸癌）的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生率相關(guān)。例如，F(xiàn)ormelli等［32］研究顯示，高血清視黃醇與乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)減小顯著相關(guān)，低血清視黃醇患者的乳腺癌存活率低于高視黃醇者。而Mondul等［33］報(bào)道高血清視黃醇與前列腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加相關(guān)。大多數(shù)視黃醇儲(chǔ)存于肝臟中，肝癌的發(fā)展可能較其他類型的癌癥對(duì)視黃醇水平的影響更大，但具體影響機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

4 存在的問(wèn)題及展望

目前，血液代謝標(biāo)志物在肝癌預(yù)后預(yù)測(cè)及治療反應(yīng)評(píng)估方面的研究存在諸多問(wèn)題。（1）代謝組學(xué)技術(shù)限制：篩選出的代謝物種類繁多，化學(xué)多樣性和濃度范圍差異較大，很難通過(guò)單一檢測(cè)方法測(cè)得生物系統(tǒng)中所有代謝物的真實(shí)情況，還有很多未被檢測(cè)到的代謝物。另外，雖然國(guó)際上有代謝組學(xué)技術(shù)樣本預(yù)處理方法的相關(guān)指南推薦，但已發(fā)表的代謝組學(xué)研究中只有一小部分完全遵循這些標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各研究技術(shù)方面異質(zhì)性較大［34］。（2）對(duì)于同一代謝物，不同研究檢測(cè)到的變化趨勢(shì)可能不同，不同來(lái)源樣本中（組織、血液、糞便及尿液等）的特征變化趨勢(shì)亦可能不同，代謝物之間關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)。這可能是納入研究的HCC病因分布特點(diǎn)和分期、人群特征（BMI、性別、年齡、人種、基礎(chǔ)疾病、生活方式等）、采集血液樣本的部位和時(shí)間、檢測(cè)方法以及采血時(shí)患者的代謝狀況等有差異。靶向代謝組學(xué)方法、NMR技術(shù)的同位素標(biāo)記和多組學(xué)技術(shù)聯(lián)合可能是研究代謝物變化特征、代謝途徑的有用方法。（3）值得注意的是，越來(lái)越多的證據(jù)表明代謝綜合征（包括胰島素抵抗、血脂異常、高血壓和中心性肥胖）是肝癌的重要危險(xiǎn)因素［35-36］，包括吸煙、飲酒、飲食、鍛煉等在內(nèi)的生活方式也被證明與肝癌風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)［37］，目前的預(yù)后研究可能忽視這些因素對(duì)肝癌的代謝擾動(dòng)影響，在未來(lái)研究中需要予以重視。（4）現(xiàn)有研究大多集中在早期接受治愈性治療的肝癌患者，對(duì)接受免疫、靶向及TACE治療患者的研究基本為空白狀態(tài)；研究隊(duì)列較小，大多缺乏內(nèi)部及外部驗(yàn)證；且多集中在我國(guó)，慢性乙型肝炎為肝病群體的主要病因，關(guān)于丙型肝炎、酒精性肝病等重要病因的研究較少，需要更多大型、多中心的前瞻性研究來(lái)發(fā)掘并驗(yàn)證血液代謝物的價(jià)值。

肝癌是一種異質(zhì)性較大的惡性腫瘤，血液代謝標(biāo)志物可以反映肝癌發(fā)展的綜合情況，對(duì)肝癌預(yù)后及治療反應(yīng)具有預(yù)測(cè)能力，部分代謝物被提出作為預(yù)測(cè)肝癌預(yù)后及治療反應(yīng)的標(biāo)志物。此外，隨著精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、綜合診斷和多學(xué)科診療時(shí)代的到來(lái)，代謝組學(xué)技術(shù)在預(yù)測(cè)肝癌患者預(yù)后和選擇個(gè)性化治療方案方面具有較大的應(yīng)用前景。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：劉志英對(duì)文章的思路及撰寫(xiě)有關(guān)鍵貢獻(xiàn)；周智航和何松參與修改文章關(guān)鍵內(nèi)容。