生物学参数与预后
除了病理、分期等预后指标外,还有许多结直肠癌相关的生物学指标、分子和基因等预后因素。尽管这些参数有助于提高预后的估计,但仍需进一步的研究证实它们是否具有独立的预后价值。
(一)常规血清学指标
1、生物化学指标
实验室检查结果与预后尚无一致认识。多数研究认为,血红蛋白、血沉、白细胞计数、肝功能指标(如GGTP、SGOT、SGPT、LDH等)、血清总蛋白、铁蛋白等与预后无关。但Hannisdal等发现,血沉超过30mm/h、白细胞计数超过10×109/L时,预后较差、生存时间短(P<0.05)。徐芳英报道[90]尿糖对预后有独立意义,而血糖无意义。
2、血清癌胚抗原
血清癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)具有使肿瘤细胞免疫逃避和促使肿瘤细胞扩散和转移作用。虽然CEA的检测不适合于结直肠癌的早期诊断,但大量临床资料证明,结直肠癌患者术前血清CEA值升高,表示病变范围较广,术后预后较差。有研究认为CEA可作为独立于TNM分期的一负性预后因子[93]。美国癌症联合会(AJCC)更是建议将根据术前血清CEA水平将TNM分期修饰为Ⅰ~ⅣCxC0C1,把术前血清CEA水平归为Ⅰ类预后因子[94]。
但血清CEA值与预后是否存在着相关性是有争议的。的确,在临床中,有半数以上的患者,即使是晚期,并没观察到血清CEA水平的升高。中山大学肿瘤医院2002年245例结直肠癌患者血清CEA以大于正常参考值(≥5ng/ml)为阳性,占42.0%。除这些患者外,血中CEA水平就不能客观地反映体内肿瘤负荷,在这些CEA高和不高的患者之间生存率是否有差异,还有待进一步随访。
CEA和其它肿瘤标记物联合检测的报道也较多。一般认为,CEA、CA19-9和CA-50的测定对预后的判断,有一定的意义。但单项检测敏感度不高,联合检测有诊断价值。
近年来,针对CEA的体液和细胞免疫在结直肠癌研究中成为了热点。国外对抗-CEA抗体的研究认为,大多数结直肠癌患者有血清存在抗-CEA抗体,具有高特异性、高浓度。Albanopoulos等认为抗-CEA抗体是有统计学意义的预后因素。伍小军等[95]对69例结直肠癌患者检测抗-CEA抗体,阳性率为63.8%(44/69);联合检测CEA和抗-CEA抗体,可将阳性率提高至84.1%,与预后的相关性正在随诊研究中。
3、CA19-9
CA19-9是一种糖抗原,是与Lewis血型物质有关的、涎液酸化的乳酸-Ne岩藻戊糖,与内皮细胞表面受体结合,其功能与癌细胞浸润和转移有关,在肿瘤患者体内被释放入血液中。多数研究[96, 97]认为CA19-9的敏感性比CEA要低,但它诊断疾病复发的特异性却更高。有研究发现原发肿瘤CA19-9的表达占71.0%,术前血清中CA19-9的阳性率(>37UI/ml)为20.6%,而术后1月血清中CA19-9阳性率仅为6.6%。原发肿瘤、术前、术后血清中CA19-9均为阳性者预示死亡率上升。此3项指标均阴性者无复发,5年生存率达97.1%。而3项指标均阳性者62.5%复发,5年生存率仅42.8%。
(二)癌细胞核DNA含量
检测肿瘤细胞DNA的倍数可来判断患者的预后。在结直肠癌患者中,随细胞从癌前期发展为恶性会出现二倍体丢失的增加。与二倍体肿瘤相比,非整倍体肿瘤组织中CEA水平的升高是十分明显的。通常非整倍体会随分期的增加而增加,非整倍体肿瘤比二倍体肿瘤具有更为不利的和更高的生长率。非整倍体肿瘤通常与其他提示预后不良的病理因素有关[98-100]。
但细胞核DNA含量对结直肠癌预后判断的价值仍有争论。有学者认为结直肠癌细胞核DNA倍体系是预测复发、预后最有意义的指标。Bauer等虽未证实结直肠癌细胞核DNA含量与预后的关系,但发现在Dukes A、B期细胞核分裂增殖周期中,S-期细胞百分数超过20%时,其预后差。
Witzig报道[99]DNA序列较DNA倍体更能提供最为有用的预后信息。DNA序列可作为淋巴结阴性患者高危险性的决定因素。
(三)癌基因和抑癌基因
1、癌基因
1982年Pulciani发现活化细胞癌基因能够转化NIH3T3鼠细胞后,也开始从分子水平探讨结直肠癌基因与其生物学行为的关系。结直肠癌细胞中存在着基因的突变与扩增已得到证实,如细胞核第12Ki-ras密码子突变,c-Ki-ras、c-Ha-ras、N-ras、c-Myc、c-fos等基因的扩增。但基因与预后的关系并不明确。
(1)ras
ras癌基因族包括H-ras, K-ras和N-ras。它的突变是结直肠癌中一个重要的基因改变。突变大多发生于K-ras基因,N-ras突变很少,H-ras突变几乎没有。ras突变预后意义结果不一。4组总计498例患者的研究发现ras密码子12或13的突变与预后有关。联合检测ras和p53,兼有两者突变则预后较差。Elnatan等报道左半结肠癌如有则肿瘤更具侵袭性、预后较差,而右半结肠没有这种现象。Andreyev等认为在Dukes C期的患者ras突变更有意义。另有7组总共610例病人的研究发现ras突变与预后没有关系。上述两大类研究在实验设计和病人选择上没有本质的区别。仔细分析提示,报告没有预后意义的大多局限于某一期的肿瘤。而报道有意义的大多为从Dukes A/D的混合病例。可能是有ras突变的结直肠癌具较强的浸润能力而与Dukes 分期无关[101-103]。
(2)c-Myc
c-Myc癌基因的改变包括过度表达和基因放大。半数以上结直肠癌有Myc基因的过度表达,范围在3~40倍。少数肿瘤有Myc基因3~4倍的放大。基因的过度表达与放大没有相关性。大多数肿瘤仅有过度表达而没有基因放大。大约30%的病人有c-Myc低水平放大,其程度与化疗敏感性有关。RNA分析多数研究认为c-Myc基因拷贝数或RNA表达与预后无关。但有报告c-Myc过度表达的病人预后较没有过度表达病人好,这种作用仅限于肿瘤的p53原有突变的病人。c-Myc蛋白免疫组化研究也有多组报告(Miller等,1992,118例;Bhatavdekar等,1997,48例)c-Myc蛋白染色阳性的预后意义不大[103-105]。
(3)TGFa和TGFβ
TGFa通过与EGFR作用引起细胞增殖,体外证明促进结肠癌细胞生长。Younes等[106]研究105例病人,提示TGFa低表达病人(<25%阳性细胞)预后要比高表达(>25%阳性细胞)差。TGFβ能抑制上皮生长和促进分化,刺激间质细胞增殖和细胞迁移。肿瘤细胞丧失对TGFβ的抑制作用是肿瘤细胞的一大特征。Matsushita等证实TGFβ mRNA和蛋白在肿瘤中的表达明显高于正常大肠黏膜,提示肿瘤间质血管内皮细胞和成纤维细胞样细胞有结合结直肠癌细胞所分泌的TGFβ的能力。TGFβ间接通过间质成分的旁分泌作用而促进肿瘤的生长。潘元青等[107]认为TGFβ1对预后风险最大。
(4)c-erbB-2
c-erbB-2,也称Her-2/neu是一种具有酪氨酸激酶活性的分子量为185 kD的糖蛋白。Kapitanovic等[108](1997)研究151例结直肠腺癌,c-erbB-2表达于该组所有病例,强阳性的43%,其免疫组化染色与生存期呈负相关关系,中等强度染色阳性病例平均生存期120周,强阳性者仅28周,弱阳性者275周。Koy等研究164例Dukes B期结直肠癌,33.5%的肿瘤胞浆染色阳性,阳性组5年生存率47%,而阴性组达77%,和Kapitanovic均认为c-erbB-2高表达的预后差[108, 109]。与上述3组报告不同,有报道异倍体结直肠癌如c-erbB-2过度表达则预后好。因此c-erbB-2表达与结直肠癌预后的关系也应在组织大病例、严格控制比较条件的基础上进行深入研究才能得出可靠结论[110]。
(5)Bcl-2
Bcl-2是一种癌基因,有编码25 kD蛋白,抑制细胞凋亡的作用。许多结直肠癌的研究表明Bcl-2过度表达和复发或生存率间无关系,Bcl-2阳性与阴性的肿瘤病人对5-FU治疗反应也无差异。有些研究提示,Bcl-2阳性患者预后较好。也有报道bcl-2阳性/p53阴性肿瘤预后较其他染色类型的肿瘤好[111]。
2.抑癌基因
(1)p53
p53是一个非常重要的抗癌基因,50%左右的癌有p53基因的突变。突变是P53功能活性丧失的最主要形式。文献报道75%以上结直肠癌有染色体17p的丢失,说明p53改变有重要作用。p53参与大肠腺瘤转变成癌的恶变过程,在溃疡性结肠炎伴发的结直肠癌中,p53改变在其早期起作用。
p53改变与结直肠癌预后的关系已有很多论文,但用于检测的单克隆抗体种类多,阳性标准不同,从1%细胞核阳性到超过10%核阳性定为p53阳性标准。其次,阳性定位也有争议。有研究报道p53胞浆阳性的预后意义比核阳性的更大(Sun等,1992;Bosari等,1994)。但这种胞浆染色是一种方法学的人为现象,还是一种具有生物学意义的真性结果还不清楚。胞浆中的p53阳性反应有时很难对其进行正确评价。但总的来讲p53的突变与预后是相关的[112]。
(2)DCC
Smad 4、Smad 2和DCC三个结直肠癌相关基因位于18号染色体长臂,近年来发现结直肠癌的发生与18q的杂合性丢失(LOH)有关,Vogeistoin等发现70%结直肠癌和50%的后期腺瘤有18q的丢失。DCC(deleted in colon cancer)是最早定位于18q21. 2的一个抗癌基因,DCC编码蛋白的功能与粘附分子家族类似,其表达改变与结直肠癌病人预后有关[103, 113]。Jen等和Qgunbiyi等[114]报道18q等位基因丢失与Ⅱ期结直肠癌的预后有关,18q丢失的Ⅱ期病人与Ⅲ期病人相似。
Shibata等用多克隆抗体(721),微波抗原修复方法免疫组化研究DCC的表达。Ⅱ期病人DCC染色阳性者5年生存率94.3%,而染色阴性者仅61.6%。Ⅲ期病人DCC阳性病例5年生存率59. 3%,阴性者33. 2%。
(3)Rb-1
Rb基因位于染色体13q14上,至少有12个外显子构成基因编码928个氨基酸的蛋白质,分子量105kD(p105-Rb),是一类DNA结合蛋白,可调节某些控制增殖基因的转录,而抑制细胞的生长。Gope等研究发现70%结直肠癌比正常黏膜有2~5倍的Rb基因放大,其余肿瘤与正常相似,但没有比正常低。用Southern blot研究表明Rb基因在结直肠癌并不丢失或转录失活。核型研究表明48%~55%结直肠癌有染色体13的非随机性获得(三倍体或四倍体)。在结直肠癌Rb基因表达增加,那Rb基因究竟如何发挥作用仍是一个还未解开的迷[1]。
(4)p27
p27基因是一个重要的细胞周期抑制因子,作用于细胞周期的G1期,能够阻止细胞周期中G0/S期转化,也是一个抗癌基因,基因定位于12p13。有研究证实细胞核p27基因表达水平与肿瘤恶性程度呈负相关,故可能是一种新的肿瘤标记物及肿瘤预后指标[115]。Loda 等应用微波修复免疫组化方法分析149例结直肠癌,染色阳性定位于细胞核、细胞质或核和质;p27阳性肿瘤(n=134)平均生存期是151个月,而阴性病例(n=15)只有69个月。
(5)p21
p21基因所编码的蛋白质的相对分子量约21kD。p21蛋白可与各种cyclin-CDK复合物结合,抑制CDK激酶的活性,阻止细胞通过G1-S期关卡,使细胞停留在G1期,抑制细胞增殖,或者使DNA受损细胞有机会修复,以维持基因组的稳定性,防止细胞恶性转化。
免疫组化研究总共399例病人得出,p21阳性肿瘤54%,阳性率从31%~71%不等,这与所用单克隆抗体、阳性判断标准不一有关。其中3组报告p21阳性肿瘤其预后较差,仅1组报告认为p21阳性染色是一个独立的预后因子[111]。
Fu等[116]用免疫组织化学检测原发直肠癌放射前活检标本的p53和p21/WAFl,并观察p53和p21表达与放射后组织病理变化以及临床特征之间的关系。结果大多数的p53+或p21-肿瘤对放射抗拒,而大多数p53-或p21+肿瘤对放射敏感。放射后p53-或p21+肿瘤体积下降比p53+或p21-肿瘤更为明显。p53+或p21-患者较P53-或P21+患者更易复发和远处转移,5年生存率更低,虽然没有统计学差异,但检测p53和p21的表达对于放射敏感的患者选择术前放疗可能是有用的参数。
(6)p16
p16是细胞周期蛋白依赖激酶(cycl in-dependent kinase,CDK)抑制因子,阻碍pRb蛋白磷酸化,将细胞周期阻断在G1期,是Rb细胞周期控制通路(p16-Rb-p21ras)中关键分子之一,在大多数人类肿瘤细胞下调,其调控失常的机制多为基因缺失、突变、启动子甲基化、其产物被癌基因蛋白所结合及转录后修饰。有文献报道p16在结直肠癌中的缺失频率在50%~67%之间,其表达缺失与年龄无明显相关,与生存期显着相关,p16阴性的结直肠癌预后差[117-119]。
3.联合检测
肿瘤发生的过程中,需要多种基因、多步骤改变才能诱导或保持其恶性状态,单纯应用一种或几种癌基因和抑癌基因作为预后指标可能过于简单化,综合分析各种癌基因和抑癌基因的表达与突变将进一步阐明其生物学行为及其与临床预后的关系,这仍需要进一步的深入研究。
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