鐵蛋白在頭頸癌頸部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預(yù)測作用

張 寧 蘭雪玲

頭頸癌是世界上第六大常見癌癥，每年共報告約600 000例新發(fā)病例，其中中國占了很大的比例[1]。在所有的頭頸部癌中，頭頸部鱗狀細胞癌占了絕大部分，是一種具有高侵襲性和高度異質(zhì)性的腫瘤[2]，在臨床實踐中，一旦發(fā)現(xiàn)頭頸部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移，則表明疾病處于快速進展期，而若出現(xiàn)了局部淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移通常預(yù)示著患者手術(shù)預(yù)后的不佳[3]，而目前關(guān)于復(fù)發(fā)性頭頸癌的治療方案有限，并且缺乏改善患者預(yù)后方面的有效手段[4]。鑒于這種狀態(tài)，急需要開發(fā)新的潛在的標志物用來評估和預(yù)測頭頸癌的早期轉(zhuǎn)移，以提高患者的生存率。

前期基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，鐵代謝與腫瘤生長轉(zhuǎn)移有關(guān)，鐵代謝產(chǎn)物可以促進頭頸癌細胞的增殖[5]。人體內(nèi)的鐵主要以鐵蛋白的形式儲存[6]，雖然對于鐵蛋白的研究已經(jīng)有接近80年的時間，近年來仍然發(fā)掘了鐵蛋白的許多新特征。最近的研究表明，鐵蛋白的表達水平與許多惡性腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，包括肺癌[7]和原發(fā)性肝細胞癌[8]。然而，鐵蛋白在頭頸癌發(fā)生和發(fā)展中的作用尚不完全清楚，本研究探究鐵蛋白在頭頸癌、癌前病變、炎癥患者及正常對照中血清水平的差異，進而探究鐵蛋白是否可作為頭頸癌診斷和轉(zhuǎn)移預(yù)測的生物標志物。

1 資料與方法

1.1 入組及排除標準

2015年1月—2018年1月在遼寧省腫瘤醫(yī)院共納入433名患者和健康志愿者，包括124名口腔粘膜炎癥患者、104名患有癌前病變患者、85名診斷為頭頸癌患者和120名健康體檢患者，共分為四組。納入標準：(1)患者的疾病診斷基于臨床診斷，并結(jié)合影像學和組織病理學或細胞學的檢查結(jié)果；對于癌前病變和頭頸癌的患者，診斷的標準為手術(shù)中冰凍切片或術(shù)后切除組織的病理診斷；(2)對于頭頸癌的患者，接受過原發(fā)性腫瘤切除術(shù)，并在術(shù)中接受了頭頸部淋巴結(jié)清掃術(shù)。排除標準：(1)同時患有多種嚴重的疾病患者，如糖尿病、腎功能衰竭或心衰；(2)同時患有影響血清鐵蛋白水平的疾病，如肝損傷、缺鐵性貧血或肺癌、胃癌、食管癌等癌癥；(3)手術(shù)治療前接受過化療或放療的患者。本研究經(jīng)我院倫理委員會的批準，所有入組的患者均簽署了書面知情同意書。

1.2 血樣采集和檢測

患者在明確診斷后，使用采血管收集靜脈血樣3～5 mL，對于接受手術(shù)的患者在手術(shù)治療之前采集血樣。樣品在室溫下2 h之內(nèi)，在4℃下以1 500 g的轉(zhuǎn)速離心5 min后獲得上層血清樣品，并立即儲存在-70℃直至使用。鐵蛋白的診斷使用化學發(fā)光免疫測定法，用羅氏e601分析儀在我院臨床檢驗科進行定量分析。

1.3 超聲對于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的檢測

對于入組的頭頸癌患者，在手術(shù)前使用彩色多普勒超聲檢查患者的頸部淋巴結(jié)情況，結(jié)果由兩位具有5年以上超聲診斷經(jīng)驗的超聲科醫(yī)生進行判讀。記錄腫瘤的特征包括尺寸(縱向直徑，LD)和形狀(長軸/短軸比或L/S比)。對于截值選擇，尺寸LD設(shè)置為1 cm，形狀L/S比設(shè)置為2。

1.4 統(tǒng)計學方法

運用SPSS 23.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計學分析，定量資料用均數(shù)±標準差或中位數(shù)和四分位數(shù)表示，Student-t檢驗或Mann-WhitneyU檢驗用于比較兩組定量數(shù)據(jù)之間的差異性，One-way ANOVA檢驗或Kruskal-Wallis秩和檢驗用于比較多組定量數(shù)據(jù)的差異。使用ROC曲線和曲線下面積分析評估診斷的準確性。分類變量采用卡方檢驗和Fisher確切概率法，使用Pearson相關(guān)系數(shù)進行相關(guān)性分析，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 各組患者基線特征的比較

各組患者之間性別比無統(tǒng)計學差異(P=0.958)，但組間年齡和絕經(jīng)期婦女的比例有統(tǒng)計學差異(P<0.05)(表1)。

表1 各組患者的基線臨床特征

2.2 鐵蛋白水平對于頭頸癌的診斷效能

與健康對照組相比，癌癥組的血清鐵蛋白水平顯著升高(P<0.001)。癌癥組的鐵蛋白水平顯著高于癌前病變組(P=0.010)，但兩組間鐵蛋白水平有更多重合之處(圖1A)。就性別而言，鐵蛋白在男女患者之間沒有統(tǒng)計學差異(P=0.352)(圖1B)，但在女性患者中，絕經(jīng)后女性的鐵蛋白水平顯著高于絕經(jīng)前(P<0.001)(圖1C)?？傮w而言，ROC曲線顯示鐵蛋白對于頭頸癌與非癌患者的區(qū)分具有良好的效能，曲線下面積為0.815(圖1D)。

2.3 轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移頭頸癌的血清鐵蛋白水平

根據(jù)頸部淋巴結(jié)的清掃結(jié)果，將癌癥患者分為兩個亞組：頭頸癌伴轉(zhuǎn)移組和頭頸癌無轉(zhuǎn)移組。頭頸部腫瘤患者轉(zhuǎn)移的多因素Logistics回歸分析結(jié)果顯示，高分化(P=0.024)、鐵蛋白(P=0.013)和L/S值(P=0.035)是腫瘤轉(zhuǎn)移的獨立影響因素(表2)。表3的結(jié)果顯示，無轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)移組頭頸癌的性別構(gòu)成、年齡大小、絕經(jīng)婦女比例以及腫瘤的發(fā)生部位和分化程度都沒有統(tǒng)計學差異(P>0.05)。但就血清鐵蛋白水平來說，轉(zhuǎn)移組患者顯著升高(P<0.001)(圖2A)，ROC分析顯示鐵蛋白預(yù)測頸部轉(zhuǎn)移的曲線下面積為0.818，得出的截值為210.8 ng/mL(圖2B)。

圖1 鐵蛋白水平對于頭頸癌的診斷效能Figure 1 Efficacy of serum ferritin in diagnosing head and neck squamous cell carcinomaNote：A.The serum level of ferritin in each group；B.The serum level of ferritin between male and female；C.The serum level of ferritin before and after menopause；D.ROC curve of serum ferritin between cancer group and non-cancer group.*** P<0.001.

圖2 鐵蛋白在轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移頭頸癌的區(qū)分效能Figure 2 Efficacy of serum ferritin in differentiating metastatic HNSCC and non-metastatic HNSCCNote：A.The serum level of ferritin between patients with metastatic HNSCC or non-metastatic HNSCC；B.ROC curve of serum ferritin between metastatic HNSCC and non-metastatic HNSCC.***P<0.001.

FactorsOR95% CIPFemale0.850.76～1.820.437Age,years1.140.97～1.330.075Post-menopausal2.450.66～4.030.165Region(oral cavity/nasopharynx vs. others)0.760.58～1.450.236Well differentiation1.321.08～1.760.024Serum ferritin(ng/mL)1.551.12～2.060.013LD1.670.88～2.340.331L/S1.121.03～1.250.035

表3 轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移頭頸癌患者的腫瘤特征

2.4 超聲檢測與鐵蛋白對于轉(zhuǎn)移預(yù)測的比較

所有的入組癌癥患者在術(shù)前都進行了頸部多普勒超聲檢測，以比較血清鐵蛋白水平和多普勒超聲對于腫瘤轉(zhuǎn)移預(yù)測的效能，多普勒超聲的結(jié)果用LD和L/S表示。預(yù)測效能ROC曲線結(jié)果顯示，鐵蛋白的曲線下面積顯著大于LD(AUC=0.656)和L/S(AUC=0.718)，得出的截值分別為1.02 cm和1.87 cm(圖3)。利用ROC曲線得出的截值計算預(yù)測轉(zhuǎn)移的敏感度和特異性，表明鐵蛋白具有較高的敏感度86.4%和最高的似然比2.083，但是特異性較低，僅為58.5%。LD的特異性最高，但也僅為65.9%(表4)。

表4 不同指標預(yù)測頭頸癌轉(zhuǎn)移的特異性和敏感度的對比

圖3 多普勒超聲和血清鐵蛋白對于轉(zhuǎn)移和非轉(zhuǎn)移頭頸癌區(qū)分的ROC曲線比較Figure 3 Comparison of Doppler ultrasonography ROC curve and serum ferritin in patients with differentiated metastatic HNSCC or non-metastatic HNSCC

3 討論

鐵代謝一直以來都被發(fā)現(xiàn)與腫瘤的發(fā)展之間存在密切的相關(guān)性[9]，前期的研究表明[10]，鐵蛋白的表達水平在各種類型的腫瘤中都會上調(diào)，包括肺癌和前列腺癌等。本研究表明，鐵蛋白也是頭頸癌的良好標志物，與非癌癥患者相比，頭頸癌患者血清鐵蛋白的水平顯著升高。此外一個有趣的現(xiàn)象是，與絕經(jīng)前婦女相比，絕經(jīng)后婦女的血清鐵蛋白水平更高，這可能是由于月經(jīng)導(dǎo)致每年約250 mg鐵損失[11]，而絕經(jīng)后婦女則沒有月經(jīng)導(dǎo)致的鐵丟失，因此鐵蛋白水平存在升高的現(xiàn)象。

關(guān)于腫瘤患者血清鐵蛋白水平的升高機制，前期研究提出了一些假設(shè)。首先，鐵代謝對正常細胞的功能至關(guān)重要，但在腫瘤生長中，腫瘤細胞的內(nèi)吞作用導(dǎo)致大量的鐵儲存[12]。相應(yīng)的，腫瘤細胞膜的轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1(TFR1)的表達上調(diào)，增加鐵轉(zhuǎn)運到癌細胞中水平[13]。隨著腫瘤的發(fā)展，細胞內(nèi)高水平的鐵蛋白會從受損的腫瘤細胞中分泌或泄漏，導(dǎo)致血清中更高的鐵蛋白水平[14]。值得注意的是，在本研究中，在頭頸癌和癌前病變之間鐵蛋白水平存在較多重合的情況，這可能是由于癌前病變時期，細胞已經(jīng)處于病理改變的情況，加上鐵代謝紊亂可能會導(dǎo)致鐵蛋白水平的升高。因此，鐵蛋白可能不是頭頸癌早期診斷的良好血清標志物。

但對于頭頸癌轉(zhuǎn)移的預(yù)測方面，鐵蛋白可能是一種潛在良好的標志物。目前來說，影像學檢測一直是非侵入手段中對于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的有效檢測方式。然而，最近的一項研究表明，即使先進的成像方式在不斷地發(fā)展，術(shù)中頸淋巴結(jié)的清掃對于淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的確診和腫瘤的分期作用依然不會被取代[15]。因為不管是多普勒超聲、CT、MRI還是先進的PET-CT，對于頭頸癌的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的確診在臨床環(huán)境中的表現(xiàn)并不完美。本研究比較了鐵蛋白和多普勒超聲對于頭頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移預(yù)測的效能，結(jié)果表明，不管是ROC曲線還是在敏感度上鐵蛋白對于轉(zhuǎn)移的預(yù)測方面都較多普勒超聲具有更好的表現(xiàn)。此外，鐵蛋白是一種廉價的常規(guī)標記物，具有無創(chuàng)和常規(guī)監(jiān)測的優(yōu)勢，聯(lián)合超聲的檢測可提高頭頸癌淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的預(yù)測準確性。

綜上所述，鐵蛋白作為一種檢測廉價的無創(chuàng)的生物標志物，在頭頸癌和其他腫瘤中具有一定的診斷價值，但對于頭頸癌的癌前病變區(qū)分的效能可能有一定的誤差。然而，鐵蛋白對于頭頸癌頸部淋巴結(jié)的轉(zhuǎn)移具有良好的預(yù)測價值，適用于高轉(zhuǎn)移風險患者的常規(guī)檢測。因此，鐵蛋白可能是頭頸癌頸淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移的新型潛在生物標志物。