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第十七章肿瘤标志物检验 检验教研室郝坡 本章内容 概述肿瘤标志物的测定胚胎性抗原标志物糖类抗原标志物酶类抗原标志物激素类抗原标志物基因类标志物 第一节概述肿瘤标志物的发展概况肿瘤标志物的定义肿瘤标志物的分类肿瘤标志物的应用 概述 癌症对人类健康和生命的威胁很大 它和心血管疾患一起 已成为医学上的两大难关 全世界52亿人口中 每年约有700万人新患癌症 每年约有500多万人死于癌症 几乎每6秒钟就有一名癌症患者死亡 近年来 我国癌症的发病率呈上升趋势 恶性肿瘤居城市人口死因的首位 随着医学的进步和发展 诊断方法不断进步可以使大约80 90 的癌症得到确诊 而且 1 3的癌症患者能在早期发现 世界卫生组织作出的最新权威性结论 癌症患者如果能早期发现 治愈率可达80 以上 因此 早期肿瘤诊断已成为全世界医务人员长期以来极尽全力研究的热门课题 2008年我国卫生事业发展统计公报卫生部统计信息中心 肿瘤标志物发展概况 1845Bence Jones本周蛋白1930ZondekHCG1959Markert同工酶1963AbelevAFP1965Gold FreemanCEA1969Hubner Todaro癌基因1975Kohler Milstein单克隆抗体1978Herberman提出肿瘤标志物概念1979英国第7届肿瘤发生TM被确认并应用临床生物学和医学会议1980KoprowskiCA19 91981BastetalCA1251981ColcheretalCA72 41984KufeetalCA15 3 诊断肿瘤有二大类方法 医学影像学方法检验诊断学 核医学方法 这里讨论的肿瘤标志物的测定 就属于这一类 肿瘤标志物的定义 肿瘤标志物 TumorMarker TM 是由肿瘤细胞产生的 存在于细胞 组织或体液中 能用化学或免疫方法定量的 能证实癌肿存在 或在某一脏器存在 的 能监测肿瘤治疗和预后的物质 这些物质必须在正常人中不存在或者是在癌肿患者中出现的水平显著高于正常人 肿瘤标志物的分类 细胞肿瘤标志物 位于细胞中的物质或抗原 如激素受体 白血病表型 分子基因等 体液肿瘤标志物 病理情况下 浓度增加时可在血液 尿液或其他体液中测得的物质 如AFP CA19 9 CEA CA15 3等 肿瘤表型标志物 酶 胚胎性抗原 异位性蛋白 激素等 出现于癌细胞转化和临床进展阶段 肿瘤基因标志物 基因突变 基因表达异常等 出现于癌前起动阶段 肿瘤标志物的分类 化学特性 癌胚抗原类标志物糖类抗原标记物酶类标志物激素类标志物癌基因其他 理想的肿瘤标志物的标准 特异性100 灵敏度100 器官特异性与肿瘤大小或分期有关能进行疗效观察与预后有关可靠的预测价值 然而目前所应用的肿瘤标志物均未达到上述要求 但如正确合理使用 仍有很大临床价值 关键是要正确评价肿瘤标志物检测的临床意义 肿瘤标志物的临床应用 正常人群中的筛查有症状者的辅助诊断癌症的临床阶段的分期疾病进程的预后指标评估治疗方案判断癌症是否复发治疗应答的监测 普查 一般不适宜对无症状人群进行普查以CEA普查结肠癌为例 肿瘤标志物用于普查的五项原则 应十分清楚该肿瘤的发病率应能检测早期肿瘤该肿瘤的早期治疗比晚期治疗更经济有效测定方法的灵敏度 特异性和重复性良好普查所需费用能被接受 定位 TM基本上不能对肿瘤定位极少数TM如PSA 甲状腺球白等具器官特异性 但不是肿瘤特异性 确诊 通常不能进行确诊因为TM无足够的灵敏度 不能排除假阴性结果 但本周蛋白 多发性骨瘤 AFP 肝癌 HCG 绒毛膜癌 和降钙素 C 细胞癌 等有助确诊 分期 大多数TM与疾病分期有关 且浓度与肿瘤大小通常存在关联但并不能根据个体测得值来判断肿瘤大小 也不能以TM浓度精确指示各期肿瘤 因为各期肿瘤的TM浓度范围极广 且互相重叠 预后 术前TM浓度增加 术后降低 表示这些TM对此肿瘤有预后价值 在病程监测中 TM的浓度增加或降低与疾病的预后密切相关 TM评价治疗有效性方案 Beastall 1991 无效 TM浓度与治疗前相比下降50 有效 TM浓度与治疗前相比下降 90 显效 TM浓度下降至临界值以下 影响血液和体液中肿瘤标志物浓度的因素1 肿瘤的大小和肿瘤细胞的数目 肿瘤越大细胞越多 肿瘤标志物的浓度越高 2 肿瘤细胞合成和分泌肿瘤标志物的速度 肿瘤细胞合成和分泌肿瘤标志物的速度越快 血液循环中肿瘤标志物的浓度越高 3 肿瘤组织的血液供应好坏 若血液供应差 血液循环中肿瘤标志物的浓度低 4 肿瘤细胞是否有坏死和坏死的程度 肿瘤细胞坏死后 释放出大量肿瘤标志物 使肿瘤局部和血液中肿瘤标志物的浓度升高 5 肿瘤细胞的分化程度和肿瘤的分期 肿瘤细胞分化程度越差 恶性程度越高 越晚期 产生的肿瘤标志物越多 6 肿瘤细胞是否表达和合成肿瘤标志物 有些肿瘤细胞不表达 不携带肿瘤标志物 则在血液和体液中就检测不到 7 肿瘤标志物在体内的降解和排泄速度 若肝 肾功能差 排泄速度慢 则肿瘤标志物在体内可异常升高 分析前1 标本采集对检测结果的影响 前列腺按摩 前列腺穿刺 射精 导尿和直肠镜检查后 血液PSA和PAP值可升高 宜在此操作过后一周取样 肝 肾功能异常和胆道排泄不畅 胆汁淤滞等均可造成如CEA ALP GGT等浓度增高 肿瘤标志物检测的影响因素 某些药物会影响肿瘤标志物的浓度 如抗雄激素治疗前列腺癌时可抑制PSA产生 导致PSA假阴性结果 唾液和汗液污染标本可使鳞状上皮细胞癌相关抗原 SCC CA19 9浓度升高 CEA也会轻度升高 2 标本保存对检测结果的影响 血液标本采集后应及时离心 若从采血到血清分离的间隔时间 60min NSE浓度会从血小板中释放而增高 保存於4 冰箱中 24小时内测定 如在2 3个月内测定 则应 20 保存 避免反复冻融 酶类和激素类肿瘤标志物不稳定 易降解 应及时测定或低温保存 由于红细胞和血小板中也存在神经元特异性烯醇化酶 NSE 因此 样本溶血可使血液中NSE浓度增高 RBC中有大量的NSE 1 的溶血可使血清NSE升高5ug L 黄疸血样本 会引起PSA的检测值升高 分析中1 测定方法和试剂对检测结果的影响 从方法学来看 肿瘤标志物测定方法很多 有放射免疫测定法 酶联免疫测定法 化学发光免疫测定法等 每种测定方法有自己的精密度和重复性 但手工操作的方法重复性较差 误差比较大 操作时要特别认真 用自动化仪器进行测定 重复性好 误差小 有研究报道 使用12种不同的CEA试剂盒检测某一混合血清中CEA的浓度 结果其差异超过100 导致分析间误差的主要原因是没有测定的标准化 包括缺乏统一的抗原 抗原成分 校正品和参考方法等 因此 在工作中要尽量使用同一种方法 同一种仪器和同一厂家的试剂盒进行测定 2 交叉污染对检测结果的影响 当测定非常高浓度标本时 交叉污染成为一个导致假阳性的潜在问题 所以应不时地复查有无标本被交叉污染 3 嗜异性抗体对检测结果的影响 大多数肿瘤标志物的测定中常使用一对鼠单克隆抗体来与肿瘤抗原反应 如果病人血清中存在嗜异性抗体 特别是人抗鼠抗体 它可能在两种鼠单克隆抗体间起 桥梁 作用 导致在无抗原的情况下 出现肿瘤标志物浓度增高的假象 分析后 1 参考值范围 不同标本如血液 尿液 胸 腹水等 必须有不同的参考值 不同地区 不同人群 不同方法 不同试剂和设备应建立自己的参考值范围 2 病人基础测定值的变化 对于结果的分析极有价值 故应监测病人治疗前 治疗中和治疗后各个阶段肿瘤标志物含量的变化 最好画一张肿瘤标志物含量的变化的曲线图 以便综合分析 3 一般病人的结果在排除检测方法引起的误差后 上升或下降25 都有临床价值 对于测定结果特别异常的标本必须复查 以防测定误差 4 由于肿瘤标志物测定其临床意义的特殊性 必须加强与临床的交流和沟通当改变肿瘤标志物检测方法和试剂时 必须通知临床 否则会影响结果的判断 5 必须知道肿瘤标志物的半寿期 手术后降到一半所需的时间 这有助解释某些肿瘤标志物 如AFP和hCG的浓度变化 对于临床疗效判断有重要意义 主要肿瘤标志物经手术后半寿期 胚胎抗原类标志物 胎儿发育早期 由肝脏和卵黄囊合成的一种血清糖蛋白 电泳时位于白蛋白和 1球蛋白之间 胎儿出生后不久即逐渐消失 成人血清中含量甚微 AFP异质体 LCA结合型AFP 25 原发性肝癌 25 良性肝病 临床意义 在我国60 70 的肝癌病人存在AFP高于正常值正常人血清AFP值为10 30 g L 凡11AFP 500 g L持续1个月或AFP 200 g L持续2好个月 应高度怀疑肝癌 同时应有医学影像学好的证据参与诊断低浓度 50 200 g L 持续时间超过2个月的好患者 应视为肝癌的高危人群当谷丙转氨酶 ALT 正常 用AFP来诊断肝h1癌 可取性可达100 在进行肝癌诊断时 应排除由妊娠 活动性肝炎 生殖腺胚胎癌 继发性肝癌和少数消化道肿瘤等引起的AFP升高 通常由非原发性肝癌引起的AFP升高 一般都不会高于400 g L 3 6 5 2 的胆管上皮癌 84 以上的肝母细胞癌和70 左右的生殖性畸胎瘤及较少比例的胰腺癌 肺癌 肾癌和白血病患者也可出现AFP低浓度的异常升高 良性病变中的AFP升高升高一般是散在的和暂时的肝炎病人 10 升高 水平 50 g L 肝硬化病人 30 升高 水平 500 g L 缺点 对原发性肝癌的敏感性只有70 左右对转移性肝癌的诊断效果就更差对AFP指标阴性 临床可疑的患者应结合其他检查资料或多项指标联合检测 如同时检测 GT AFU ALP等 以期优势互补 减少漏诊 疗效观察和预后的评估 若AFP及胆红素同时明显升高 病人存活期很短原发性肝癌在治疗过程中 如AFP含量保持在术后水平 示病情稳定 下降示病情好转 持续不降说明疗效不佳 是一种可溶性糖蛋白 胚胎期主要存在于胎儿的胃肠管 胰腺和肝脏 胃肠道恶性肿瘤时可见血清CEA升高 在乳腺癌 肺癌及其他恶性肿瘤中也可出现表达 并分泌于体液中 临床意义 恶性肿瘤的辅助诊断 CEA在中晚期肿瘤中的阳性率胰腺癌88 91 肺癌76 结肠癌73 乳腺癌和卵巢癌73 膀胱癌 宫颈癌和子宫内膜癌中也有升高 CEA的优势 CEA是一个结肠癌标记物 CEA与CA242联合应用目前被认为是对结肠癌的最佳标记物的搭配 在整个直肠癌治疗其间 CEA是一个有效的监视指标 是发现复发的理想指标 其敏感性高于X线和直肠镜 CEA的局限性 只在肿瘤的中晚期才有较显著的升高 也不只局限于某一类肿瘤 因此CEA对多数肿瘤的早期发现与鉴别诊断并无帮助CEA具有较高的假阳性和假阴性 并不适合用于肿瘤的普查 预后的评估 术前CEA水平正常的患者手术治愈率高 术后不易复发若术前CEA已升高者 则大多数已有血管壁 淋巴系统和周围神经的侵犯和转移 预后较差术后若癌症有转移或复发者 在临床症状出现前10周 13个月 CEA就有可能开始升高 CEA浓度变化随病情进展而升高 伴CEA升高的良性疾病 吸烟者溃疡性结肠炎胰腺炎结肠息肉 二 糖类抗原标志物糖类抗原标志物是由肿瘤细胞分泌的或者是肿瘤细胞表面的抗原 针对这些抗原的单克隆抗体已成为临床上较为有用的肿瘤标志物 比天然分泌的标志物 如酶和激素 更敏感 一 糖类抗原12 5 CA125 是卵巢癌和子宫内膜癌的肿瘤标志物分子量为20万的糖蛋白可被单克隆抗体OC125所识别在卵巢肿瘤上皮和Mullerian副肾管来源的病理和正常组织中表达 其生物学功能不明 糖类抗原12 5 CA125 正常人血清中CA125的临界值为35U mlCA125的半衰期仅4 8天 在血中很快代谢 所测即时结果能反映肿瘤近期的变化状态 CA125在卵巢癌 尤其是上皮性卵巢癌 子宫内膜癌可出现升高 还可在肺癌 宫颈癌等肿瘤状态时升高 CA125在子宫内膜异位症 1 的健康妇女 3 的患良性卵巢疾病妇女及其他非肿瘤患者也可见到升高 CA125的临床应用 卵巢癌的辅助诊断观察病情及预测预后 血清CA125升高 或降低 2倍的患者中大于80 的病例为病情进展 或消退 CA125 35U ml的病人中有95 在第二次手术时仍有肿瘤存在早期复发的监测 75 的患者在肿瘤复发前一年左右时间CA125的水平就已升高 二 糖类抗原19 9 CA199 CA19 9是胰腺 胃和肠癌的标记物 正常人群血清CA19 9阳性的临界值为37U ml 癌组织中的浓度要高于正常组织或炎性组织 是胰腺癌诊断较好的指标 还可用于胃肠癌的检测和筛选 伴有黄疸的良性疾病患者也可出现CA19 9升高 但一般不 120 ml 经临床处理后可恢复到正常值范围 CA19 9的临床应用 诊断 可以作为胰腺和胆管癌较好的标志物用于临床 胰腺癌的阳性率可达70 92 胆管癌为66 7 对胃癌 肝癌和结直肠癌的阳性率分别可达25 60 56 60 18 58 疗效监测治疗中及术后含量下降乃至正常表示治疗方案正确 复发跟踪升高可作为肿瘤复发转移的亚临床诊断或重要的辅助诊断指标 CA19 9水平在胰腺癌诊断中反应参数的比较 三 酶类标志物 根据来源可分为两类 组织特异性酶 因组织损伤或变化使储存在细胞中的酶释放 如前列腺特异性抗原 非组织特异性酶 主要是肿瘤细胞代谢强 特别是无氧酶酵解增强 大量释放入血液中 如已糖激酶 一 前列腺特异性抗原 PSA PSA是前列腺的特异性标记物属于器官特异性抗原 不具备肿瘤特异性PSA属于酶类肿瘤标记物 具有糜蛋白酶样和胰蛋白酶的活性PSA在正常男性含量小于4 g L 游离PSA在正常男性含量小于1 g L前列腺癌 前列腺增生 前列腺炎和前列腺损伤都会导致血清PSA升高血清PSA在男性其他正常组织中和患其他癌肿时血清PSA都不会升高 前列腺癌的诊断 在区别良性与恶性前列腺疾病时测定游离PSA f PSA 与总PSA tPSA 的比率或复合PSA cPSA 与tPSA的比率更有临床价值 f PSA tPSA大于25 多为良性病人 f PSA tPSA小于10 多为前列腺癌 cPSA在前列腺癌病人血清中的含量明显高于良性肿瘤病人 二 神经原特异性烯醇化酶 NSE 同功酶类肿瘤标志物 正常仅存于神经组织和红细胞中正常人血清值为 13 g L小细胞肺癌 神经母细胞瘤和神经内分泌肿瘤及脑损伤时升高待测标本绝对禁止溶血 溶血可出现NSE血清水平升高 NSE的临床意义 NSE在小细胞肺癌中的阳性率明显高于对照组 NSE可作为小细胞肺癌的高特异 高灵敏的肿瘤标志物 跟踪监测癌肿病情进展和疗效判断 肺癌NSE高于11 8 g L预示肺癌患者生存期较短 化疗24小时后NSE下降是治疗效果良好的标志 其他癌症癌症复发的早期标志 尤其是存在胸腔 肝 骨骼 脑 脊髓转移NSE升高的癌症患者5年存活率仅为5 12 NSE的临床应用 四 激素类肿瘤标志物 激素类肿瘤标志物根据分泌激素的部位不同而分为正位性激素和异位性激素两类 不同类型的恶性肿瘤可分泌不同种类的异生性激素或分泌出同一种的激素 而同一种肿瘤细胞可分泌一种或多种不同的异生性激素 人绒毛膜促性腺激素 HCG 糖蛋白类激素 由蛋白核心与位于羧基端的以唾液酸为终止的侧链组成两个亚基组成 与 LH TSH和FSH相同 与 LH有交叉由合胞体滋养层细胞产生被证实是一种原始物质 可作为一种有用的肿瘤标志物 HCG 临床应用 HCG上升 几乎所有绒毛膜上皮细胞癌 70 的非精原细胞性睾丸癌 胃肠道 肺 乳腺肿瘤时亦可见 HCG水平与肿瘤大小 疾病预后有关脑脊液中HCG上升提示肿瘤有脑转移可用于监测治疗 五 基因类标志物的测定 癌基因原癌基因抑癌基因 癌基因 抑癌基因与生长因子的关系 癌基因 抑癌基因 细胞 生长因子 正调控 负调控 产物 终末分化 增殖 癌基因所编码的产物与细胞的肿瘤性转化相关 它以显性的方式对细胞生长起阳性作用 并促进细胞增殖 转化 一 癌基因 oncogene 指在体外能引起细胞转化 在体内能诱发肿瘤的基因 癌基因的名称一般用三个斜体小写字母表示 myc ras src等 病毒癌基因 virusoncogene v onc 存在于病毒基因组中的一段核苷酸片段 癌基因 它不编码病毒的结构成分 对病毒复制也没有作用 但可以使细胞持续增殖 转化 如src 一 病毒癌基因 病毒基因组结构 如前 在该病毒基因结构中 它除含有病毒复制所需的基因 如gag pol及env 外 还含有一种特殊的转化基因即src能导致所培养的细胞转化并呈恶性表型 也能在动物中引起恶性肿瘤 这种基因被称为病毒癌基因 v onc 第一个被鉴定的蛋白质 是酪氨酸蛋白激酶基因 它来自RousSarcomaVirus 称为src 目录 整合到基因组中的病毒cDNA毗邻原癌基因 并表达一融合mRNA内含细胞原癌基因 后者又被包装到病毒粒子中 二 细胞癌基因 细胞癌基因 cellular oncogene c onc 从肿瘤组织细胞中分离出的致癌的基因片段 即它是来自细胞中的致癌基因 它由正常细胞基因组中的原癌基因 proto oncogenes pro onc 转化而来 二 原癌基因1 概念 在正常细胞组织中存在的与癌基因相同相似的 高度同源 核苷酸片段 它是基因的正常版本 是癌基因的前体 这类基因的表达产物与正常细胞的生长 增殖 分化及调控等相关 正常情况下 这些原癌基因处于静止或低表达的状态 对细胞无害 对维持细胞正常功能具有重要作用 当其被活化时 细胞发生癌变 2 细胞原癌基因的特点 广泛存在于生物界中 从酵母到人的细胞普遍存在 基因序列高度保守 作用通过其产物蛋白质来体现 某些物理 化学及感染性因等能使原癌基因激活 它们既可以被导入逆录病毒而活化成病毒癌基因 v onc 也可因突变或异常表达而活化成细胞癌基因 c onc 活化的癌基因能诱导细胞的异常增殖和肿瘤发生 3 细胞原癌基因的分类及其产物 生长因子 如sis 生长因子受体 如fms erbB 蛋白激酶及其它信号转导组分 如src ras raf 与细胞周期调控相关的蛋白 如RB P53 bcl 1 转录因子 如myc fos jun等 细胞外生长因子sis P28跨膜的生长因子受体c src c abl c mos c raf细胞内信号传导体c src c abl c ras c mas H ras K ras N ras crk核内转录因子myc fos与细胞周期调控相关的蛋白 如RB P53 bcl 1 原癌基因的产物 目录 原癌基因 三 抑癌基因Anti oncogenes 抑癌基因 cancersuppressivegene anti oncegene 抑制细胞过度生长 增殖从而遏制肿瘤形成的基因 在70年代广泛研究癌基因之前 通过体细胞杂交 流行病统计学及细胞遗传学分析已指出 存在能抑制细胞转化的基因表型 一 抑癌基因的基本概念 关于肿瘤细胞的增生能被某种基因产物抑制的概念 首先来自体细胞杂效试验 Harris于1969年发现 正常细胞与肿瘤细胞融合所产生的杂交细胞不再具有致瘤性 提示从正常细胞来的某种基因起抑制肿瘤发生的作用 而当融合细胞丧失了含有这种特殊基因痤的染色体时 则可以重现其致瘤性 从而证明该染色体携带抑癌基因 细胞杂交试验 二 常见的抑癌基因 癌基因 抑癌基因与肿瘤发生 一 获得启动子与增强子 二 基因易位 重排