超重/肥胖結直腸癌患者血清中轉錄激活因子3的表達及臨床意義*

劉秀良,李瑞斌,萬智恒

(1.內蒙古科技大學包頭醫學院,內蒙古 包頭 014040;2.內蒙古科技大學包頭醫學院第一附屬醫院日間手術中心)

結直腸癌(colorectal cancer,CRC)是消化系統中最常見的惡性腫瘤之一,對人類健康構成嚴重威脅。據不完全統計,全球結直腸癌的發病率居所有惡性腫瘤的第4位,是癌癥相關死亡的第2大原因[1]。隨著經濟的快速發展和平時生活方式的改變,結直腸癌的發病率呈現逐年上升的趨勢。由于結直腸癌的早期癥狀不明顯,大多數患者在確診時已進入晚期,治療效果往往不盡如人意。結直腸癌的治療方式主要以手術、化療和放療為主[2],預防治療后復發和遠端轉移是結直腸癌治療的難點和重點[3]。因此,早期發現和早期診斷對提高結直腸癌患者的5年生存率具有重要意義。目前已經明確,血清腫瘤標志物在癌癥的輔助診斷、疾病評估中發揮至關重要的作用,積極尋找有助于結直腸癌診斷和預測治療后復發及遠端轉移的分子標志物是當前研究的熱點,這對結直腸癌的早期診斷和個體化治療具有重要的臨床價值。

激活轉錄因子3 (activating transcription factor 3,ATF3)是ATF/cAMP反應元件結合家族的成員之一[4]。ATF3可以通過其亮氨酸拉鏈結構域與蛋白質相互作用,并通過其轉錄活性調節細胞功能[5]。ATF3在正常細胞中低水平表達,促進細胞的凋亡和增殖,而在腫瘤組織中其通常被認為是癌基因或腫瘤抑制因子[6]。國內外研究發現,ATF3在許多人類實體瘤中高表達,與腫瘤的發生、發展和轉移密切相關[7]。此外,研究表明,ATF3是一種脂肪因子,在肥胖和代謝性疾病中起著關鍵作用[8-9]。本研究通過觀察超重/肥胖結直腸癌患者與健康人群血清中ATF3的表達差異,旨在探討其在超重/肥胖結直腸癌患者的臨床診斷價值及其與臨床病理特征的關系。

1 對象與方法

1.1研究對象 選取內蒙古科技大學包頭醫學院第一附屬醫院收治的結直腸癌患者34例,其中升結腸癌11例、乙狀結腸癌10例、直腸癌13例。所有患者經病理結果證實為結直腸癌。體質量指數(body mass index,BMI)得分是通過將個人體質量(公斤)除以個人身高(米)的平方進行計算得出。排除標準:BMI<18 kg/m2;患有急性炎癥性疾病或其他惡性腫瘤。對照組為本院門診體檢中心健康體檢人員24例。將患者分為正常體質量的結直腸癌患者(18 kg/m2

1.2研究方法

1.2.1主要試劑與儀器 ELISA檢測試劑盒購自酶聯生物科技有限公司(中國上海),低速自動平衡離心機購自湘儀離心機儀器有限公司(中國長沙),全自動酶聯免疫檢測分析儀購自Thermo Scientific公司(美國)。

1.2.2血液樣本的采集和處理 所有結直腸癌患者的外周靜脈血在手術前隔夜禁食后采集,健康體檢人員的外周靜脈血在空腹條件下采集。采集后立即將血液樣本放入離心機中,以3 000 r/min離心5 min,淡黃色的上清液即為血清,做好標記后將其放在-80 ℃冰箱中保存,直到進行檢測。

1.2.3酶聯免疫吸附實驗檢測血清中ATF3基因的表達 采用固相夾心法酶聯免疫吸附實驗測定血清中ATF3的濃度,嚴格按照試劑盒說明書操作。該試劑盒ATF3的板內變異系數和板間變異系數均<10%。

2 結果

2.1健康體檢人員和結直腸癌患者臨床資料比較 健康體檢人員24例,其中男性13例,女性11例,平均年齡42歲(22～80歲),身高(168.83±6.53)cm,體質量(72.33±12.97)kg,BMI(25.32±4.05)kg/m2,均無基礎疾病;結直腸癌患者34例,其中男性26例,女性8例,平均年齡64歲(43～85歲),身高(167.10±5.46)cm,體質量(65.29±8.60)kg,BMI(23.39±2.79)kg/m2,其中8例有高血壓,3例有糖尿病。健康體檢人員和結直腸癌患者之間的性別、年齡、體質量、BMI、基礎疾病相比,差異具有統計學意義(P<0.05),兩組之間身高差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 健康體檢人員與結直腸癌患者一般資料

2.2健康體檢人員和結直腸癌患者血清ATF3表達水平比較 從總體上來看,健康體檢人員的血清ATF3水平(181.042 5 ng/mL)和結直腸癌患者的血清ATF3水平(331.308 5 ng/mL)相比,差異無統計學意義(P>0.05)。正常體質量人群中,結直腸癌患者的血清ATF3水平(311.692 7 ng/mL)與健康體檢人員的血清ATF3水平(209.322 0 ng/mL)之間差異無統計學意義(P>0.05)。超重/肥胖人群中,結直腸癌患者的血清ATF3水平(445.080 2 ng/mL)明顯高于健康體檢人員(124.483 6 ng/mL),差異具有統計學意義(P<0.05)。見表2、圖1。

圖1 肥胖或非肥胖的健康體檢人員和結直腸癌患者血清ATF3的表達水平

表2 肥胖或非肥胖的健康體檢人員和結直腸癌患者血清ATF3的表達水平

2.3結直腸癌患者血清ATF3水平與臨床病理特征的關系 從癌腫位置來看,正常體質量的結直腸癌患者不同癌腫位置之間的血清ATF3表達水平沒有顯著性差異(P>0.05),超重/肥胖的直腸癌患者的血清ATF3(540.807 7 ng/mL)顯著高于超重/肥胖的乙狀結腸癌患者的血清ATF3(173.697 6)水平,差異具有統計學意義(P<0.05)。從病理分期來看,超重/肥胖的結直腸癌Ⅱ期與超重/肥胖的結直腸癌Ⅰ期相比,血清ATF3表達水平差異具有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 肥胖或非肥胖的結直腸癌患者血清ATF3水平與臨床病理特征的關系

2.4超重/肥胖結直腸癌患者ATF3與CEA的ROC曲線 繪制超重/肥胖結直腸癌患者及相同例數的健康體檢人員血清ATF3和CEA的相對表達水平的ROC曲線,評估ATF3在早期診斷超重/肥胖結直腸癌患者中的價值,結果顯示,ATF3的曲線下面積為0.752 1(95%CI:0.604 4-0.899 8),高于CEA的AUC 0.719 0(95%CI;0.569 2-0.868 8),表明在超重/肥胖結直腸癌患者的診斷中,ATF3的診斷效能高于CEA。見圖2。

圖2 ATF3、CEA在超重/肥胖結直腸癌患者和健康體檢人員相對表達量的ROC曲線

3 討論

近年來,隨著人口老齡化、生活方式和飲食習慣的改變、動物脂肪和高蛋白攝入過量、膳食纖維攝入不足,中國地區結直腸癌發病率明顯上升。手術切除仍然是結直腸癌的主要治療方法。早期發現和診斷是提高療效和預后的關鍵。目前,臨床診斷結直腸癌主要依靠腸鏡檢查和病理檢查。腫瘤標志物的檢測相較于上述兩種檢查而言,主要優勢在于其具有非侵入性和無痛的特點[10],在結直腸癌的早期篩查和診斷中受到越來越多的關注。因此,尋找特異性的腫瘤標志物對結直腸癌的早期診斷尤為重要。

ATF3在各種腫瘤的免疫動態平衡、調節葡萄糖和脂肪組織以及細胞增殖和轉移等方面發揮著重要作用[4]。根據癌變組織不同,ATF3可能具有癌基因和腫瘤抑制基因的雙重作用。在結腸癌中,ATF3的作用是極具爭議的。Yan等[11]的研究表明,與鄰近正常組織相比,ATF3在人結直腸癌組織中的表達顯著增加,而Hackl等[12]的研究則表明,與周圍的正常組織相比,ATF3在人結腸癌標本中的表達較低。值得關注的是,兩項研究中的標本取自不同國家的人種,這種完全相反的結果可能與人種和地域差異有關。Wu等[13]的實驗顯示,在結腸癌細胞中,通過表達ATF3能增加該細胞的體外遷移和侵襲能力。此外,有報道ATF3還與脂肪細胞分化相關,它可降低PPARγ的mRNA水平,從而抑制脂肪細胞的分化[14],并在脂肪細胞缺氧調節線粒體功能障礙中發揮重要作用[15]。近年來,有研究發現結直腸癌患者的血清ATF3升高,ATF3升高是結直腸癌重要的獨立危險因素[16]。本研究結果顯示,結直腸癌患者與健康體檢人員的血清ATF3水平沒有顯著性差異。但超重/肥胖結直腸癌患者與超重/肥胖健康體檢人員的血清ATF3水平差異具有統計學意義,其可能原因是ATF3在脂肪細胞分化中發揮作用,使得多余的脂質不能充分儲存在白色脂肪細胞中,從而誘發肥胖及其相關的代謝紊亂。這也間接證明在超重/肥胖人群中采用ATF3作為篩查結直腸癌的分子標志物具有一定意義。

另外,本研究評價了結直腸癌患者血清ATF3的相對表達水平與臨床病理特征的關系。根據腫瘤所處的位置,將結直腸癌分為右半結腸癌、橫結腸癌、左半結腸癌、乙狀結腸癌、直腸癌。根據AJCC第8版結直腸癌TNM分期,腫瘤分為0期、Ⅰ期、Ⅱ期、Ⅲ期、Ⅳ期。結果顯示超重/肥胖結直腸癌患者中,不同部位和不同分期的腫瘤組織與血清ATF3的相對表達水平差異具有統計學意義,這提示ATF3在超重/肥胖結直腸癌的發生發展過程中起著重要意義。

本研究也存在諸多不足,諸如選取的研究對象均來自同一家醫院,可能會因醫療技術手段等實際情況的限制導致選擇偏倚的情況發生;因為時間關系沒有對腫瘤患者的術后及預后情況進行長期隨訪,沒有完成ATF3基因表達與結直腸癌患者的預后相關分析,同時也沒有進一步從分子機制上去探索ATF3基因在結直腸癌的發生發展過程中的意義。這些需在后期加大樣本數量、進行多中心研究加以改進,并在此基礎上進行更深入研究。

綜上所述,本研究探討了ATF3在超重/肥胖結直腸患者血清中的表達及其與臨床病理特征的關系。根據結果推測超重/肥胖人群中血清ATF3的高表達可能使其患結直腸癌的幾率增加,并且血清ATF3表達水平與腫瘤的部位和分期具有相關性。ATF3可作為超重/肥胖人群用來篩查結直腸癌的潛在血清診斷標志物。然而,考慮到本研究的樣本量有限,其結果僅作為臨床參考,必須在更大的樣本和其他種族人群中進行進一步的研究。此外,ATF3促進超重/肥胖結直腸癌患者發生發展的具體分子機制也有待進一步研究。