血清肿瘤标志物升高且无颅内转移患者脑脊液肿瘤标志物的含量

刘志杰，石 强，吕 斌，张 振，田成林

中国人民解放军总医院神经内科，北京 100853



·论 著·

血清肿瘤标志物升高且无颅内转移患者脑脊液肿瘤标志物的含量

刘志杰，石 强，吕 斌，张 振，田成林

中国人民解放军总医院神经内科，北京 100853

目的 观察血清肿瘤标志物(TM)浓度升高时通过血脑屏障向脑脊液弥散的情况。方法 将2013年1月1日至2015年12月31日在中国人民解放军总医院神经内科住院且接受腰穿的患者，根据血清TM水平分为血清TM正常组(对照组，n=251)和血清TM升高组(n=181)，血清TM升高组181例患者中，甲胎蛋白(AFP)升高0例，癌胚抗原(CEA)升高26例，癌抗原(CA)125升高39例，CA15- 3升高3例，CA19- 9升高19例，CA724升高47例，人细胞角蛋白21- 1片段(CYFRA21- 1)升高49例，鳞状上皮细胞癌抗原(SCC)升高17例。检测两组患者的脑脊液TM浓度并进行比较。结果 血清CEA(U=0.00，P=0.00)、CA19- 9(U=0.00，P=0.00)、CA15- 3(U=0.00，P=0.04)、SCC(U=0.00，P=0.00)、CA125(U=0.00，P=0.00)、CA72- 4(U=3.00，P=0.00))和CYFRA21- 1升高组(U=0.00，P=0.00)的中位脑脊液CEA、CA19- 9、CA15- 3、SCC、CA125、CA724和CYFRA21- 1浓度均明显低于相应的中位血清浓度。血清CEA(U=3091.00，P=0.18)、CA19- 9(U=1897.00，P=0.14)、CA15- 3(U=373.50，P=0.91)和SCC升高组(U=1925.50，P=0.76)的脑脊液CEA、CA19- 9、CA15- 3和SCC浓度与相应对照组间差异无统计学意义；血清CA125(U=2188.00，P=0.00)和CA724升高组(U=1279.00，P=0.00)的中位CA125和CA724脑脊液浓度明显低于相应对照组；血清CYFRA21- 1升高组的脑脊液CYFRA21- 1浓度明显高于相应对照组(U=1826.50，P=0.00)，但所有血清CYFRA21- 1升高组患者的脑脊液CYFRA21- 1 水平均低于血清参考值上限。结论 CEA、CA19- 9、CA15- 3、SCC、CA125和CA72- 4跨血脑屏障的可能性极低。

脑脊液；血清；肿瘤标志物

ActaAcadMedSin，2016,38(5)：539-542

脑脊液细胞病理学一直是诊断脑膜癌病的金标准，但肿瘤细胞在脑脊液中的出现存在相当大的随机性，且受检查者主观影响较大，容易误诊、漏诊。现已证实，脑脊液中癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)、癌抗原(carcinomic antigen，CA)125、CA19- 9、CA153等肿瘤标志物(tumor marker，TM)对肿瘤脑膜转移具有诊断价值[1- 6]。当疑诊脑膜癌病的患者脑脊液中某一种TM含量升高且高于相应的血清浓度时，可以推断该患者可能存在该种TM的鞘内合成，并据此诊断脑膜转移[6- 8]。然而在临床实践中，有些患者会出现脑脊液中某一种TM含量升高但却低于相应的血清浓度，在解读这种检测结果时，则需考虑是否存在该种TM由血液通过血脑屏障弥散进入脑脊液，从而导致脑脊液中该标志物浓度升高的可能性。如果TM不能自血中跨血脑屏障弥散至脑脊液，若脑脊液中该种TM浓度升高，则可直接归因于鞘内合成，而不必考虑其血清中的浓度，这对脑膜癌病的早期诊断极有意义。本研究观察了TM浓度升高时通过血脑屏障向脑脊液的弥散情况，以期为正确解读脑脊液TM浓度提供依据。

对象和方法

对象及分组 2013年1月1日至2015年12月31日在中国人民解放军总医院神经内科住院且接受腰穿的患者，其最终诊断主要包括中枢神经系统感染、炎症性脱髓鞘疾病、周围神经病变、脑静脉窦血栓形成、系统或原发性中枢神经系统血管炎和神经退行性疾病，根据血清TM水平分为血清TM正常组(对照组，n=251)和血清TM升高组(n=181)。血清TM升高组入组标准：(1)血清中甲胎蛋白(alpha-fetoprotein，AFP)、CEA、CA125、CA153、CA19- 9、CA724、人细胞角蛋白21- 1片段(human cytokeratin fragment antigen 21- 1，CYFRA21- 1)和鳞状上皮细胞癌抗原(squamous cell carcinoma related antigen，SCC) 8种标志物中至少有1种浓度升高；(2)排除中枢神经系统恶性病变；(3)接受腰穿检查。血清TM升高组共入组181例，其中，男96例，女85例，平均年龄(49.9±16.1)岁(16～88岁)。对照组入组标准：(1)排除全身恶性疾病；(2)血清TM浓度在正常范围内；(3)接受腰穿检查。对照组共入组251例，其中，男144例，女107例，平均年龄(45.8±16.1)岁(12～81岁)。两组患者脑脊液和血液标本采集间隔在1周之内。

脑脊液和血液中TM的测定 采用免疫光化学发光法(Roche 170自动分析仪上)测定脑脊液和血清中的AFP、CEA、CA125、CA15- 3、CA19- 9、CA724和CYFRA21- 1含量。具体为：将标本(血清或脑脊液)、生物素化的特异性抗TM单克隆抗体、钌标记的特异性抗TM单克隆抗体加入反应体系中，形成双抗体夹心复合体；然后加入抗生物素链霉素包被的微粒，通过生物素和抗生物素链霉素的反应，双抗体夹心复合体与微粒结合，借助磁场将微粒吸附于电极表面，通过光化学反应发光，记录发光强度，根据标准曲线计算TM含量。

采用酶免疫分析仪(日本富士诊断公司)测定脑脊液和血清中的SCC，按照仪器使用说明书，将采集的脑脊液和血清样本、生物素化的小鼠抗SCC单克隆抗体、辣根过氧化物酶(horse radish peroxidase ，HRP)标记的小鼠抗SCC单克隆抗体和四甲基联苯胺HRP底物置于覆有链霉亲和素的微孔板，使用微孔板分光光度计测量其620 nm的吸光度，测量结果通过仪器自动生成校准曲线。

AFP、CEA、CA125、CA15- 3、CA19- 9、CA724、CYFRA21- 1和SCC的检测下限分别为0.61 μg/L、0.20 μg/L、0.60 U/ml、1.00 U/ml、0.60 U/ml、0.20 U/ml、0.10 ng/ml和0 μg/L。

统计学处理 采用SPSS 19.0统计软件，两组脑脊液和血清几乎均为非正态分布，数据以最小值、中位数、最大值、四分位数间距表示，组间比较采用非参数秩和检验(Mann-Whitney Test)；P<0.05为差异有统计学意义。

结 果

181例患者中，血清AFP升高0例，CEA升高26例，CA125升高39例，CA15- 3升高3例，CA19- 9升高19例，CA724升高47例，CYFRA21- 1升高49例，SCC升高17例。

血清CEA(n=26)、CA19- 9(n=19)、CA15- 3(n=3)、SCC(n=17)、CA125(n=39)、CA724(n=47)和CYFRA21- 1升高组(n=49)的中位脑脊液CEA、CA19- 9、CA15- 3、SCC、CA125、CA724和CYFRA21- 1浓度分别为0.20 μg/L、1.17 U/ml、1.00 U/ml、0.10 μg/L、0.60 U/ml、1.17 U/ml和0.97 ng/ml，明显低于相应中位血清浓度的5.98 μg/L(U=0.00，P=0.00)、44.81 U/ml(U=0.00，P=0.00)、37.79 U/ml(U=0.00，P=0.04)、2.60 μg/L(U=0.00，P=0.00)、61.56 U/ml(U=0.00，P=0.00)、19.80 U/ml(U=3.00，P=0.00)和4.79 ng/ml(U=0.00，P=0.00)。血清CA724升高组患者中，有1例患者脑脊液CA724水平为11.1 U/ml，超过血清参考值上限的10 U/ml，其血清CA724浓度为97.47 U/ml，诊断为多发性硬化。

对照组的中位CEA(n=250)、CA19- 9(n=251)、CA15- 3(n=250)、SCC(n=237)、CA125(n=247)、CA724(n=248)和CYFRA21- 1(n=238)脑脊液浓度分别为0.2 μg/L、0.98 U/ml、1.00 U/ml、0.10 μg/L、1.37 U/ml、1.49 U/ml和0.74 ng/ml；血清CEA(U=3091.00，P=0.18)、CA19- 9(U=1897.00，P=0.14)、CA15- 3(U=373.50，P=0.91)和SCC升高组(U=1925.50，P=0.76)的中位脑脊液CEA、CA19- 9、CA15- 3和SCC浓度与相应对照组间差异无统计学意义；血清CA125(U=2188.00，P=0.00)和CA724升高组(U=1279.00，P=0.00)的中位CA125和CA724脑脊液浓度明显低于相应对照组；血清CYFRA21- 1升高组的中位脑脊液CYFRA21- 1浓度明显高于相应对照组(U=1826.50，P=0.00)，但所有血清CYFRA21- 1升高组患者的脑脊液CYFRA21- 1水平均低于血清参考值上限。

讨 论

目前尚无脑脊液TM的参考值，血清参考值分别为：CEA∶0～5.0 μg/L，CA125∶0.1～35.0 U/ml，CA19-9∶0.1～37.0 U/ml，CA15-3∶1～30 U/ml，CA724∶0.1～10 U/ml，CYFRA21-1∶0.1～4.0 ng/ml，SCC<1.8 μg/L。本研究将血清TM升高组和对照组脑脊液中TM的浓度进行对比，若血清TM升高组脑脊液TM浓度较对照组无升高，则说明即使血清中TM浓度升高也不能导致脑脊液中相对应的TM浓度升高，即该TM不能跨过血脑屏障由血液向脑脊液中弥散。

对于疑似颅内恶性转移的患者，血清和脑脊液的TM的浓度同时升高很常见[6- 8]。如果出现脑脊液中TM浓度升高，但仍低于血清浓度，则需考虑脑脊液中TM浓度升高是否由TM跨血脑屏障向脑脊液弥散所致[9]。如果TM不能跨血脑屏障向脑脊液中弥散，那么脑脊液中升高的TM则全部来自于鞘内合成，这对于脑膜癌病的早期诊断具有很好的提示意义。

本研究结果显示，对照组相应的脑脊液TM均处于极低水平，血清CEA、CA19- 9、CA15- 3、和SCC升高组与对照组中脑脊液相应的TM浓度无明显差异，CA125和CA724在血清TM升高组中的脑脊液浓度还明显低于对照组；虽然血清CYFRA21- 1升高组脑脊液中CYFRA21- 1的浓度高于对照组，但最大值仍低于参考值上限。提示在无颅内恶性病变的状态下，7种TM的鞘内合成处于极低水平。当血清某种TM浓度升高时，可能不会通过血脑屏障，或只有微量TM能跨血脑屏障向脑脊液扩散，但不会导致脑脊液中该种TM含量的显著异常升高[5]。

本研究中的血清CA724升高组中有1例脑脊液CA724的浓度超过血清参考值上限，但低于其血清浓度。血清CA724正常组患者中，脑脊液CA724浓度和血清CA724浓度无显著差异，提示可能存在较低水平的CA724鞘内合成，但不足以导致脑脊液含量的异常显著升高，上述推论有待进一步研究证实。

CYFRA21- 1是诊断非小细胞肺癌最为敏感的TM，属于糖类抗原TM[10- 11]。本研究结果显示，血清CYFRA21- 1升高组的脑脊液中CYRRA21- 1浓度明显高于对照组，推测其原因可能为CYFRA21- 1可部分透过血脑屏障，或者有鞘内合成，具体机制尚不明确，需待进一步研究验证。

综上，本研究结果显示，CEA、CA199、CA153、SCC、CA125和CA724跨血脑屏障的可能性极低，当脑脊液浓度异常升高时，无论其血清浓度如何，都高度提示可能存在异常鞘内合成，需警惕中枢神经系统恶性病变的可能。本研究不足之处在于血清TM升高组患者例数较少，特别是含量大幅度升高的患者例数少，今后尚需更大样本量研究的证实。

[1]Yap BS, Yap HY, Fritsche HA, et al. CSF carcinoembryonic antigen in meningeal carcinomatosis from breast cancer[J].JAMA, 1980, 244(14):1601- 1603.

[2]Twijnstra A, van Zanten AP, Nooyen WJ, et al. Sensitivity and specificity of single and combined tumour markers in the diagnosis of leptomeningeal metastasis from breast cancer[J]. J Neurol Neurosurg Psychiatry,1986,49(11):1246- 1250.

[3]Nakagawa H, Kubo S, Murasawa A, et al. Measurements of CSF biochemical tumor markers in patients with meningeal carcinomatosis and brain tumors[J]. J Neurooncol, 1992, 12(2):111- 120.

[4]Gauchez AS, Pez E, Boutonnat J, et al. Early detection of leptomeningeal metastasis in patients with metastatic breast carcinoma: validation of CA15- 3 measurement in cerebrospinal fluid[J]. Ann Biol Clin, 2007, 65(6): 653- 658.

[5]Corsini E, Bernardi G,Gaviani P, et al. Intrathecal synthesis of tumor markers is a highly sensitive test in the diagnosis of leptomeningeal metastasis from solid cancers[J]. Clin Chem Lab Med, 2009, 47(7): 874- 879.

[6]Kang SJ, Kim KS, Ha YS, et al. Diagnostic value of cerebrospinal fluid level of carcinoembryonic antigen in patients with leptomeningeal carcinomatous metastasis[J]. J Clin Neurol, 2010, 6(1): 33- 37.

[7]Kosmas C, Tsavaris NB, Tsakonas G, et al. Cerebrospinal fluid tumor marker levels in predicting response to treatment and survival of carcinomatous meningitis in patients with advanced breast cancer[J]. Med Sci Monit, 2005, 11(8): CR398- CR401.

[8]Walbert T, Groves MD. Known and emerging biomarkers of leptomeningeal metastasis and its response to treatment[J]. Future Oncol, 2010, 6(2): 287- 297.

[9]Shi Q, Pu CQ, Cao XT, et al.Optimal cut-off values for tumor markers in cerebrospinal fluid with ROC curve analysis[J]. Front Biosci (Elite Ed), 2011, 1(3): 1259- 1264.

[10]Wang P, Piao Y,Zhang X, et al. The concentration of CYFRA 21- 1, NSE and CEA in cerebro-spinaluid can be useful indicators for diagnosis of meningeal carcinomatosis of lung cancer[J]. Cancer Biomark, 2013, 13 (1):123- 130.

[11]石强，蒲传强，吴卫平，等.脑脊液肿瘤标志物医学参考值的建立[J].中华医学杂志,2009,8(9), 355- 356.

Conventional Tumor Markers in Cerebralspinal Fluid in Patients with Elevated SerumTumor Markers and without Central Nervous System Malignant Diseases

LIU Zhi-jie, SHI Qiang, LÜ Bin, ZHANG Zhen, TIAN Cheng-lin

Department of Neurology, Chinese PLA General Hospital, Beijing 100853, China

TIAN Cheng-lin Tel: 010- 66499319, E-mail:tianchenglin719@aliyun.com

Objective To explore the diffusion pattern of tumor markers (TM) from serum to cerebrospinal fluid (CSF) via the blood-brain barrier in patients with elevated serum tumor markers (TM).Methods Inpatients receiving lumbar puncture during hospitalization in our center from January 1, 2013 to December 31, 2015 were divided into study group (n=181) and control group (n=251). The study group consisted of patients with elevated serum TMs but without malignant central nervous system diseases. The control group consisted of patients with normal serum TM levels and without malignant diseases. TMs measured in the study group included elevated serum alpha-fetoprotein (AFP) (n=0), carcinoembryonic antigen (CEA) (n=26), carcinomic antigen(CA)125 (n=39), CA15- 3 (n=3),CA19- 9 (n=19), CA724 (n=47), CYFRA21- 1 (n=49), and SCC (n=17).Levels of TMs in the CSF of study group was compared with that of control group.Results Median CEA (U=0.00，P=0.00),CA19- 9 (U=0.00，P=0.00),CA15- 3 (U=0.00，P=0.04),SCC (U=0.00，P=0.00),CA125 (U=0.00，P=0.00),CA72- 4 (U=3.00，P=0.00)),and CYFRA21- 1 (U=0.00，P=0.00) in CSF were significantly lower than the corresponding serum TM levels in the study group.There was no significant difference between study group and control group for the CSF level of CEA (U=3091.00，P=0.18),CA19- 9 (U=1897.00，P=0.14), CA15- 3 (U=373.50，P=0.91)and SCC (U=1925.50，P=0.76). CSF CA125 (U=2188.00，P=0.00) and CA724 (U=1279.00，P=0.00) levels in the study group were lower than those in control group. CSF level of CYFRA21- 1 (U=1826.50，P=0.00) in study group was higher than that in control group;however, it was still lower than the upper limit of reference value. Conclusion In patients with elevated serum CEA, CA19- 9, CA15- 3, SCC, CA125, and CA72- 4 levels, transblood-brain-barrier diffusion of TMs from serum to CSF is highly unlikely.

cerebrospinal fluid;serum;tumor marker

海南省应用技术开发与推广项目(ZDXM2015088)Support by the Hainan Provincial Program of Development and Generalization of Practical Techniques (ZDXM2015088)

田成林 电话：010- 66499319，电子邮件：tianchenglin719@aliyun.com

R74；R73

A

1000- 503X(2016)05- 0539- 04

10.3881/j.issn.1000- 503X.2016.05.008

2016- 07- 04)