糖尿病相关胰腺癌早期筛查的研究进展

张 洁综述 陈 心审校

胰腺癌是一种致死性疾病，死亡率几乎等于发病率[1]，在世界范围内普通人群每年胰腺癌的发病率和死亡率接近十万分之八[2]。80%-85%的胰腺癌患者被确诊时已处于晚期或远处转移阶段[3]，目前的化疗方案对延长生存期作用收效甚微[4]。只有15%-20%的患者拥有手术切除的机会，而手术切除胰腺癌是该疾病唯一可能根治的疗法[1, 5]。虽然美国预防和筛查特别工作组目前不建议对普通人群进行胰腺癌筛查，但是现有的共识更倾向于对有家族史或其它高危特征的高风险人群进行早期胰腺癌筛查[4]。越来越多研究提示新发糖尿病是早期胰腺癌的临床表现之一[3]，小规模前瞻性研究表明，新发糖尿病患者中胰腺癌的患病率为3%-10%，约25%的胰腺癌患者在癌症诊断前6-24个月出现新发糖尿病，血糖异常比胰腺癌诊断提前了约36个月[6]。在一项最新的研究中，胰腺癌患者在确诊前36-60个月空腹血糖(FBG)水平与对照组相似，从诊断前30-36个月开始胰腺癌患者的FBG水平逐渐升高，大约在诊断前6-12个月超过126mg/dl[3]。这些发现为早期诊断胰腺癌提供了线索，但是如何鉴别单纯新发糖尿病与胰腺癌相关新发糖尿病尤为关键，本文将综述与胰腺癌早期诊断有关的生物标志物和检测方法。

1 新发糖尿病与胰腺癌的关联

胰腺癌作为最具破坏性的恶性肿瘤之一，由于胰腺癌缺乏特征性的临床表现和有效的早期筛查手段，发现时通常处于晚期。胰腺癌与糖尿病的关系十分复杂，首先，长期糖尿病是胰腺癌的危险因素；其次，有假说提出新发糖尿病是胰腺癌副肿瘤现象。 新发糖尿病患者比长期糖尿病患者最终发展为胰腺癌的可能性大得多，相关研究发现胰腺癌被切除后机体血糖水平得到了更好的控制。因此，在新发糖尿病患者中如何鉴别普通2型糖尿病与胰腺癌相关糖尿病对早期诊断胰腺癌至关重要[7]。

近年来，已发现若干胰腺癌高危人群，包括存在家族史的患者、胰腺炎病史患者、黏液性胰腺囊肿患者和新发糖尿病的老年患者[3]。明尼苏达州一项基于人群的队列研究用FBG水平定义胰腺癌的血糖状态，42%的患者符合美国糖尿病协会的糖尿病标准(其中50%是新发糖尿病)，13%是晚期糖尿病前期(FBG≥120mg/dl)，21%是FBG受损，只有9%在确诊胰腺癌时FBG水平正常。FBG水平与胰腺癌肿瘤体积有关，当肿瘤体积为1-2cm3时，FBG水平开始升高，增大到12cm3时，FBG水平将超过糖尿病阈值[3]。英国的一项病例对照研究将糖尿病病程小于2年的胰腺癌患者与不患癌症的糖尿病患者对照后，发现在糖尿病确诊前体重减轻与FBG迅速从正常水平发展为高血糖可能是胰腺癌相关糖尿病的预测指标，这有助于新发糖尿病患者进一步进行胰腺癌筛查[8]。鉴别单纯新发糖尿病与胰腺癌相关新发糖尿病十分关键，本文将综述与早期诊断胰腺癌有关的生物标志物与检测方法。

2 糖尿病相关胰腺癌的生物标志物

2.1 泛酰巯基乙胺酶(Vanin1 Gene，VNN1)

VNN1基因位于第6号染色体q22-24上，其编码产物是一种嵌合在上皮细胞和髓细胞膜上的泛酰巯基乙胺酶，它能催化辅酶A和酰基载体蛋白异化途径中D-泛酰巯基乙胺的水解,使其中一个酰胺连接骨架水解,产生泛酸和巯基乙胺。VNN1在炎症反应中通过调节半胱胺和谷胱甘肽合成影响胰岛细胞功能，引起胰腺癌患者在疾病早期即出现新发糖尿病症状[9]。

研究发现，干扰VNN1表达可以改善禁食小鼠对葡萄糖的耐受性、降低肝糖输出及抑制糖异生相关基因表达[10]。秦文杰[11]研究发现VNN1在新发糖尿病相关的胰腺癌组织中呈强阳性表达，而癌旁组织与单纯胰腺癌的癌组织均呈阴性。说明肿瘤组织的VNN1可鉴别伴随新发糖尿病的胰腺癌和普通胰腺癌，这一发现提示不是所有胰腺癌都会伴随新发糖尿病，肿瘤组织VNN1表达阳性的胰腺癌才会出现新发糖尿病。体内研究表明，小鼠饥饿时，肝脏特异性过度表达VNN1会使其基础血糖水平提高、糖耐量和胰岛素敏感性受损[12]。VNN1通过降低胰腺组织抗氧化能力和胰岛素敏感性引起胰岛功能下降。VNN1下游分子谷胱甘肽与过氧化物酶体增殖物激活受体γ对检测新发糖尿病胰腺癌患者的ROC曲线下面积均大于0.8，使VNN1有可能成为早期诊断胰腺癌的特异性生物标志物[9]。目前关于VNN1的检测，有研究将直径小于50纳米的超顺磁性氧化铁纳米颗粒与VNN1单克隆抗体结合形成USPIO-VNN1显影剂，经尾静脉注入伴新发糖尿病胰腺癌的老鼠体内，在核磁共振成像(Magnetic resonance imaging, MRI)下可见瘤块内信号减低，用普鲁士蓝染色可见瘤块内有蓝色颗粒，表明USPIO-VNN1对VNN1高表达的胰腺癌细胞有良好的示踪作用[11]。

2.2 基质金属蛋白酶9(Matrix Metalloproteinase 9，MMP-9)

MMP-9基因在新发糖尿病相关胰腺癌患者外周血单个核细胞表达量明显升高，或可作为新发糖尿病患者筛查胰腺癌的标志物[11]。应用微阵列技术鉴定伴随新发糖尿病的胰腺癌患者差异基因的表达，发现该类患者有23个独特的上调基因。联合分析VNN1和MMP-9在外周血基因的表达最具预测价值，其对糖尿病相关胰腺癌的敏感性和特异性分别为95.8%和76%[13]。通过免疫组织化学发现，约88%胰腺癌患者MMP-9表达增加，MMP-9和生腱蛋白C共表达与淋巴结转移、血管侵犯和肝转移相关[14]。MMP-9不仅能筛查糖尿病相关早期胰腺癌，也能作为胰腺癌预后的预测指标。MMP-9为血管生成过程中细胞外基质重塑必需的间接因子，它能促进血管内皮细胞因子从细胞外基质释放，并参与血管内皮细胞因子受体的相互作用。分泌MMP-9的肿瘤巨噬细胞常见于病理性血管生成部位，MMP-9对肿瘤血管的生成十分重要[15]，部分高表达MMP-9的胰腺癌血管生成增加，肿瘤的生长和转移也会加速。一项研究[16]指出，具有静止脉管系统的过度增殖性胰岛约20%促进血管生成，如内皮发芽、有丝分裂、体内微出血和血管扩张，这些胰岛具有原位癌特征。胰岛癌发展引起血管生成的过程涉及MMP-9，其在血管增生的胰岛和肿瘤中上调，使血管内皮细胞因子更容易被其受体接受。

2.3 肾上腺髓质素(Adrenomedullin,AM)

AM最初是从人类嗜铬细胞瘤分离的多功能调节肽[9]，其编码的RNA和蛋白质在癌组织过表达，并且胰腺癌患者血液中AM水平也增高。为了阐明胰腺癌与新发糖尿病的病理生理机制，研究者提出AM可能是早期胰腺癌诱导新发糖尿病的潜在介质，它通过旁分泌作用于胰岛受体或通过引起外周胰岛素抵抗诱导高血糖。初步病例对照研究表明，与对照组相比，胰腺癌患者的AM显著增加(1.91ng/ml vs 4.51ng/ml，P<0.05)[17]。AM是胰腺癌引发患者糖代谢紊乱的物质之一，当敲低AM的表达后，胰腺癌细胞对胰岛素分泌的抑制得到改善。在所有胰腺癌患者中，糖尿病病例的AM水平更高[18]。胰腺癌存在于低氧和低葡萄糖微环境中，缺氧条件下AM表达增加[19]。胰腺癌相关糖尿病患者AM高表达，研究发现，皮摩尔浓度的AM能直接抑制胰岛素的分泌，AM通过百日咳毒素敏感性G蛋白抑制胰岛素胞吐，或是改变胰岛素分泌细胞的膜电位及抑制电压门控钙通道来抑制膜的兴奋性。因此不难理解，当胰腺癌高表达AM时患者出现糖代谢紊乱[20]。胰腺癌缺氧条件下AM表达增加，患者还会出现体重减轻，胰腺癌患者早期死亡的主要原因是脂肪组织和骨骼肌组织严重和快速丧失。该研究指出，胰腺癌外泌体中的AM与脂肪细胞上的受体相互作用，激活p38和ERK1/2MAPK，并通过磷酸化激素敏感性脂肪酶促进脂解作用[21]。胰腺癌患者血清AM水平较不发生胰腺癌的糖尿病组和健康对照组高，用ROC曲线预测其对新发糖尿病中胰腺癌的诊断敏感度达80%以上。AM也可能成为预测新发糖尿病患者出现胰腺癌的生物标志物之一[9]。

2.4 S100A8 N-末端肽

S100A8 N-末端肽是位于染色体1q21.3上的S100基因簇成员，大多数S100蛋白具有保守的C-末端，其特征在于共同的结构基序。有研究[22]在胰腺癌癌组织样本中发现了S100A8 N-末端肽，但在相邻正常胰腺组织中未发现。除了胰腺癌组织外，单核细胞和中性粒细胞也能分泌S100A8 N-末端肽，该肽一旦被分泌到细胞外，它就会作为化学引诱剂，招募更多的炎性细胞，形成肿瘤发展的炎症微环境。S100A8 N-末端肽能刺激胰腺癌细胞促炎因子白细胞介素-8(IL-8)和肿瘤坏死因子-a(TNF-a)分泌增加，还能通过激活晚期糖基化终产物的受体而介导MAPK和NF-xB信号的传导。同时，S100A8 N-末端肽也参与癌症生长，并通过促进单核细胞和肿瘤细胞迁移建立有利的转移环境[23]。S100A8 N-末端肽在体外损害成肌细胞对葡萄糖的分解代谢引起高血糖，因此通过在生物体液中检测其水平可能有助于预测新发糖尿病患者患胰腺癌的风险[9]。

2.5 骨保护素(Osteoprotegerin,OPG)

OPG是肿瘤坏死因子受体超家族成员，其作为循环单体可在血清中检测。对实体肿瘤的原发部位进行分析发现，结直肠癌和胰腺癌患者血清OPG水平升高[24]。糖尿病相关胰腺癌患者也可出现高血清水平OPG[9]。OPG在早期胰腺癌肿瘤组织中高表达，而在正常的邻近组织和正常胰腺组织中低表达，它能诱导小鼠胰岛的形态学改变和胰岛功能的降低。高表达OPG的胰腺癌患者，其发生新发糖尿病概率较OPG低表达的胰腺癌患者高。胰腺癌引起的新发糖尿病可能是癌症导致的副肿瘤现象，OPG可以作为鉴别胰腺癌相关新发糖尿病和非癌性新发糖尿病的指标[25]。

2.6 常规指标联合检测

普通2型糖尿病患者和胰腺癌相关新发糖尿病患者的血清代谢谱共鉴别出62种不同的代谢产物。在新发糖尿病患者中，原发性胆汁酸生物合成和鞘脂代谢物与胰腺癌相关。胰腺癌患者血清肌酸和谷氨酰胺浓度与良性疾病患者有显著差异[26]。一般情况下，糖类抗原199(CA199)对无症状人群的胰腺癌筛查是无效的。但在5 111例新发糖尿病(<2年)无症状人群的回顾性研究中发现，有87例(1.7%)最终发展为胰腺癌；高胆红素水平(>1.7mg/dL)的322名患者亚组中，CA199高水平(>37IU/mL)患者中有42名(73.7%)在随访期间被诊断为胰腺癌。提示新诊断糖尿病后CA199和总胆红素升高可作为检测胰腺癌风险的有效指标[27]。8项指标对鉴别确诊糖尿病三年内的胰腺癌与病程大于五年的普通2型糖尿病有重要作用，分别是体重指数(BMI)<18.5kg/m2，新发糖尿病的年龄≥50岁，乙型肝炎病毒(HBV)感染，总胆红素(TBIL)≥20mmol/L，转氨酶(ALT)≥34mmol/L、肌酐(Cr)<133μmol/L、载脂蛋白-A1(APO-A1)<1.05g/L和白细胞(WBC)≥10×109/L。这8项独立预测因子联合预测新发糖尿病患者发展为胰腺癌的ROC曲线下面积为0.815。据报道，60%-70%的胰腺肿瘤位于胰头部，当肿瘤位于胰头部时，患者更容易出现胆道梗阻，进而引起肝损伤和胆道感染。癌细胞可以重新编程一系列代谢系统，支持脂质合成，为癌症的发展提供绝佳条件[28]。基于体重变化、血糖变化和糖尿病发病年龄，一个新发糖尿病患者胰腺癌风险模型(END-PAC模型)得到开发并验证。评分3分的新发糖尿病患者将有75%的可能性发展为胰腺癌，而0分患者的可能性极低。使用年龄、BMI、BMI变化、吸烟与否、质子泵抑制剂和糖尿病药物的使用、糖化血红蛋白、胆固醇、Cr、碱性磷酸酶的水平作为检测指标形成的模型，对新发糖尿病胰腺癌风险的预测ROC曲线下面积为0.82(95%可信区，0.75-0.89)[29]。使用常见易得的数据联合对新发糖尿病是否为胰腺癌高危人群作出评估比影像学等方法更为经济实用，同时也提高了医生和患者对早期胰腺癌的警觉性[30]。

3 结 语

新发糖尿病在越来越多的研究中被高度怀疑为胰腺癌的早期表现，它或许能成为早期胰腺癌筛查的重要突破口。USPIO-VNN1显影剂应用于早期胰腺癌诊断需要进一步研究证实其有效性；VNN1和MMP-9的外周血基因联合检测对糖尿病相关早期胰腺癌测定敏感性较高，但特异性有待提升。血清AM、OPG检测和多项常见指标联合检测早期胰腺癌的可行性更高，更适合大规模的人群筛查；S100A8 N-末端肽的检测方法和检测效果目前尚未有确切证据。综上所述，每一项检测方法都需要进一步的研究和试验才能真正应用于临床工作，各项指标联合检测或许是早期筛查胰腺癌最可行的方案。

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