基于尿液代谢物质的膀胱癌诊断标志物研究分析#

金愈茗 曹力仁 朱玲

（1.四川大学华西临床医学院，四川 成都 610041；2.四川大学华西口腔医学院，四川 成都 610041；3.四川大学华西基础医学与法医学院药理学教研室，四川 成都 610041）

我国膀胱癌（Bladdercancer，BC）发病例数为7.30万，标化发病率为3.89/10万，其中男性患者多于女性患者，发病率呈逐年上升趋势[1]。检测BC的金标准是膀胱镜检查，但其具有侵入性，对患者容易造成创伤、感染[2]，可能引起尿道及排尿疼痛，造成排尿困难和尿频等，且检查质量取决于医师水平；检查的敏感性为62～84%、特异性为 43～98%[3]，同时膀胱镜检查容易忽略扁平状癌、原位癌，很难对复发性BC做出有效诊断。尿细胞学检查作为非入侵式BC检测手段也常在临床中使用，该技术能有效检测出恶性程度高的BC肿瘤，但对于早期肿瘤存在敏感性低、特异性不足的限制[4]，有漏诊、误诊的现象。因此临床上十分需要一种高效、准确且安全性好的检测BC的方法。尿液中存在大量生物学物质，与膀胱代谢相关，已有研究表明尿液中的转录组、蛋白组可以作为BC标志物对BC进行检测，本文对相关标志蛋白、微RNA（MicroRNA，miRNA）、长非编码RNA（Long non coding RNA, lncRNA）进行综述，以期对膀胱癌诊断提供新的思路。

1 蛋白组

文献报道，尿液中存在大量生物代谢蛋白质，其中多种蛋白被证明有疾病诊断的作用[5]。其中与膀胱癌相关的蛋白质有核基质蛋白22、膀胱肿瘤抗原、BC特异性核基质蛋白-4等，各种蛋白质的检验特点和检测水平并不相同。

1.1 核基质蛋白22

核基质蛋白22（Nuclear matrix protein 22，NMP22）与微观蛋白“+”端结合，与微管的延长有关，此外还参与细胞的有丝分裂。张国星等人的研究显示，非BC患者、BC初发患者、BC复发患者尿液中NMP-22含量存在差异（分别为 1.72±0.38 IU·mL-1、27.26±1.20 IU·mL-1、14.35±1.37 IU·mL-1），也反映出NMP-22可用于复发性的BC检测[12]，且NMP-22在尿液中含量具由一定的稳定性，不受吸烟、糖尿病的影响[13,14]。但德国一项容纳5253份样本量的研究发现患者存在服用血压控制类药物、肌酐水平高于2.5g·L-1、白细胞含量高等情况之一时，会提高NMP-22检测的假阳性，也发现60岁以上患者出现假阳性情况可能与水分摄入量减少引起的尿道结石有关[13]。

1.2 膀胱肿瘤抗原

膀胱肿瘤抗原（Bladder tumer antigen, BTA）是由膀胱肿瘤细胞分泌的人补体因子H相关蛋白，BTA可与肿瘤基底膜表面相关受体结合，并释放蛋白水解酶，使基底膜发生水解，水解的碎片成分释放至膀胱尿液中形成高分子复合物。但有研究认为BTA检查的检测能力不会随BC分期的进行而增加，表明BTA可能在BC分期检测中无较大潜力[15]。

1.3 特异性核基质蛋白-4

BC特异性核基质蛋白-4（Bladder cancer specific nuclear matrix protein4, BLCA4）是一种核基质蛋白，特异表达在膀胱肿癌组织中，在非肿瘤的膀胱组织中不表达。BC患者的BLCA-4尿液水平明显高于非BC组（P＜0.001），但BLCA-4的尿液水平与肿瘤阶段和大小之间没有显著关系（P＞0.05）[9]。

1.4 其他

转化生长因子 β诱导蛋白（Transforming growth factor β inducedprotein，TGFBIP）是一种细胞外分泌基质蛋白，已被证明存在于正常细胞和肿瘤细胞中，参与多种生理过程[10]。

透明质酸酶（Hyaluronidase, HAase）是一种细胞外基质降解酶，专门水解将透明质酸（Hyaluronan或Hyaluronic acid, HA）转化为小分子片段，在前列腺癌、结直肠癌，特别是BC中过度表达[11]。

综上所述，尿液中存在大量蛋白质可以对膀胱癌进行检测，除NMP22、BTA两种物质的检测被FDA批注用于BC检测外，其余蛋白质的检测还未得到推广。并且相同物质的不同检测方式对检测能力存在较大影响，若为提高检测能力还需要对不同检测方式的效能进行试验并对比。值得注意的是，多数论文都未提及尿液采集的时间，笔者认为尿液收集时间会对尿液中蛋白质的含量产生影响，还需进一步的实验研究。综合各标志物与BC的相关性及灵敏性、特异性等特点，可用于BC检测的尿液代谢蛋白质归纳总结见表1。

表1 用于BC检测的尿液代谢蛋白质特点比较

2 miRNA

miRNA 是长度为 19～25 nt的小型非编码RNA，在转录水平上对基因的表达进行负调控，并参与了肿瘤的发生与发展。已有研究证明人体尿液中存在大量稳定的 miRNA，使得尿液中miRNA诊断BC成为了可能。主要可用于BC检测的相关miRNA归纳见表2。

表2 可用于BC检测的主要miRNA比较

2.1 miRNA-155

最近的研究采用了定量逆转录PCR（Quantitative reverse transcription PCR, RT-qPCR）直接检测尿上清液的方法，证实了非肌层侵入性 BC（Nonmuscle-invasive bladder cancer，NMIBC）患者尿液中游离miRNA-155明显高于健康对照组，表明miRNA-155与NMIBC具有很强的相关性，该研究的曲线分析表明 miRNA-155的检测性比尿细胞学更准确，并可用于BC的术后监测[16]。因此，鉴于其较高的灵敏度、特异性以及强相关性，在未来可以将miRNA-155作为一种生物标志物应用到NMIBC的检测中。

2.2 miRNA-192

Fuquan Jiang等人的研究发现miRNA-192与BC有很强相关性，研究收集118例膀胱癌患者的晨尿，检测尿沉渣中miRNA-192的表达，发现膀胱癌患者尿沉渣中 miR-192表达明显下调，miRNA-192对于BC的诊断具有一定的临床意义[17]。研究表明尿液沉淀物中的miRNA-192用于BC诊断时，最佳的临界值为0.785，灵敏度和特异性分别为76.7%和78.0%，而联合B超诊断膀胱癌的敏感性为93.2%，特异性为76.7%，且对肿瘤分期、肿瘤大小有诊断作用[17]。因此将miRNA-192作为检测BC的生化指标具有良好前景。

2.3 其他

研究表明miRNA-146-5p与BC也有一定相关性，但是在BC患者尿液中miRNA-146-5p的含量可能是增加或是减少，大部分患者尿液中miRNA-146-5p含量上升，而在miRNA-146-5p基因缺失或者受损的患者尿液中的含量则是减少的[18]。虽然尿毒症会提高尿液中 miRNA-146-5p的含量，但不影响对BC的检测，并且随着肿瘤的进展，尿液中miRNA-146-5p的含量正相关增加[18]。

miRNA200家族包括 miRNA-200a、-200b、-200C、-141和-429。研究表明miRNA-200家族与BC有直接关系，miRNA-141和miRNA-200b的表达调控导致了膀胱癌细胞侵袭能力的改变[19]。miRNA-125b的表达可以抑制肿瘤细胞的增殖和促进凋亡，在利用BC患者尿液进行诊断时，其灵敏度为81.4%，特异性为87.0%[20]。miRNA-452和miRNA-222也被报道具有尿液诊断BC的能力，可分别达到0.85和0.77的诊断精确度[21]。

值得注意的是，单一的 miRNA被证明了具有检测BC的效能，但多种miRNA进行组合后对BC的检测能力进一步提高。如Merle Hanke等人的研究表明miRNA-126和miRNA-152同时用于BC检测时，可得到灵敏度72%、特异性82%的检测能力[22]。

3 lncRN

lncRNA是指长度大于200nt、不编码蛋白质的RNA片段。近年来的研究显示其在基因调节中发挥了重要作用，包括X染色体失活、染色质重塑、转录调节等，lncRNA也参与了多种肿瘤进程，例如增殖、转移、侵入等。研究证明大量lncRNA参与了BC的发生发展，故lncRNA作为标记物检测BC具有可行性。可用于BC检测的主要相关lncRNA见表3。

表3 可用于BC检测的主要lncRNA比较

3.1 UCA1

研究显示，尿路上皮癌抗原1（Urothelial carcinoma antigen 1, UCA1）可以激活miR-196a-5p增强 BC细胞对顺铂的耐药能力[26]，而利用CRISPR/Cas9抑制BC细胞的UCA1基因后，BC的细胞增殖、迁移和体外和体内入侵的能力受到抑制[27]，这些证据都表明UCA1在BC的发生发展中发挥作用。一项纳入562名患者的meta分析表明将UCA1作为标记物诊断BC是可靠的，其作为标志物检测BC敏感度和特异性较高，具有一定临床价值[23]。UCA1诊断BC的能力没有受到患者年龄、性别、吸烟习惯的影响[28]，具有较好的检测效果。

3.2 PCAT-1

前列腺癌相关转录物1（Prostate cancer related transcript 1，PCAT-1）是一种存在于外泌体中的lcnRNA，研究发现外泌体可以被BC细胞分泌到尿液中，且由于外泌体膜的存在，可以保护PCAT-1稳定存在不被降解[24]，这样的稳定性使其成为BC诊断的理想标志物。此外，研究还发现PCAT-1的过度表达与晚期TNM分期相关[24]，但若想用于临床作为确定肿瘤分期的标志还需进一步的研究。

3.3 ANRIL

INK4基因座中的反义非编码RNA（Antisense non-coding RNA in the INK4 locus, ANRIL）是另一种具有潜在的生物标志物活性。Maryam Abbastabar等人的研究了BC患者尿液外泌体中ANRIL的表达，发现其含量与正常样本存在显著差异，具有一定的诊断价值[25]。但目前关于ANRIL的研究较少，应用于临床还有待于进一步的研究。

4 展望

以膀胱镜、尿细胞学检查作为BC的检测手段是目前的主要手段，若对这两种方法进行改进有利于提高BC的诊断以及改善患者体验。目前对尿液蛋白组检测已有大量进展和研究，利用酶联免疫吸附测定（Enzyme linked immunosorbent assay，ELISA）和胶体金的检测可以极大程度的提高检测的便利性以及保证检测的精确度。尿液中转录组的检测也能起到诊断BC的作用，并且由于转录组的功能多样性和复杂性，除了对BC进行诊断外，对不同标志物进行检测可以得到BC的不同方面的信息，更容易实现BC诊断的精确化和实时监测。若针对单一标志物的BC检测能力较低，可利用多种标志物进行检测则可以提高检测能力[29]。同样也可利用膀胱镜、尿细胞学检查与尿液组分检查结合的方式，对BC进行综合诊断，保证各项检测指标的优势，提高综合检测的敏感度和特异性。因此尿液代谢物质作为膀胱癌诊断标志物，有很好的临床应用前景，但在今后的检测中, 也应该注意尿液组分在不同人种或者不同地区的人群之间存在差异[30]，需要大范围的研究或者系统性评价才能了解其诊断的价值。