血清学指标应用于胃癌早期诊断的研究进展

吴雨林 楼晓军 范依静

癌症是目前全球的主要公共卫生问题之一，其作为全球人类第二大疾病死亡原因，仅次于心血管疾病。据数据统计，胃癌是目前第五种最常见的癌症，也是第四种最致命的癌症，2020年全球胃癌新发病例1 089 103例，死亡病例768 793例，分别占癌症发病和死亡总人数的5.6%和7.7%[1]，对人类的健康和生命造成了巨大的威胁，对人类社会也带来了沉重的经济与医疗负担。

根据病理特点，胃癌可分为早期胃癌和晚期胃癌。早期胃癌病变局限于黏膜层及黏膜下层，常常预后较好，患者5年生存率可高达90%以上；而进展期胃癌患者的5年生存率不足10%[2]，这类患者即便接受手术治疗，5年生存率仍低于30%[3]。因此，早发现、早治疗是改善胃癌患者临床预后的关键，但因为早期胃癌症状不典型，≥50%患者确诊时已处于中晚期，错过了最佳手术时间[4]。在全球每年新发胃癌病例中，中国约占其中的40%[5]，而我国胃癌患者早期诊断率却很低，这是导致疾病进展、预后差、生存率降低的重要因素[6]。因此，我国需要选择合适的早期胃癌筛查方案，完善目前的早诊早治策略，这对提高胃癌患者的生存率和改善预后有重要意义。

近年来，有关于血清学指标筛查早期胃癌的研究较多。现阶段的国内相关指南建议选择序贯筛查模式，即在初筛中使用非侵入性检查对胃癌高风险人群进行分层，初筛阳性者再进一步行内镜检查。非侵入性检查中较为重要的初筛方式是血清学指标检查。本文就血清学指标应用于胃癌早期诊断的研究进展作一综述。

1 酶类血清学指标

1.1 胃蛋白酶原 胃蛋白酶原是一种由胃黏膜细胞大量分泌的酶原，可经胃酸转化为胃蛋白酶。根据其主要结构分为5种不同的聚合酶组：胃蛋白酶原Ⅰ（pepsinogenⅠ，PGⅠ）、胃蛋白酶原Ⅱ（pepsinogenⅡ，PGⅡ）、胃蛋白酶原B（pepsinogen B，PGB）、胃蛋白酶原F（pepsinogen F，PGF）和前凝乳酶原[7]。其中 1%左右的PGⅠ、PGⅡ可通过胃内表面毛细血管进入人体血液循环中，虽然其量微小，但在血液循环中极其稳定。PGⅠ主要由胃底腺分泌，而PGⅡ除胃底腺之外，还可由胃窦幽门腺和十二指肠布氏腺分泌[8]。因此，当局部胃黏膜由于发生病变而萎缩时，血清PGⅠ水平明显降低，PGⅡ水平则可能保持稳定或升高，导致PGⅠ/Ⅱ比值明显减小，胃蛋白酶原在早期胃癌鉴别诊断中可表现出重要参考价值。

30多年前，有学者首次提出“血清学活检”这一说法，认为血清胃蛋白酶原可反映胃黏膜的形态和功能，目前已被许多研究者提出作为预测慢性萎缩性胃炎或胃癌的生物标志物[9]。Chapelle等[10]研究表明，PGⅠ和PGⅡ的表达异常和PGⅠ/Ⅱ比值的逐渐下降与从正常胃黏膜向癌前病变到胃癌的进展有关。低PGⅠ及低PGⅠ/Ⅱ比值已被公认是萎缩性胃炎及胃癌的高危因素，如最近的欧洲相关指南承认了胃蛋白酶原检测对于明确需要内镜检查的高危患者的有效性[11]，使用血清胃蛋白酶原检测进行胃癌的大规模筛查方案也已在日本以及欧洲某些国家全面实行。

研究表明，PGⅠ/Ⅱ比值受炎症干扰小，在预测胃黏膜状态时更为可靠，但由于人种、环境、检测方式等都会影响胃蛋白酶原的检测结果，各项研究得出的最佳临界值尚不一致[11]。在日本胃癌普查中，血清PGⅠ≤70 ng/ml和PGⅠ/Ⅱ比值≤3是作为胃癌高风险人群的一般标准。而在我国西南部，安云飞等[12]进行调查分析得出PGⅠ≤77.31 ng/ml和PGⅠ/Ⅱ比值≤6.54可作为该地区居民胃癌筛查较为可行的临界值。

1.2 脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS） Reinfeld等[13]认为，癌细胞较正常细胞需要更多的脂质作为能量来源，其中脂肪酸代谢是脂代谢的重要形式之一，FAS是脂肪酸合成唯一的关键酶[14]。

胃癌患者机体在外源性脂肪酸已然无法满足癌细胞生长条件的情况下，在FAS作用下将促进生成内源性脂肪酸，不仅为癌细胞提供快速增殖所需的能量，还与多种肿瘤相关信号传导密切相关[14]。例如，SREBP-1通过激活SDF-1a/CXCR4轴可促进FAS在胃癌组织中的表达上调[15]，因此FAS被认为在脂质合成与胃癌发生之间起着较为重要的纽带作用。国内一项研究显示，胃癌组患者血清FAS含量明显高于正常对照组[16]。这一结论与另一项临床研究结果类似，该研究发现，从正常对照组到浅表性胃炎组再到胃癌组，血清FAS水平有显著升高趋势[17]。因此血清FAS可作为早期胃癌诊断的重要筛查指标。

此外，FAS还与肿瘤转移、上皮-间质转化（epi‐thelial-mesenchymal transition，EMT）和预后不良有关[18]，可参与胃癌的发生、发展，属代谢性致癌基因。有学者研究认为其血清含量可随胃癌临床分期的增长而积累并升高[19]，进一步证实血清FAS在胃癌中呈高表达状态的同时，还与肿瘤的复发及转移密切相关，影响患者预后，可作为评估胃癌总生存率及复发率的关键指标之一。然而目前，FAS在肿瘤细胞增殖、转移和EMT中的具体功能和内部机制仍未明确。另有学者在基因水平进行研究，发现胃癌组织中FAS表达水平明显高于癌旁正常组织，敲除FAS基因可抑制胃癌细胞的增殖和转移[20]。

2 蛋白类血清学指标

2.1 糖类抗原CA72-4（carbohydrate antigen 72-4,CA72-4） 在众多消化道肿瘤标志物中，癌胚抗原（carcinoembryonic antigen,CEA）、糖类抗原 19-9（car‐bohydrate antigen19-9,CA19-9）等对胃癌的诊断和监测有一定意义，但缺乏令人满意的特异度、灵敏度以及阳性率。而CA72-4作为一种糖蛋白抗原，具有双重抗原决定簇，在健康人群血清中含量较低，主要存在于人体的腺癌组织中，在胃癌患者中有较高的阳性率[21]。血清 CA72-4 的参考值范围为 0～35 U/ml，由于不同的试剂以及检验方法，在不同医院所使用的正常范围有所差异。研究表明血清CA72-4水平可反映肿瘤的组织发生、细胞功能从而判断疾病的严重程度，因此CA72-4表达水平在一定程度上与胃癌患者肿瘤大小、分期、分化程度、有无淋巴结转移相关，被认为是一个独立的预后预测因子[22]。还有研究对行新辅助化疗的胃癌患者进行分析，认为血清CA72-4可用来预测局部晚期胃癌患者新辅助化疗和根治性切除术后的TNM分期[23]。血清CA72-4在胃癌患者的治疗管理、预后评估中也有重要意义[24-25]。

需要注意的是，CA72-4水平升高并不绝对代表着胃癌的明确诊断，在2型糖尿病、肝硬化、风湿病、良性胃肠道疾病以及有秋水仙碱用药史的患者中该指标也有异常的可能。因此，当患者血清CA72-4水平升高时，临床应予以注意，必要时应结合其他检验检查方法进行鉴别，以帮助患者早期诊断。

2.2 胃癌相关抗原MG7-Ag 40多年前，樊代明院士在淋巴细胞杂交技术基础上建立了胃癌单克隆抗体细胞系，是我国首次在国际上利用PCR技术于胃癌患者肿瘤细胞中发现新型肿瘤抗原MG7-Ag。MG7-Ag是在细胞内合成的中性糖脂类肿瘤相关抗原，检测其在人体组织、血液、胃液或腹水中的水平对胃癌的早期及定性诊断有重要价值，作为胃癌标志物具有较大的潜力，已被国际同行临床应用验证和认可。

Zhang等[26]根据Correa模型分别对慢性胃炎、肠上皮化生、异型增生及胃癌4类不同胃部状态的患者血清MG7-Ag水平进行评估，发现MG7-Ag在胃癌患者中的灵敏度为0.7750，特异度为0.9562，远高于其他良性病变。该结果显示在正常胃黏膜向恶性肿瘤转化过程中MG7-Ag水平呈逐渐增高趋势，具备了潜在的肿瘤生物学行为。有研究对各类除肿瘤外的胃部疾病患者进行回顾性分析，发现慢性萎缩性胃炎患者血清MG7-Ag高表达者具有更大的恶化可能[27]，提示动态的血清MG7-Ag检测对萎缩性胃炎患者的病程进展有一定的监测能力，且MG7-Ag能提高胃癌高危人群的筛查效率。

2.3 三叶因子家族（trefoil factor family，TFF） TFF是黏膜上皮（如呼吸道、消化道黏膜上皮）细胞分泌产生的一类富含半胱氨酸的小分子多肽，通过6个半胱氨酸残基连接，在3个二硫键作用下使整个肽链呈三叶状结构，即一种特殊的P结构域，并由此而得名。目前一共在人体发现3种TFF：乳腺癌相关肽（breast can‐cer-associated peptide,pS2或 TFF1）、解痉多肽（spas‐molytic polypeptide,SP或TFF2）和肠三叶因子（intesti‐nal trefoil factor,ITF或TFF3）。TFF通常以外分泌的方式与粘蛋白一起释放，是消化道典型的外分泌产物，可保护消化道黏膜，此外，也有部分TFF多肽可通过内分泌的方式产生并进入循环[28]。

其中，TFF1主要表达于胃表面黏液细胞，可作为胃肿瘤抑制因子；TFF2则由胃黏液颈细胞、胃窦细胞和十二指肠布氏腺分泌，有维持胃黏膜自身免疫防御的功能。由于TFF1是维持胃上皮结构的必需因子，血清TFF1水平异常可能提示胃癌发生、发展。有胃肠外科医生采用ELISA法检测血清TFF1水平，结果显示TFF1在胃癌患者血清中近乎不表达，灵敏度和特异度分别为0.8714、0.7800，对区分胃癌和健康人群有一定的价值，且联合其他胃癌筛查标志物诊断效能更高，对胃癌患者的临床分期和治疗也具有重要意义[29]。还有报道认为，TFF1与胃癌患者幽门螺杆菌的感染相关，通过调节TFF1基因的表达来达到控制幽门螺杆菌感染和癌细胞生长的目的，实现幽门螺杆菌感染的预防和抑癌作用[30]。有研究通过正常胃黏膜、肠上皮化生、异型增生、胃癌不同人群的胃黏膜组织检测，发现随着胃黏膜病变的恶化程度增加，TFF1、TFF2水平呈降低趋势，TFF3水平则呈升高趋势[31]。因此，血清水平偏低的TFF1和TFF2和升高的TFF3可能是胃癌前病变以及胃癌进展的生物标志物。

3 激素类血清学指标

激素类物质目前主要是胃泌素，胃泌素大部分产生于胃窦，由G细胞分泌，属于酰胺化激素，其前体被翻译和修饰之后，其中大部分有生物活性的是胃泌素17（gastrin-17，G-17），G-17较其他类型胃泌素更活跃。因G-17能够促进胃酸分泌，当胃出现多灶性萎缩时，G-17水平明显下降[32]；同时，G-17可刺激胃黏膜细胞增殖分化[33]，被认为与胃癌细胞的发展和转移有关。

有研究对2 000多例自诉有上消化道症状的患者进行调查分析，根据胃镜结果以及血清G-17水平，发现胃癌患者与萎缩性胃炎、非萎缩性胃炎患者相比，血清G-17水平明显升高[34]。然而另有学者根据病理结果以及胃癌分期对胃癌组再次细分并设置亚组从而进行深入分析，比较不同人群血清G-17水平，发现早期胃癌患者血清G-17水平明显低于进展期和良性胃内病变患者[35]。这可能与早期胃癌患者G-17分泌减少和消耗增加有关，同时进展期胃癌所致的高胃泌素血症也可导致G-17水平高于早期胃癌患者[36-37]；另有研究报道称，肠型胃癌在胃癌患者中血清总胃泌素水平最高[38]。在上述研究中，有部分还作了ROC曲线分析，结果显示G-17对早期胃癌诊断有较高的灵敏度，但特异度不高。结合以往报道认为，G-17水平可能受到许多因素的影响，如饮食习惯、胃病变部位、用药和G细胞数量。因此在临床实践中，单独使用G-17作为诊断参考指标并不可靠，可联合胃蛋白酶原等其他血清学指标进行检测，更有助于提高胃癌筛查准确性[39]。

4 非编码RNA类血清学指标

4.1 微小RNA（microRNA，miRNA） miRNA是一类长度达17～25个核苷酸的非编码RNA，进入血液循环中的miRNA具有较高的稳定性以及极丰富的含量，便于在人体组织、体液中提取[40]。通过调节基因表达，可影响miRNA功能，并影响细胞发育、增殖、分化及凋亡。大量研究表明miRNA可调节EMT，参与肿瘤增殖、侵袭、转移等恶性生物学行为过程[41]。既往有研究报道miRNA在消化系统肿瘤组织中呈高表达，较高于正常组织[42]。已有相关文献中提到联合多种血清miRNA标志物检测可在临床上帮助早期胃癌诊断，显现了潜在临床价值。其中，miR-200C、miR-101在恶性肿瘤研究方面有一定的研究基础，它们与多种原癌基因、抑癌基因表达相关，可影响肿瘤的产生及发展[43]。

4.2 长链非编码RNA（long non-coding RNA，ln‐cRNA） lncRNA是长度超过200个核苷酸的非编码RNA，是肿瘤形成的重要调节因子，在多种癌症中表达异常，与癌症的发生、发展关系密切。其中有大量lncRNA与胃癌相关，并通过各种机制诱导胃癌细胞的增殖和迁移[44]。新近发现的lncRNA锌指蛋白反义链1（ZNFX1-antisence 1，ZFAS1）位于8q23染色体，在肿瘤发生、发展方面起到促进作用。lncRNA在机制上或许将作为竞争性内源RNA发挥其致癌作用[45]。

Feng等[46]研究发现胃癌患者血清1,3-半乳糖基转移酶-多肽5反义RNA（β-1,3-galactosyltransferase-5 antisense 1,B3GALT5-AS1）表达水平明显高于正常对照组。吴雯婷等[47]通过qRT-PCR方法检测胃癌患者血清中lncRNA如叉头盒D2蛋白反义RNA（forkhead box D2 antisense 1,FOXD2-AS1）、含铜胺氧化酶4的假基因（amine oxidase copper containing 4 pseudogene,AOC4P）表达量，利用ROC曲线分析发现血清FOXD2-AS1、AOC4P对胃癌的诊断效能明显高于单独检测CEA、CA19-9、CA72-4。这说明lncRNA作为早期诊断胃癌的新型生物标志物具有较大的潜力，且能更好的鉴别胃癌与其他良性胃疾病。

Ma等[48]还认为lncRNA可能参与细胞黏附、迁移、细胞因子-受体相互作用和免疫逃避等多种肿瘤相关过程，对胃癌患者的总生存期和微环境的免疫状态有显著的预测作用。“铁死亡”是近年来新发现的一种铁依赖性细胞死亡形式，有研究表明，“铁死亡”相关ln‐cRNA的识别和验证有助于胃癌患者的生存预测[49]。有团队构建了一个含17个lncRNA的“铁死亡”相关胃癌预后信号模型，根据该模型计算的风险评分，可将患者分为高危组和低危组，该风险模型也是预测胃癌患者预后的一种新方法[50]。

4.3 环状 RNA（circular RNA，circRNA） circRNA是一类无5'端和3'尾的共价闭合环状结构的RNA，具有高度保守和稳定性的特点，同时在胃癌早期诊断方面具有明显特异性，极有潜力成为新式胃癌筛查血清标志物，是近几年来的研究热点[51]。

研究发现，circRNA可通过miRNA海绵吸附并调控miRNA的活性，调节靶基因参与胃癌的发生[52]。Reisdas-Mercês等[53]发现胃癌患者血清hSA-CIRC-0000211、hSA-CIRC-0000284、hSA-CIRC-0000524、hSA-CIRC-0001136和hSA-CIRC-0004771水平均高于非胃癌人群。此外，该研究ROC曲线分析表明，cir‐cRNA在区分胃癌患者和非胃癌患者方面具有良好的灵敏度、特异度和准确度，体现了circRNA可作为侵袭性较小的胃癌生物标志物的可行性，可用于辅助胃癌的诊断，并具有巨大的临床应用潜力。该研究还探索circRNA在胃癌发生中的可能机制，发现它们与多个癌症发生、发展相关的途径有关，如凋亡途径和p53信号途径，表明circRNA可作为新的治疗靶点的极佳候选者，为肿瘤的治疗提供了新的思路。

5 其他相关血清学指标

5.1 血清某些基因甲基化 DNA甲基化为一类较为多见的化学修饰类型，是细胞分化、衰老乃至癌变等过程中重要步骤。在肿瘤细胞形成早期，一些基因的异常甲基化频发，研究发现在许多胃癌患者中，p16、RUNX3、Reprimo，RASSFA1、MutL、hmLH1、DAPK、E-cadherin、TFPI-2等基因呈异常甲基化状态[54-55]。目前，研究较多的热点因子是p16基因，p16启动子异常甲基化在包括胃癌在内的多种肿瘤中较为常见，可能与胃癌的早期发生相关。近期，Bae等[56]研究发现p16甲基化与胃癌的分化不良、血管侵袭和淋巴转移的潜在风险增加和生存不良有关，评估预后具有较大的潜力，证明p16是胃癌患者独立的预后危险因子。此外，曹长琦等[57]研究表示胃癌患者外周血中甲基化的SEPT9与RNF180基因呈高表达状态，由此证明了SEPT9与RNF180基因甲基化检测在早期胃癌筛查中潜在的的诊断价值。以往还有一些研究表明，HIC1基因可能是胃癌的候选抑癌基因，于是Zhao等[58]检索了TCGA数据库，分析了HIC1启动子甲基化水平和转录表达数据，并对稳定的HIC1下调细胞株和正常对照细胞株进行了靶向亚硫酸氢盐测序，利用CRISPR-Cas9技术对HIC1基因敲除细胞株进行了全转录组和代谢物分析。结果提示HIC1启动子高甲基化可能是导致HIC1在胃癌中表达下调的重要因素，表示其可能在胃癌的早期的发生、发展中扮演了相对重要的角色。还有Cheng等[59]发现胃癌组织中RBPMS2基因甲基化水平升高，并观察到DNA甲基化抑制剂可代替RBPMS2在抑制胃癌发生、发展方面的作用，表明RBPMS2的DNA甲基化与肿瘤侵袭性、Borrmann分期和TNM分期有紧密联系，提示其可能是胃癌发病以及肿瘤进展机制中一个有价值的潜在参数。

5.2 循环肿瘤细胞（circulating tumor cell，CTC） CTC在胃癌患者中的相关临床应用研究在过去的5年里达到了顶峰。CTC是由原发肿瘤分离并通过血液循环传播的细胞[60]，通常包含较多信息，如较其他标志物更完整的转录组、蛋白表达等。肿瘤在＜1 cm的情况下，肿瘤细胞便已开始进入血液循环，从这个角度讲，它对于早期诊断有不可低估的意义。CTC可以在黏附分子的作用下，在循环中黏附形成肿瘤微栓子（circulat‐ing tumor microemboli，CTM），CTC和CTM可能与恶性肿瘤分期、淋巴管侵犯以及远处转移相关，与此同时，CTM比单个细胞更容易抵抗免疫系统攻击和凋亡[61]，因此可作为相关的预警因子。CTC和CTM在不同阶段胃癌的诊断、预后和治疗指导中起着相对重要的作用，可以为临床提供有用的信息[62]。

Tang等[63]的Meta分析认为CTC灵敏度偏低，不可单独使用于胃癌诊断。然而，CTC具有较高的阳性似然比，特别是在ROC曲线中的特异度高达0.99，AUC为0.97，可用于胃癌患者的筛查。同时，在该项报道中值得注意的是，从1997至2012年，CTC诊断胃癌的灵敏度呈现一个逐年上升趋势，这与如液态活检等检测技术的发明和进步密不可分。

6 小结和展望

近年来，尽管全球胃癌发病率和死亡率整体呈下降趋势，但我国胃癌的健康负担和经济负担并未缩减。由于缺乏简单有效的早期胃癌筛查手段，我国胃癌死亡率居高不下。近些年胃癌相关血清学指标在不断扩充，从最经典的胃蛋白酶原，到检测便捷的胃泌素和幽门螺旋杆菌抗体，再到基于液体活检技术的非编码RNA类血清学指标等，这得益于分子生物学和检验学均取得了不错的进展。然而，血清学指标较低的特异度使其在胃癌诊断方面仍缺乏说服力，因此在该领域亟需我们去不断发现不断改善，找到一个适合我国的早期胃癌血清学监测方法。