孤立性肺结节患者血清M-CSF、β-Catenin表达水平的相关性及影像学表现*

张艺, 黄奋飞, 徐旭燕

1咸宁市中心医院/湖北科技学院附属第一医院呼吸与危重症医学科(湖北咸宁 437100)； 2咸宁市卫生服务中心(湖北咸宁 437100)

孤立性肺结节(solitary pulmonary nodule，SPN)是发生在肺部的实质性疾病、病变或类似实质性病变的病理变化, 是结节病在肺组织上的一种影像学表现，具有癌变潜在可能性的良性病变[1],细胞免疫功能和体液免疫功能参与此病的发病过程。SPN是炎症局部由巨噬细胞及其转化的细胞增生、聚集形成的结节状病灶，它的发生与肺泡上皮细胞异常增生有关，基因表达失调对病变的形成有重要促进作用[2]。SPN在影像学表现为类圆形的阴影，边界清晰一般直径<3 cm，周围为含气肺组织所包绕的高低密度的实性或亚实性病变，不伴肺不张、肺门肿大或胸腔积液。根据密度进行分类，分为实性结节和磨玻璃结节和混合性肺结节。在肺叶表现为实性结节、磨玻璃结节和混合性结节改变时，炎症反应的始动类上皮结节的形成和肺纤维化的过程，激活了多种炎性细胞因子及炎症介质的活化与释放，肺泡内巨噬细胞和T淋巴细胞(CD4+)释放单核细胞趋化因子、白细胞抑制因子和巨噬细胞炎症蛋白，促进单核细胞的聚集[3]，可能促使甲胎蛋白(AFP)、癌胚抗原(CEA)异常表达而发生癌变。β-连环素(β-Catenin)是一种多功能蛋白质，广泛存在于各类细胞中，主要功能为介导细胞间黏附和参与其基因表达[4]，β-Catenin血清内分泌增加，活化巨噬细胞集落刺激因子(M-CSF)在患者血清内表达状态，在多种异常蛋白因子作用下，促使巨噬细胞表达量显著增加，滋养细胞凋亡，在致癌因素作用下被活化，发生异常表达从而导致细胞癌变。临床关于β-Catenin与M-CSF因子的相互作用机制与结节病肺结节病理特征的相关性研究报道较少，本研究通过对SPN患者血清β-Catenin、M-CSF的表达及对其相互作用机制及相关性进行分析，探讨其与患者CT影像学表现对SPN肿瘤早期癌变风险预测价值，现将研究结果报告如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2017年1月至2019年12月在咸宁市中心医院(含门诊、体检、住院)确诊SPN患者6 027例，研究期间因死亡、通讯中断失联等原因脱落693例，实际参与完成5 334例作为研究对象。患者年龄42～68岁，平均(51.5±6.2)岁，男3 350例，女1 984例。所有患者进行增强薄层CT检查,根据《肺结节诊治中国专家共识》[5]影像学表现进行分型并分组研究，其中实性结节患者2 798例：结节在肺窗和纵隔窗上表现为密度均匀的软组织，遮盖血管影和支气管影；磨玻璃结节患者1 787例：在肺窗或纵隔窗上均无实性成分，肺叶密度局限性增高，未遮盖血管影和支气管影的结节；混合性结节患者749例：在肺窗和纵隔窗上均具有实性成分的结节。依据患者肺CT影像报告、组织活检病理确诊，均为良性病例。排除：肺结核、淋巴瘤、糖尿病、高血压≥Ⅲ级、肾脏疾病、恶性肿瘤转移等相关病史及存在皮肤和浅表淋巴结结节症状。经医院伦理委员会审核，认为该项目设计和实施科学、可行，受试者的医疗和隐私的保护，知情同意的过程均符合医学伦理的要求(L2022007号)，征得患者知情同意后签署同意书，保护其隐私和匿名权，所有资料仅用于研究。

1.2 方法

1.2.1 血清M-CSF、β-Catenin检测 采集所有研究对象空腹静脉血10 mL，4℃低温2 000 r/min离心20 min后，常规分离血清备用。M-CSF ELISA检测试剂盒(上海臻科生物科技有限公司)，应用酶联免疫吸附法检测患者M-CSF的相对表达量；采用Resl-Time PCR法检测患者血清中β-Catenin水平，试剂盒由泉州市睿信生物科技有限公司提供，均按照试剂盒的操作说明进行。

1.2.2 SPNCT影像表现及治疗干预 采用患者CT影像表现指数计算靶病灶最大直径总和来对肿瘤进行动态、定量评估，在高分辨率薄层CT上，测量各型SPN纵隔窗病灶实性成分最大直径C，肺窗病灶最大直径T[6]，直径总和=C+T，根据CT影像学表现特征指数分析结节内实性成分最大直径、实性成分与结节最大直径比值的变化，并进行比较。多层螺旋 CT(MSCT) 能够清晰显示SPN的形态特征[7]，通过影像表现特征指数、活检项目检测等多维度评估判断进展期SPN病理特征。一般SPN肺部占位性病变<3 cm，对患者结节CT影像学表现状态进行观察，发生肺部结节性质改变，伴有毛刺分叶或者是磨玻璃样病变形态改变，进行动态持续观察。对于病理确诊为恶性肿瘤，或者恶性概率较高的SPN患者进行外科干预，是胸腔镜外科手术首选，广泛应用于SPN的早期诊治。给予药物治疗肺结核或真菌感染等原发感染性疾病，积极治疗并发症如并发肺炎、肺不张等。研究期间对所有患者根据病案建立研究计划，每6个月进行1次电话随访，并对患者现状进行记录，均在20～24个月内通知复诊。SPN通过影像学和病理活检进行确诊，良性肺结核临床以对症治疗观察为主，如果患者有吸烟史、肺癌家族史等高危因素，应作为重点关注对象，半年到1年复诊1次。

2 结果

2.1 血清β-Catenin、M-CSF表达水平比较 磨玻璃结节、实性结节、混合性结节患者间血清β-Catenin、M-CSF表达水平比较，差异有统计学意义(P<0.05)。混合性结节患者首诊、复诊时β-Catenin、M-CSF表达水平均显著高于其他肺结节组(P<0.01)。实性结节患者复诊与首诊时比较，β-Catenin、M-CSF表达水平差异无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 血清β-Catenin、M-CSF因子表达水平比较

2.2 血清β-Catenin、M-CSF因子相关性分析 经Pearson相关性分析，取变量β-Catenin、M-CSF在肺结节患者血清中表达水平, 经正态性检验，结果P=1.000、P=0.954，均呈正态分布，相关系数r=0.796,双侧Pearson检验P=0.008<0.01，差异有统计学意义，β-Catenin、M-CSF在肺结节患者血清中表达关系存在显著正相关。

2.3 SPN各组CT影像学表现特征指数比较 患者影像报告测量基线和CT扫描之间的结节影像表现，混合性结节与其他肺结节组比较，差异有统计学意义(P<0.01)。见表2。

表2 肺结节各组CT影像学表现比较

2.4 SPNCT影像表现 磨玻璃结节和混合性结节CT影像学早期改变最为显著。见图1～4。

图1 右中叶磨玻璃结节

图2 右中叶磨玻璃结节明显增大

图3 右上肺混合性结节

图4 右上肺混合性结节实性部分增多

2.5 SPN各组复诊结果与早期癌变发生率比较 对患者进行定期复诊，比较肺结节的外部结构和内部特征，在定期诊断中有以下变化时，病灶稳定或增大，并出现实性成分；或者病灶缩小，但出现实性成分或其中实性成分增加；患者CT影像肺结节明显增生并呈现典型棘状突起改变，血管生成、倍增时间符合肿瘤生长规律，对存在高度癌变风险的患者，施行胸腔镜手术治疗。SPN各组复诊结果：混合性结节与其他组比较,经病理确诊肺癌比例显著高于其他组，影像学特征无改变比例低于其他组，采用手术治疗的比例显著高于其他组，差异有统计学意义(P<0.01)。见表3。

表3 SPN各组复诊结果与癌变发生率比较 例(%)

3 讨论

SPN为单一的肺部结节，一般边缘清晰，直径≤3 cm,周围为含气肺组织包绕，影像呈不透明表现，临床无肺不张、肺门增大或胸腔积液，患者症状轻微，常因咳嗽、咳痰及胸痛就诊时，经影像检查报告发现。近年来随着CT在临床上的广泛应用, 结节病肺结节的检出率越来越高[2，8]，且大部分SPN患者为良性。β-Catenin是调控细胞间黏附连接和信号转导的多功能蛋白，患者血清炎性因子水平发生改变, 激活肺泡内巨噬细胞，作用于单核巨噬细胞裂变、增殖，与神经传导速度密切相关[9]。M-CSF为单核巨噬细胞集落刺激因子, 作为一种炎性因子其主要生物学活性表现为IgA介导的吞噬作用、细胞毒性(ADCC)效应增强及细胞表面黏附分子表达异常，过度的炎性反应致使机体组织内皮细胞活化功能障碍，导致结节病发病及影响其严重程度的主要因素[10]。β-Catenin、M-CSF在SPN患者血清中表达关系，经Pearson相关性分析，经正态性检验，结果P=1.000、P=0.954，均呈正态分布，相关系数r=0.796,双侧Pearson检验P<0.01，差异有统计学意义，说明β-Catenin、M-CSF在SPN患者血清中表达关系存在显著正相关。本研究结果显示，患者血清β-Catenin、M-CSF相对表达量同时减少时，在CT影像报告中为结节病灶吸收或明显减少；反之表达量同时增加，影像表现为结节病灶显著增生，证明β-Catenin通过核因子-κB(NF-κB)信号通路诱导M-CSF的异常分泌，促使巨噬细胞的过度表达，造成蜕膜的树突状细胞浸润，使肺泡组织缺血、缺氧[11]，滋养细胞侵袭不足及血管转化不良影响其分泌量增加，促使孤立性结节癌变的发生。氧化应激为肌体受外界物质刺激引起体内活性氧自由基过度产生，氧化/抗氧化系统失衡引起应激反应[12]。王媛媛等[13]研究认为肺恶性肿瘤CT影像特征多表现为分叶征、毛刺征、胸膜凹陷征、血管集束征。吸烟史导致肺结节和肺阻塞性肺疾病发生的共同危险因素[14]。SPN患者早期因感染或非感染因素导致的肺部炎性疾病，即出现肺恶性肿瘤转移或良性病变，影像学诊断炎症、活动性结核、肉芽肿等病变是癌症的常见原因[15]。研究结果磨玻璃结节、混合性结节β-Catenin、M-CSF表达首诊与复诊组间比较差异有统计学意义(P<0.05)，混合性结节患者均显著高于其他组，磨玻璃结节和混合性结节CT影像短期改变最为显著。临床研究认为，肺癌细胞分泌的外泌体中含有β-Catenin、M-CSF蛋白，外泌体被认为是造成原发性肿瘤微环境改变的重要通讯介质[16], 其水平在孤立性结节患者血清中的表达与结节恶变发生率高度契合，肺结节实性成分增殖越多，恶性程度越高，癌变的概率也就越大，可以起到对恶性肿瘤高发风险预测作用。临床一般将CEA用作肿瘤标志物，来判断肺癌的组织类型，但是有少部分肺结节的癌胚抗原滴度不高，即使血液中的癌胚抗原低于正常值，并不能排除肺部肿瘤生长的可能性，所以CEA不能作为诊断肺部肿瘤的专属特异性标志物[17]。临床共识：对孤立性结节病的研究方向不是诊断、治疗和并发症的防治，而是通过短期癌变风险预测,原则上应把所有的SPN认为是恶性肿瘤直至加以证实或排除[18]，采取积极的治疗手段降低早期肺癌的发生率。血清β-Catenin、M-CSF因子水平表达存在高度共向关系，M-CSF应答信号通路与低级别肿瘤中的不良预后相关，可能直接参与肿瘤的进展和恶性表型，在局部进展期和早期癌变的患者中表达升高，而且通过影像学进行表露。表达减低或敲除可抑制和延缓肿瘤进展，成为一个有希望的治疗靶点[19]。

研究结果显示，SPN不同分型组患者初诊与复诊β-Catenin、M-CSF表达水平比较，混合性结节组显著高于其他肺结节组，实性结节组则没有明显变化，在24个月后复诊更趋显现。CT影像学表现特征指数实性结节与初诊比较差异无统计学意义(P>0.05)，磨玻璃结节、混合性结节与初诊比较差异有统计学意义(P<0.05)，混合性结节与其他组比较差异有统计学意义(P<0.01)。SPN各组复诊结果混合性结节与其他组比较,经病理确诊肺癌显著高于其他组，影像学特征无改变比例低于其他组，采用手术治疗的比例显著高于其他组。有研究证实患者结节内占位实性成分最大直径、实性成分与结节最大直径比值与肺癌发生具有显著相关性，实性成分直径与侵袭性强相关，且实性成分大小是预测病变预后及无病生存期的独立危险因素[20]。本次研究结果证实SPN占位实性成分、最大直径比值与肺癌发生具有显著相关性，其主要因素是由于SPN实体在局部进展期，炎性因子侵袭作用的结果。

综上所述，定期对患者血清β-Catenin、M-CSF检测，观察其相对表达量，结合CT影像学表现，对SPN发生癌变的风险进行早期监测，具有重要的临床价值。临床实践认为，对首诊发现的SPN，影像证据<3 cm，边缘清晰，依据患者肺CT影像报告、组织活检病理确诊为良性病例的患者，采用抗生素治疗及并发症对症治疗，并进行动态持续观察。但是在定期复诊时患者血清β-Catenin、M-CSF异常表达，肺CT影像发生改变，应及时进行手术治疗，可以降低早期肺结节癌变风险。进一步研究β-Catenin、M-CSF因子在SPN患者血清中的表达关系和患者CT影像临床证据，为肺结节癌变早期的预防和治疗提供理论依据，具有重要的临床意义。

利益相关声明：作者与单位因此项研究工作未接受过第三方的资助或服务。

作者贡献说明：张艺：酝酿和设计实验，获取研究经费；黄奋飞：实施研究，对论文的知识性内容作批评性审阅；徐旭燕：起草论文，分析解释数据，统计分析。