硫氧還蛋白還原酶在肺癌診斷、治療及預警中的應用

冷寧 趙永利 李茂江 彭傳真

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硫氧還蛋白還原酶在肺癌診斷、治療及預警中的應用

冷寧 趙永利 李茂江 彭傳真

目的 探討硫氧還蛋白還原酶(thioredoxin reductase,TrxR)在肺癌中的活性表達及其潛在的臨床診斷價值，以及作為一項監測指標在治療過程及預警中的應用。方法 選取本院65例肺癌患者，其中肺腺癌21例，肺鱗癌19例，小細胞肺癌25例，65例健康人作為對照，用酶聯免疫分析法分別檢測所有入選者血漿中TrxR的活性表達，并做相關分析。結果 肺癌患者血漿中TrxR的表達高于健康人，差異有統計學意義(P<0.05)；肺腺癌、肺鱗癌、小細胞肺癌患者血漿TrxR活性均值分別為(3.98±4.02)U/mL、(5.84±6.10)U/mL、(6.24±6.36)U/mL，差異無統計學意義；治療組較未治療組血漿中TrxR活性降低；用多元統計分析方法計算出肺腺癌cut-off值為：0.98U/mL,肺鱗癌cut-off值為0.87U/mL,小細胞肺癌cut-off值為0.99U/mL。結論 硫氧還蛋白還原酶可預測肺癌，在治療過程中亦是一種良好的監測指標。

硫氧還蛋白還原酶；肺癌；診斷；治療；標志物

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，具有高發病率、高死亡率的特點，且近年來世界各國肺癌的發病率和死亡率均呈不斷上升趨勢。文獻報道，肺癌在美國癌癥中死亡率最高[1]。支修益等[2]研究顯示：我國2010年新發肺癌病例60.59萬(男性41.63萬，女性18.96萬)肺癌發病率為35.23/10萬，居惡性腫瘤首位(男性首位，女性第2位)，肺癌死亡率為27.93/10萬(男性39.79/10萬，女性16.62/10萬)，占惡性腫瘤死因的24.87%，由于肺癌發病具有隱蔽性，大多數患者在就診時已處于晚期而錯過了最佳治療時機，故尋找一種生物標記物用于肺癌的早期診斷及后期的治療監測顯得格外重要。硫氧還蛋白還原酶(thioredoxin reductase,TrxR)是一種NADPH依賴的包含FAD結構域的二聚體硒酶，屬于吡啶核苷酸-二硫化物氧化還原酶家族成員，它和硫氧還蛋白、NADPH共同構成了硫氧還蛋白系統，在體內抗氧化防御和還原狀態中發揮著重要的生物學功能。有研究表明，硫氧還蛋白還原酶在腫瘤的發生、發展中起著重要作用，有望成為腫瘤診斷、和治療的新靶點。本文主要研究硫氧還蛋白還原酶在肺癌患者血漿中的表達水平及與治療的關系，旨在為肺癌的診斷、治療及預警提供新的指標。

資料與方法

一、一般資料

肺癌組:收集本院2014-2015年經病理、CT、內鏡等確診的65例肺癌患者，其中肺腺癌21例，肺鱗癌19例，小細胞肺癌25例，男性34例，女性31例，年齡37-76歲，中位年齡62歲，其中32例接受手術、放化療及其他對癥治療,33例未接受任何治療。對照組：選取同時期本院肺炎患者65例作為對照，且均已排除肺癌，其中男性29例，女性36例，年齡42-68歲，中位年齡為55歲。

二、檢測方法

要求所有入選者均于清晨空腹，用真空采血管抽取靜脈血5mL,待離心分離血漿后，置于-80度冰箱儲存，后期采用酶標儀(Molecular Devices公司型號為：SpectraMax M5)分析硫氧還蛋白還原酶的活性。

三、統計學分析

結 果

一、入選者一般情況

65例肺癌患者，男性34例，女性31例，年齡37-76歲，中位年齡62歲；65例作為對照，其中男性29例，女性36例，年齡42-68歲，中位年齡為55歲。兩組之間年齡及性別差異均無統計學意義。

二、肺癌組及對照組血漿TrxR活性比較

肺癌組TrxR活性均值為(5.32±6.14) U/mL，對照組血漿TrxR活性均值為(1.08±1.69) U/mL,兩組間差異有統計學意義，P<0.05。(見表1)。

表1 肺癌組和對照組血漿TrxR活性水平

與對照組相比，*P<0.05

三、肺癌亞組間血漿TrxR活性比較

肺腺癌、肺鱗癌、小細胞肺癌患者血漿TrxR活性均值分別為(3.98±4.02)U/mL、(5.84±6.10)U/mL、(6.24±6.36)U/mL，差異無統計學意義，P<0.05，(見表2)。

四、治療組與未治療組血漿TrxR活性比較

治療組血漿TrxR活性均值(2.68±2.92)U/mL，未治療組血漿TrxR活性均值(5.93±6.04)U/mL，兩組間差異有統計學意義(P<0.05)。(見表3)。

表2 肺癌不同組織學分型間TrxR活性比較

與肺腺癌比較，*P>0.05；與小細胞肺癌比較，**P>0.05；與肺鱗癌比較，***P>0.05

表3 治療組與未治療組血漿TrxR活性比較

與未治療組比較，*P<0.05

五、肺癌各亞型血漿TrxR活性水平ROC曲線下面積

肺腺癌血漿TrxR活性水平最佳界值為3.72U/mL，曲線下面積為0.785，特異度為60%，敏感度為70%；肺鱗癌血漿TrxR活性水平最佳界值為5.88U/mL，曲線下面積為0.912，特異度為75%，敏感度為80%；小細胞肺癌血漿TrxR活性水平最佳界值為6.32U/mL,曲線下面積為0.894，特異度為74%，敏感度為85%。(見表4)。

表4 肺癌亞型血漿TrxR活性水平ROC曲線下面積

討 論

硫氧還蛋白、硫氧還蛋白還原酶和NADPH共同構成了硫氧還蛋白系統，它在DNA合成、抗氧化應激和細胞凋亡及氧化還原反應信號傳導中起著重要作用[3]。TrxR有三種亞型：TrxR1(胞質)、TrxR2(線粒體)和TrxR3(睪丸)，現研究并提及的TrxR主要指TrxR1。TrxR與腫瘤的發展關系密切，在腫瘤發展的不同階段表現出不同的功能，一方面，TrxR可有效清除體內多余的ROS對抗氧化損傷，降低癌變風險，這一過程是通過維持細胞內外的氧化平衡實現的；另一方面，細胞一旦發生癌變，高濃度的TrxR能加速細胞的生長，促進腫瘤的轉移，TrxR對腫瘤表現出的這種雙面性可能是由于腫瘤不同發展階段的組織特點不同。TrxR系統可通過介導NF-κB、AP-1、p53 等多種轉錄因子的表達進而調控細胞內的信號傳導[4]，三種TrxR亞型分子中均包含一種硒代半胱氨酸物質，該物質可作為腫瘤治療中藥物作用的靶點[3]。因此，TrxR被視作是一種較有前景的腫瘤生物標志物和藥物治療靶點，進而用于腫瘤的診斷和治療中。

本研究結果，肺癌組TrxR活性均值為(5.32±6.14) U/mL，對照組血漿TrxR活性均值為(1.08±1.69) U/mL,兩組間差異有統計學意義(P<0.05)，表明肺癌患者血漿中TrxR水平高于正常人。 肺腺癌、肺鱗癌、小細胞肺癌患者血漿TrxR活性均值分別為(3.98±4.02)U/mL、(5.84±6.10)U/mL、(6.24±6.36)U/mL，差異無統計學意義(P<0.05)。肺腺癌血漿TrxR活性水平最佳界值為3.72U/mL，曲線下面積為0.785，特異度為60%，敏感度為70%；肺鱗癌血漿TrxR活性水平最佳界值為5.88U/mL，曲線下面積為0.912，特異度為75%，敏感度為80%；小細胞肺癌血漿TrxR活性水平最佳界值為6.32U/mL,曲線下面積為0.894，特異度為74%，敏感度為85%，該結果中各亞型肺癌血漿TrxR水平臨界值可為我們臨床中肺癌的診斷提供預警作用。目前國際上已有關于肺癌患者血漿中TrxR活性水平的報道，其中羅鈺等[5]的研究顯示，TrxR在肺癌中活性水平升高，但并非肺癌所特有, Pei Y 等[6]的研究則顯示：氧化應激的硫氧還蛋白還原酶可作為前列腺癌的潛在生物標志物，因為氧化還原反應對于人體細胞存活和功能是至關重要的[7]，而氧化還原反應失衡一直是腫瘤病理過程的重要因素，其中主要的氧化還原反應系統是Trx系統[8]，這一研究成果的發表給與廣大學者一種啟迪，即TrxR也有可能作為肺癌的標志物。國際上報道的TrxR在腫瘤組織中水平高于正常組織，與本研究結果一致。本研究結果對于肺癌的診斷提供了新的思路，由于傳統的篩查方法特異性和敏感度低，肺癌的早期診斷率低，腫瘤標志物具有方便、快捷、動態監測等特點，已被廣泛用于臨床中，但目前常用的肺癌腫瘤標志物都缺乏特異性和敏感度，用于診斷肺癌仍有一定的局限性。臨床上多采用多種腫瘤標志物聯合檢測的方法來提高肺癌的診斷率[9-10]。有學者發明了一種硫氧還蛋白還原酶活性檢測試劑盒，并已進行臨床試驗，通過檢測血樣中TrxR活性水平對于普查腫瘤具有一定的價值，雖然目前尚未報道特異用于肺癌診斷的硫氧還蛋白還原酶試劑盒，但TrxR可作為用于預報人體異常增殖或腫瘤發生風險的監測方法，其預警信號優于腫瘤標志物，我們相信TrxR對于肺癌早期診斷有潛在的價值，有望成為肺癌早期診斷的標志物。

接受手術、化療等治療患者血漿TrxR活性均值為(2.68±2.92)U/mL，未治療組血漿TrxR活性均值為(5.93±6.04)U/mL，兩組間差異有統計學意義(P<0.05)，治療組TrxR活性水平較未治療組低，這一結果與目前國際上報道的TrxR由腫瘤細胞產生一致。過度表達的TrxR通過抑制腫瘤細胞的程序性死亡，刺激細胞增殖和血管再生，增加轉錄因子的活性，進而促進腫瘤的生長，這一過程提示腫瘤的惡化，Hellfritsch等[11]研究發現TrxR缺乏可破壞線粒體氧化還原環境，相應信號傳導通路受損，VEGF等生長因子表達下調，最終影響到腫瘤細胞的增殖。TrxR的雙面性和作用機制決定了他既能作為監測肺癌治療效果的指標，又能成為肺癌治療的靶點，大量研究表明，腫瘤中TrxR的過度表達在腫瘤細胞異常增殖中起著關鍵作用[12-13]，近年來，針對TrxR為靶點的抑制劑研究一度甚囂塵上，已經有大量TrxR抑制劑被發現或合成，這些抑制劑對腫瘤細胞可發揮出細胞毒性反應[14]，其作用機制也是有很大懸殊的，包括競爭性、非競爭性、可逆性等[15]。其中，姜黃素類似物[16]曾被報道其是作用于TrxR并用于治療肺癌的TrxR抑制劑，Shao FY[17]等研究發現合成姜黃素類似物B5通過抑制硫氧還蛋白系統而促進宮頸癌細胞凋亡，擾亂線粒體依賴途徑而觸發癌細胞自噬。血漿TrxR水平的影響因素也是近年來的研究熱點，有報道暴露于放射條件下可使血漿中TrxR水平升高，因此在暴露于放射狀態之前需用一種TrxR抑制劑提前治療，其中含硒抑制劑療效較好[18]，但目前沒有相關臨床病例治療的報道，故針對TrxR靶點的抑制劑治療仍需要進一步的研究。

結 論

TrxR對肺癌的發生、發展起著重要作用，可用于預測肺癌，在肺癌的治療過程中可作為一項監測指標，可作為一種肺癌診斷、預警及治療中的新興標志物。

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Role of plasma thioredoxin reductase for diagnosis, alert and therapy in lung cancer

LENGNin,ZHAOYong-li,LIMao-jiang,PENGChuan-zhen

QingdaoJiaozhouCentralHospital,Qingdao,Shandong266300,China

Objective To investigate the activity expression of thioredoxin reductase (TrxR) in lung cancer and its potential clinical diagnosis value, and as a monitoring index in the treatment process and the application of early warning. Methods Plasma TrxR activity was detected in 65 cases of lung cancer (21 lung adenocarcinoma,19 lung squamous, 25 small cell lung cancer) and 50 healthy subjects. Results TrxR activity in the plasma of patients with lung cancer was significantly higher than that of healthy subjects (P<0.05). The average TrxR activity level of lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma, small cell lung cancer were (3.98±4.02) U/mL, (5.84±6.10) U/mL, and (6.24±6.36) U/mL respectively (P>0.05). TrxR activity in the plasma of patients who accepted therapy was lower than patients without therapy. According to the ROC curve analysis, the optimal cut-off value of thioredoxin reductase in lung adenocarcinoma, squamous cell carcinoma, and small cell lung cancer were 0.98U/mL, 0.87U/ml and 0.99U/mL respectively. Conclusion TrxR can predict lung cancer and it is also a kind of good monitoring indicator in the process of treatment.

thioredoxin reductase; lung cancer; diagnosis; therapy; marker

10.3969/j.issn.1009-6663.2017.02.002

青島市衛計委科研立項項目(No 2014-WJZD117)

266300 山東 青島，青島市膠州中心醫院放療科

2016-07-08]