骨轉(zhuǎn)換標志物及其與總前列腺特異抗原、白細胞介素?6構建的預測模型在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中的研究

周林 王正芳 俞俊杰 吳銀霞 韓崇旭 王廣洲

揚州大學臨床醫(yī)學院，江蘇省蘇北人民醫(yī)院1醫(yī)學檢驗科，2泌尿外科，3腫瘤科（江蘇揚州225001）

根據(jù)國際癌癥研究機構（IARC）的最新報告，前列腺癌是男性第二大最常見的癌癥，2018年有130 萬病例［1］。前列腺癌的發(fā)病率和病死率近年來在大多數(shù)發(fā)達國家呈下降趨勢或趨于穩(wěn)定，但在中國發(fā)病率和病死率呈上升趨勢。前列腺癌是中國男性第六大常見惡性腫瘤和第十大癌癥死亡原因［2］。骨是前列腺癌轉(zhuǎn)移最常見的部位，也是許多實體瘤最常見的轉(zhuǎn)移部位之一［3］。大約80%的前列腺癌患者死于骨轉(zhuǎn)移。骨轉(zhuǎn)移可導致病理性骨折、骨痛和神經(jīng)壓迫，嚴重影響患者的生活質(zhì)量和預后。因此，對前列腺癌患者發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的早期診斷和干預就顯得尤為重要［4］。

目前锝?99m 亞甲基二膦酸鹽骨掃描方法仍被公認為金標準，是診斷前列腺癌骨轉(zhuǎn)移最常用的檢查方法［5］；但泌尿?qū)W指南提示常規(guī)骨掃描檢查僅適用于可疑病變的患者，而不適用于對所有新發(fā)的前列腺癌患者的骨轉(zhuǎn)移進行篩查［6］。此外，現(xiàn)有的其他影像學檢查技術，包括計算機斷層掃描（CT）、磁共振成像（MRI）等，由于其對前列腺癌患者骨轉(zhuǎn)移診斷的低敏感性，極易導致早期骨轉(zhuǎn)移患者的漏檢，從而延誤患者的治療［7］。因此，探尋高敏感性和高特異性的、且有望能夠替代常規(guī)影像學檢查的，對前列腺癌骨轉(zhuǎn)移具有早期診斷和預測價值的血清標志物就顯得尤為必要?，F(xiàn)有的研究表明Gleason 分數(shù)、TNM 分期、tPSA 水平是反映前列腺癌發(fā)生骨轉(zhuǎn)移的危險因素，且對前列腺癌骨轉(zhuǎn)移具有一定的診斷價值［8］。近年來，基于腫瘤骨轉(zhuǎn)移會造成患者骨代謝失衡這一理論的研究發(fā)現(xiàn)，骨轉(zhuǎn)化標志物在包括前列腺癌等實體瘤骨轉(zhuǎn)移患者的診斷和預后評估中具有一定的價值［9］；LARA 等［10］研究表明，骨堿性磷酸酶、N 端肽、C 端膠原前肽等骨轉(zhuǎn)換標志物可用來反映轉(zhuǎn)移性去勢抵抗性前列腺癌患者的總體生存。而有關骨轉(zhuǎn)換標志物在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移診斷中的臨床價值仍有待研究。因此，本課題組通過檢測伴有骨轉(zhuǎn)移和未伴有骨轉(zhuǎn)移的前列腺癌患者血清中的多種骨轉(zhuǎn)換標志物，同時結合tPSA、IL?6通過logistic 回歸分析構建前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的預測模型；并采用ROC 曲線進一步評估上述骨轉(zhuǎn)換標志物及預測模型在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中的診斷價值，為前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的早期診斷和預測提供新的途徑。

1 對象與方法

1.1 研究對象所有研究人群均來源于2019年1月至2021年8月入住江蘇省蘇北人民醫(yī)院泌尿外科，經(jīng)直腸超聲引導前列腺活檢診斷為前列腺癌患者123 例；并經(jīng)全身骨顯象檢查，明確骨轉(zhuǎn)移患者61 例，中位年齡為70 歲，未轉(zhuǎn)移62 例，中位年齡為76 歲。上述患者均在治療前采集靜脈血3～4 mL，標本室溫靜置30 min 后，2 191 ×g離心10 min，分離血清，取1.5 mL 留存于2 mL EP 管中，并于-80 ℃冰箱凍存，用以檢測骨轉(zhuǎn)換標志物（Osteocalcin、TPINP、β?CTx）、炎癥因子IL?6 及tPSA。研究人群的排除標準：有骨損傷或骨代謝病史；急性或慢性尿路感染或尿潴留者；入院前一周內(nèi)執(zhí)行前列腺按摩或肛門指檢者；其他無法確定患者是否合并骨轉(zhuǎn)移的情況均排除在外。

1.2 檢測方法及試劑、設備骨轉(zhuǎn)換標志物（Ost?eocalcin、TPINP、β?CTx）、tPSA、IL?6均采用電化學發(fā)光法進行檢測。上述標志物的檢測試劑、校準品均購置羅氏（德國），以試劑名稱（批號，有效期）表示試劑信息：Osteocalcin（49687100，2022.01）、TPINP（47740600，2021.10）、β?CTx（48296300，2021.11）、tPSA（49236100，2021.11）、IL?6（50089000，2022.12）；校準品均為各檢測試劑配套校準品。并采用商品化室內(nèi)質(zhì)控品（昆淶，上海）保證結果的可靠性，檢測重復性控制在：批內(nèi)CV%＜6.25%，批間CV%＜8.33%；質(zhì)控品批號為：33E4286/6996，有效期至2022年10月13日。所有標志物的檢測均在全自動電化學發(fā)光免疫分析儀（cobas e801，羅氏，德國）上完成。

1.3 統(tǒng)計學方法數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析使用SPSS 26.0、GraphPad Prism 8.0 軟件。計量資料不符合正態(tài)分布則以M（P25，P75）表示，組間比較采用非參數(shù)Mann?WhitneyU檢驗；并將差異有統(tǒng)計學意義的Osteocalcin、TPINP、β?CTx、tPSA、IL?6 五個因素作為自變量，通過單因素及多因素logistic 回歸分析，篩選出前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的獨立危險因素，并基于logistic 回歸公式模型線性形式構建數(shù)學預測模型；通過繪制ROC 曲線分析各個單因素及預測模型在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中的診斷效能，并采用de long test（Rversion3.5.3）對上述單因素及預測模型的AUC 進行比較。P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學意義。

2 結果

2.1 骨轉(zhuǎn)換標志物及tPSA、IL?6在骨轉(zhuǎn)移組與非轉(zhuǎn)移組患者血清中的表達差異本研究檢測了61 例前列腺癌骨轉(zhuǎn)移組和62 例非轉(zhuǎn)移組患者血清中的Osteocalcin、TPINP、β?CTx、tPSA、IL?6 的濃度，結果發(fā)現(xiàn)，在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的患者中，上述指標的濃度水平均顯著高于非轉(zhuǎn)移組（P＜0.05，表1）。

表1 骨轉(zhuǎn)換標志物及tPSA、IL?6 在骨轉(zhuǎn)移組與非轉(zhuǎn)移組之間的表達比較Tab.1 Comparison of the expression of bone turnover markers and tPSA and IL?6 between the bone metastasis group and the non?metastasis group M（P25，P75）

2.2 前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的單因素logistic回歸分析通過對Osteocalcin、TPINP、β?CTx、tPSA、IL?6 五個指標進行單因素logistic 回歸分析，結果顯示上述指標均為前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的危險因素（P＜0.05，表2）。

表2 前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的單因素logistic 回歸分析Tab.2 Univariate logistic regression analysis for prostate cancer bone metastasis

2.3 前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的多因素logistic回歸分析以Osteocalcin、TPINP、β?CTx、tPSA、IL?6 五個因素作為自變量，將是否有骨轉(zhuǎn)移作為因變量，通過多因素logistic 回歸分析進一步探討上述血清標志物與前列腺骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的關系，結果表明Osteocalcin、TP1NP 是前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的重要危險因素（P＜0.05），而β?CTx 則不能反映前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生（P= 0.180）；此外，tPSA、IL?6 也是前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的危險因素（P＜0.05，表3）。

表3 前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的多因素logistic 回歸分析Tab.3 Multivariate logistic regression analysis for prostate cancer bone metastasis

2.4 Osteocalcin、TPINP、tPSA、IL?6 及預測模型在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中的診斷效能依據(jù)多因素logistic 回歸分析的結果和logistic 回歸公式模型線性形式：logit（P）=β0+β1X1+β2X2+…βmXm（β0為常數(shù)項，β1、β2、…βm為回歸系數(shù)。X1、X2、…Xm為m 個自變量）構建了以前列腺癌骨轉(zhuǎn)移危險因素為各因子的預測概率模型為logit（P）＝（-5.058）+0.085×（Osteocalcin）+0.020×（TPINP）+0.037×（tP?SA）+0.347×（IL?6）。并通過ROC 曲線進一步評價了Osteocalcin、TPINP、tPSA 、IL?6 及預測模型在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中的診斷效能，結果顯示預測模型的AUC 為0.908（表4），顯著高于IL?6、Osteocalcin、TPINP、tPSA 單因素診斷的AUC（P＜0.05，圖1）。前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者存在異常的骨代謝；且由Os?teocalcin、TPINP、tPSA、IL?6 構建的數(shù)學模型能夠較好地預測前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生。

表4 Osteocalcin、TP1NP、tPSA、IL?6 及預測模型對前列腺癌患者骨轉(zhuǎn)移的診斷效能Tab.4 Diagnostic efficacy of Osteocalcin，TP1NP，tPSA，IL?6 and predictive models on bone metastasis in patients with prostate cancer

圖1 Osteocalcin、TPINP、tPSA、IL?6 及預測模型在前列腺骨轉(zhuǎn)移中的診斷效能的比較Fig.1 Comparison of the diagnostic efficacy of Osteocalcin，TPINP，tPSA，IL?6 and predictive models in prostate bone metastasis

3 討論

據(jù)美國CA 雜志的2019年癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)報道，1/5 的男性一生中將被診斷出患有前列腺癌，約10～20%的前列腺癌患者發(fā)展為去勢抵抗性前列腺癌，其中90%的去勢抵抗性前列腺癌患者均已發(fā)生骨轉(zhuǎn)移［11］。目前，研究者認為腫瘤骨轉(zhuǎn)移的發(fā)生的機制是基于散在的腫瘤細胞（disseminated tumor cells，DTCs）入骨后與骨微環(huán)境中的各類基質(zhì)細胞發(fā)生一系列復雜的相互調(diào)控作用，從而導致骨本身重建的失衡，引起相應的骨溶解和損傷的臨床表現(xiàn)［12-13］。而在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移中則表現(xiàn)為以成骨性病變?yōu)橹鞯?，與溶骨性病變混合的一種臨床病變，且上述的臨床病變均與骨微環(huán)境中的成骨細胞、破骨細胞的異常活化有關［14］。由于影像學手段對異常骨代謝發(fā)現(xiàn)的低靈敏性，在實際的臨床診療中，通常通過檢測血清中的骨轉(zhuǎn)換標志物的濃度變化去輔助反映機體骨代謝的狀態(tài)?，F(xiàn)有的骨轉(zhuǎn)換標志物主要包括反映骨吸收的β?CTx、反映骨轉(zhuǎn)化率的Osteocalcin 以及反映骨形成的TPINP［15］。本研究結果顯示，在骨轉(zhuǎn)移組患者血清中上述三種標志物的表達水平均顯著高于非轉(zhuǎn)移組，尤其是Osteocalcin、TPINP 在兩組之間差異較β?CTx 相比更為顯著，與HAYASHI 等［16］研究結果一致，上述研究結果不僅提示了前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者存在異常的骨代謝，而且進一步驗證了前列腺癌骨轉(zhuǎn)移以成骨性病變?yōu)橹鞯睦碚?。此外，本研究還通過logistic 回歸分析，發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)換標志物中的Osteocalcin、TPINP 是前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的危險因素；而β?CTx 雖然在單因素logistic 回歸分析結果中被認為是前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的危險因素，但其與前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的關系較弱。

前列腺特異性抗原（PSA）在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移診斷中的價值仍存在爭議，TANAKA 等［17］認為當PSA ＞50 ng/mL 時應高度懷疑骨轉(zhuǎn)移，建議進行骨掃描檢查；本研究也發(fā)現(xiàn)骨轉(zhuǎn)移前列腺癌患者的PSA的中位水平為74.0 ng/mL，這一結果與TANAKA等［17］的研究結論是一致的。此外，通過logistic 回歸分析，PSA 也被證明是前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的危險因素。現(xiàn)有研究表明由腫瘤細胞、成骨細胞等非免疫細胞分泌的IL，尤其是IL?6、IL?8、IL?11 在加劇乳腺癌患者的進展及骨轉(zhuǎn)移的過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用［18］；同樣，IL?6 也被證明可通過自分泌和旁分泌機制，參與前列腺腫瘤的發(fā)生及腫瘤細胞的骨轉(zhuǎn)移［19］。因此，本課題組對兩組患者血清中IL?6 表達水平也進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)，在骨轉(zhuǎn)移前列腺癌患者血清中IL?6 的表達是顯著上調(diào)的，這一結果與SHARIAT 等［20］的研究結果一致；且通過后續(xù)的logistic 回歸分析，進一步證明了IL?6 是前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的重要危險因素。

為進一步探尋上述危險因素在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移早期診斷中的價值，本課題組創(chuàng)新性地構建了以Osteocalcin、TPINP、tPSA 、IL?6 為因素的前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的預測模型，并通過ROC 曲線評估了這一模型的診斷效能，結果顯示，該預測模型對前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的診斷效能顯著高于單個因素；且當各因素根據(jù)約登指數(shù)選取最佳的cut?off 值時，該模型對前列腺癌骨轉(zhuǎn)移診斷的敏感性和特異性也明顯優(yōu)于單個因素。此外與CHEN 等［21］的研究模型相比，本模型對前列腺癌骨轉(zhuǎn)移的診斷效能有顯著優(yōu)勢。且在本模型的構成中，所涉及的危險因素更為全面。

綜上所述，本研究通過對前列腺癌骨轉(zhuǎn)移患者血清中骨轉(zhuǎn)換標志物的研究，證實了該類患者存在異常的骨代謝；由Osteocalcin、TPINP、tPSA 、IL?6 構建的骨轉(zhuǎn)移預測模型，可為前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的早期診斷提供新的途徑。然而，本研究仍存在一定的局限性，其主要體現(xiàn)在：本研究的入選病例較少，研究結果的科學性不足；未針對本研究的預測模型使用前列腺癌新發(fā)患者進行骨轉(zhuǎn)移發(fā)生的跟蹤驗證；未深入研究骨合成亢進及IL?6的異常表達是否在前列腺癌骨轉(zhuǎn)移發(fā)生中發(fā)揮重要作用。鑒于上述局限性，本課題組將會在后續(xù)的工作中進行更為深入的研究。