冷寧 趙永利 李茂江 彭傳真

?

硫氧還蛋白還原酶在肺癌診斷、治療及預(yù)警中的應(yīng)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(dá)及其潛在的臨床診斷價(jià)值，以及作為一項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)在治療過程及預(yù)警中的應(yīng)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(xì)胞肺癌25例，65例健康人作為對(duì)照，用酶聯(lián)免疫分析法分別檢測(cè)所有入選者血漿中TrxR的活性表達(dá)，并做相關(guān)分析。結(jié)果 肺癌患者血漿中TrxR的表達(dá)高于健康人，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；肺腺癌、肺鱗癌、小細(xì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；治療組較未治療組血漿中TrxR活性降低；用多元統(tǒng)計(jì)分析方法計(jì)算出肺腺癌cut-off值為：0.98U/mL,肺鱗癌cut-off值為0.87U/mL,小細(xì)胞肺癌cut-off值為0.99U/mL。結(jié)論 硫氧還蛋白還原酶可預(yù)測(cè)肺癌，在治療過程中亦是一種良好的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

硫氧還蛋白還原酶；肺癌；診斷；治療；標(biāo)志物

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，具有高發(fā)病率、高死亡率的特點(diǎn)，且近年來世界各國(guó)肺癌的發(fā)病率和死亡率均呈不斷上升趨勢(shì)。文獻(xiàn)報(bào)道，肺癌在美國(guó)癌癥中死亡率最高[1]。支修益等[2]研究顯示：我國(guó)2010年新發(fā)肺癌病例60.59萬(wàn)(男性41.63萬(wàn)，女性18.96萬(wàn))肺癌發(fā)病率為35.23/10萬(wàn)，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(wàn)(男性39.79/10萬(wàn)，女性16.62/10萬(wàn))，占惡性腫瘤死因的24.87%，由于肺癌發(fā)病具有隱蔽性，大多數(shù)患者在就診時(shí)已處于晚期而錯(cuò)過了最佳治療時(shí)機(jī)，故尋找一種生物標(biāo)記物用于肺癌的早期診斷及后期的治療監(jiān)測(cè)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F(xiàn)AD結(jié)構(gòu)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(gòu)成了硫氧還蛋白系統(tǒng)，在體內(nèi)抗氧化防御和還原狀態(tài)中發(fā)揮著重要的生物學(xué)功能。有研究表明，硫氧還蛋白還原酶在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起著重要作用，有望成為腫瘤診斷、和治療的新靶點(diǎn)。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(dá)水平及與治療的關(guān)系，旨在為肺癌的診斷、治療及預(yù)警提供新的指標(biāo)。

資料與方法

一、一般資料

肺癌組:收集本院2014-2015年經(jīng)病理、CT、內(nèi)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(xì)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(shù)、放化療及其他對(duì)癥治療,33例未接受任何治療。對(duì)照組：選取同時(shí)期本院肺炎患者65例作為對(duì)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(cè)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(chǔ)存，后期采用酶標(biāo)儀(Molecular Devices公司型號(hào)為：SpectraMax M5)分析硫氧還蛋白還原酶的活性。

三、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

結(jié) 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(duì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

二、肺癌組及對(duì)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(duì)照組血漿TrxR活性均值為(1.08±1.69) U/mL,兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.05。(見表1)。

表1 肺癌組和對(duì)照組血漿TrxR活性水平

與對(duì)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(xì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。(見表3)。

表2 肺癌不同組織學(xué)分型間TrxR活性比較

與肺腺癌比較，*P>0.05；與小細(xì)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(xì)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(gòu)成了硫氧還蛋白系統(tǒng)，它在DNA合成、抗氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡及氧化還原反應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)中起著重要作用[3]。TrxR有三種亞型：TrxR1(胞質(zhì))、TrxR2(線粒體)和TrxR3(睪丸)，現(xiàn)研究并提及的TrxR主要指TrxR1。TrxR與腫瘤的發(fā)展關(guān)系密切，在腫瘤發(fā)展的不同階段表現(xiàn)出不同的功能，一方面，TrxR可有效清除體內(nèi)多余的ROS對(duì)抗氧化損傷，降低癌變風(fēng)險(xiǎn)，這一過程是通過維持細(xì)胞內(nèi)外的氧化平衡實(shí)現(xiàn)的；另一方面，細(xì)胞一旦發(fā)生癌變，高濃度的TrxR能加速細(xì)胞的生長(zhǎng)，促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移，TrxR對(duì)腫瘤表現(xiàn)出的這種雙面性可能是由于腫瘤不同發(fā)展階段的組織特點(diǎn)不同。TrxR系統(tǒng)可通過介導(dǎo)NF-κB、AP-1、p53 等多種轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳導(dǎo)[4]，三種TrxR亞型分子中均包含一種硒代半胱氨酸物質(zhì)，該物質(zhì)可作為腫瘤治療中藥物作用的靶點(diǎn)[3]。因此，TrxR被視作是一種較有前景的腫瘤生物標(biāo)志物和藥物治療靶點(diǎn)，進(jìn)而用于腫瘤的診斷和治療中。

本研究結(jié)果，肺癌組TrxR活性均值為(5.32±6.14) U/mL，對(duì)照組血漿TrxR活性均值為(1.08±1.69) U/mL,兩組間差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(xì)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(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)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(xì)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(jié)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(yù)警作用。目前國(guó)際上已有關(guān)于肺癌患者血漿中TrxR活性水平的報(bào)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(yīng)激的硫氧還蛋白還原酶可作為前列腺癌的潛在生物標(biāo)志物，因?yàn)檠趸€原反應(yīng)對(duì)于人體細(xì)胞存活和功能是至關(guān)重要的[7]，而氧化還原反應(yīng)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(yīng)系統(tǒng)是Trx系統(tǒng)[8]，這一研究成果的發(fā)表給與廣大學(xué)者一種啟迪，即TrxR也有可能作為肺癌的標(biāo)志物。國(guó)際上報(bào)道的TrxR在腫瘤組織中水平高于正常組織，與本研究結(jié)果一致。本研究結(jié)果對(duì)于肺癌的診斷提供了新的思路，由于傳統(tǒng)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(biāo)志物具有方便、快捷、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)，已被廣泛用于臨床中，但目前常用的肺癌腫瘤標(biāo)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(biāo)志物聯(lián)合檢測(cè)的方法來提高肺癌的診斷率[9-10]。有學(xué)者發(fā)明了一種硫氧還蛋白還原酶活性檢測(cè)試劑盒，并已進(jìn)行臨床試驗(yàn)，通過檢測(cè)血樣中TrxR活性水平對(duì)于普查腫瘤具有一定的價(jià)值，雖然目前尚未報(bào)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(yù)報(bào)人體異常增殖或腫瘤發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)方法，其預(yù)警信號(hào)優(yōu)于腫瘤標(biāo)志物，我們相信TrxR對(duì)于肺癌早期診斷有潛在的價(jià)值，有望成為肺癌早期診斷的標(biāo)志物。

接受手術(shù)、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(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，治療組TrxR活性水平較未治療組低，這一結(jié)果與目前國(guó)際上報(bào)道的TrxR由腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生一致。過度表達(dá)的TrxR通過抑制腫瘤細(xì)胞的程序性死亡，刺激細(xì)胞增殖和血管再生，增加轉(zhuǎn)錄因子的活性，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)，這一過程提示腫瘤的惡化，Hellfritsch等[11]研究發(fā)現(xiàn)TrxR缺乏可破壞線粒體氧化還原環(huán)境，相應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)通路受損，VEGF等生長(zhǎng)因子表達(dá)下調(diào)，最終影響到腫瘤細(xì)胞的增殖。TrxR的雙面性和作用機(jī)制決定了他既能作為監(jiān)測(cè)肺癌治療效果的指標(biāo)，又能成為肺癌治療的靶點(diǎn)，大量研究表明，腫瘤中TrxR的過度表達(dá)在腫瘤細(xì)胞異常增殖中起著關(guān)鍵作用[12-13]，近年來，針對(duì)TrxR為靶點(diǎn)的抑制劑研究一度甚囂塵上，已經(jīng)有大量TrxR抑制劑被發(fā)現(xiàn)或合成，這些抑制劑對(duì)腫瘤細(xì)胞可發(fā)揮出細(xì)胞毒性反應(yīng)[14]，其作用機(jī)制也是有很大懸殊的，包括競(jìng)爭(zhēng)性、非競(jìng)爭(zhēng)性、可逆性等[15]。其中，姜黃素類似物[16]曾被報(bào)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(fā)現(xiàn)合成姜黃素類似物B5通過抑制硫氧還蛋白系統(tǒng)而促進(jìn)宮頸癌細(xì)胞凋亡，擾亂線粒體依賴途徑而觸發(fā)癌細(xì)胞自噬。血漿TrxR水平的影響因素也是近年來的研究熱點(diǎn)，有報(bào)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(tài)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(guān)臨床病例治療的報(bào)道，故針對(duì)TrxR靶點(diǎn)的抑制劑治療仍需要進(jìn)一步的研究。

結(jié) 論

TrxR對(duì)肺癌的發(fā)生、發(fā)展起著重要作用，可用于預(yù)測(cè)肺癌，在肺癌的治療過程中可作為一項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)，可作為一種肺癌診斷、預(yù)警及治療中的新興標(biāo)志物。

[1] Cooperberg M R, Cowan J E, Hilton J F, et al. Outcomes of active surveillance for men with intermediate-risk prostate cancer[J]. J Clin Oncol, 2011, 29(2):228-234.

[2] 支修益, 石遠(yuǎn)凱, 于金明. 中國(guó)原發(fā)性肺癌診療規(guī)范(2015 年版)[J]. 中華腫瘤雜志, 2015, 37(1): 67-78.

[3] Holmgren A, Lu J. Thioredoxin and thioredoxin reductase: current research with special reference to human disease[J]. Bioch Bioph Res Comm, 2010, 396(1): 120-124.

[4] Mukthavaram R, Shi G, Kesari S, et al. Targeting and depletion of circulating leukocytes and cancer cells by lipophilic antibody- modified erythrocytes[J]. J Contr Rel, 2014, 10(183): 146-153

[5] 羅鈺，馬微微，楊晶，等．硫氧還蛋白還原酶活性檢測(cè)試劑盒在惡性腫瘤輔助診斷中的價(jià)值[J]． 國(guó)際檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志， 2012 33(13) : 1580-1582.

[6] Pei Y, Ma P, Wang X, et al. Rosuvastatin attenuates monocrotaline-induced pulmonary hypertension via regulation of Akt/eNOS signaling and asymmetric dimethylarginine metabolism[J]. Eur J Pharm, 2011, 666(1-3):165-172.

[7] Groitl B, Jakob U. Thiol-based redox switches[J]. Bioch Bioph Act (BBA) - Prot Prot, 2014, 1844(8):1335-1343.

[8] Li C, Peng Y, Mao B, Qian K. Thioredoxin reductase:A novel, independent prognostic marker in patients with hepatocellular carcinoma[J].Oncotarget ，2015，6(19): 17792-17804.

[9] 劉佳琪．血清TK1 檢測(cè)在非小細(xì)胞肺癌診斷中的臨床意義[J]． 實(shí)用腫瘤雜志,2013,28(1):61-63.

[10] 杜黎黎,盧忠心,李艷,等．血清CEA、SCC、CA125聯(lián)合檢測(cè)診斷的臨床意義[J]．臨床和試驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志，2012，11(12):930-931．

[11] Hellfritsch J,Kirsch J,Schneider M,et al.Knockout of mitochondrial thioredoxin reductase stabilizes prolyl hydroxylase 2 and inhibits tumor growth and tumor-derived angiogenesis[J]. Ant Red Sign, 2015, 22(11): 938-950

[12] Cristime S,Maria J,Paolo P,et al.Statins inhibit expression of Thioredoxin reductase 1 in rat and human liver and reduce tumor development[J]．Bioch Bioph Res Commun,2012,417(3):1046-1051

[13] 周潤(rùn)梅.硫氧還蛋白還原酶的生理學(xué)功能研究進(jìn)展[J]．實(shí)用腫瘤雜志,2012，28(16):2487-2488.

[14] Liu Y,Li Y,Yu S,et al. Recent advances in the development of thioredoxin reductase inhibitors as anticancer agents[J].Curr Drug Targets, 2012,13(11):1432-1444.

[15] Saccoccia F,Angelucci F,Boumis G,et al.Thioredoxin reductase and its inhibitors[J]. Curr-Protein Pept Sci, 2014,15(6):621-646.

[16] Zhou B,Huang J,Zuo Y,et al.2a,a novel curcumin analog, sensitizes cisplatin-resistant A549 cells to cisplatin by inhibiting thioredoxin reductase concomitant oxidative stress damage[J].Eur J Pharmacol,2013,707(1-3):130-139.

[17] Shao F Y, Du Z Y, Ma D L, et al. B5, a thioredoxin reductase inhibitor, induces apoptosis in human cervical cancer cells by suppressing the thioredoxin system, disrupting mitochondrion-dependent pathways and triggering autophagy.[J]. Oncotarget, 2015, 6(31):30939-30956.

[18] Wang L, Fu J N, Wang J Y, et al. Selenium-containing thioredoxin reductase inhibitor ethaselen sensitizes non-small cell lung cancer to radiotherapy.[J]. Anti-cancer drugs, 2011, 22(8):732-740.

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(wèi)計(jì)委科研立項(xiàng)項(xiàng)目(No 2014-WJZD117)

266300 山東 青島，青島市膠州中心醫(yī)院放療科

2016-07-08]