血清白蛋白電子順磁共振波譜診斷直結(jié)腸癌

劉忠超,張文藝,王 亮,張海英,焦 玲

(中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院·北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 放射醫(yī)學(xué)研究所，天津300192)

直結(jié)腸癌是世界第二大癌癥，致死率也位居第二位。臨床分期往往決定了直結(jié)腸癌患者的預(yù)后，早期階段確診的患者往往預(yù)后良好[1]。電子順磁共振譜儀(EPR)可以測(cè)定血漿蛋白的功能特性， 以HSA為例，采用具有穩(wěn)定自由基結(jié)構(gòu)(如氮氧自由基，doxyl)的長(zhǎng)鏈脂肪酸作為人工引入的自由基，然后與血清白蛋白結(jié)合，經(jīng)過EPR檢測(cè)該自由基并分析這些自旋標(biāo)記的脂肪酸與白蛋白的結(jié)合能力改變，同時(shí)監(jiān)測(cè)血清白蛋白結(jié)構(gòu)和功能的變化[2,3]。

1 對(duì)象與方法

1.1一般資料隨機(jī)選擇近期到中國(guó)人民解放軍總醫(yī)院就診的部分直結(jié)腸癌患者以及體檢正常人，共321例。直結(jié)腸癌均為術(shù)前患者，所有病例經(jīng)術(shù)后臨床病理診斷證實(shí)。表1是病例的具體信息。

1.2檢測(cè)方法采集所有受試這空腹靜脈血，分離血清，置于-80℃下凍存。集中檢測(cè)血清白蛋白EPR圖譜。測(cè)量時(shí)，將樣品取出，常溫解凍后，取50 μl血清置于96孔板中，加入30 μl的16doxyl硬脂酸溶液，封口膜封住后置于振蕩器中振蕩搖勻10 min后，用毛細(xì)管取50 μl混合溶液，置于電子順磁共振譜儀(Bruker EMX A300)中進(jìn)行檢測(cè)，每個(gè)樣品測(cè)量3次。

表1 本研究中病例的具體信息

Group Ⅰ.直結(jié)腸癌病人；Group Ⅱ.健康人

2 結(jié)果

2.1 波譜中得到的5個(gè)參數(shù)均可以引用到判別分析中，直結(jié)腸癌患者血清白蛋白波譜與健康人相比有明顯的差異，診斷的特異性和敏感性分別為89.4% 和86.9%。

2.2 依照Fisher 判別分析方法構(gòu)建出兩個(gè)判別函數(shù)：F1=338.904ΔH1+88328.145ΔH2-103.109ΔH3+96423.334ΔH4+265.178ΔH5-255051.924；F2=328.375ΔH1+88226.653ΔH2-116.781ΔH3+96324.452ΔH4+259.369ΔH5-254166.845

對(duì)于任意一個(gè)受試者，將相關(guān)參數(shù)帶入以上函數(shù)，計(jì)算出判別函數(shù)F，根據(jù)比較F值的大小，即可將對(duì)應(yīng)的受試者歸納至恰當(dāng)?shù)念悇e中去。

圖1 波譜中選擇的變量

3 討論

由于本研究?jī)H關(guān)注健康人和結(jié)直腸癌患者人之間的差異，而未對(duì)癌癥患者進(jìn)行分期評(píng)價(jià)，不同腫瘤的分期可能會(huì)導(dǎo)致EPR波譜的變化[4]。由于手動(dòng)加樣過程中可能存在加樣量的誤差，因此移液和稀釋的自動(dòng)化也可能會(huì)提高測(cè)試的精密度[5]。

白蛋白是非致病性血漿中最豐富的蛋白質(zhì)，約占血漿總蛋白的三分之二[6]。EPR波形反映了自旋探針分子的狀態(tài)，如其分子運(yùn)動(dòng)特征，周圍環(huán)境中的電磁特性等[7]。本研究表明，結(jié)直腸癌患者的白蛋白與脂肪酸的結(jié)合能力發(fā)生了顯著改變。這種改變可能是由腫瘤組織中存在的生物活性肽和其他物質(zhì)導(dǎo)致的[8]。

癌癥相關(guān)的白蛋白構(gòu)象變化可用自旋標(biāo)記EPR來評(píng)估[9,10]。采用Fisher線性判別分析，我們開發(fā)出一個(gè)數(shù)學(xué)模型，在基于EPR(相對(duì)強(qiáng)度，峰寬)五元素的基礎(chǔ)上，鑒別結(jié)直腸癌患者的成功率可達(dá)到89.4%。這一診斷技術(shù)具有顯著的潛在應(yīng)用價(jià)值，可大大降低癌癥患者篩選的成本[11]。對(duì)于所有臨床分期的結(jié)直腸癌患者的EPR波譜，值得進(jìn)行深入研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]Chalya PL,Mchembe MD,Mabula JB,et al.Clinic pathological patterns and challenges of management of colorectal cancer in a resource-limited setting:a Tanzanian experience [J].World Journal of Surgical Oncology,2013,11(1):88.

[2]Duffy MJ,Van Dalen A,Haglund C,et al.Tumor markers in colorectal cancer:European Group on Tumor Markers (EGTM) guidelines for clinical use[J].European Journal of Cancer,2007,43(9):1348.

[3]Kurtzhals P,Havelund S,Jonassen I,et al.Albumin binding of insulins acylated with fatty acids:characterization of the ligand-protein interaction and correlation between binding affinity and timing of the insulin effect in vivo[J].Biochemical Journal,1995,312(Pt 3):725.

[4]Mehta AI,Ross S,Lowenthal MS,et al.Biomarker amplification by serum carrier protein binding[J].Disease Markers,2003,19(1):1.

[5]Bhattacharya AA,Grüne T,Curry S.Crystallographic analysis reveals common modes of binding of medium and long-chain fatty acids to human serum albumin[J].Journal of molecular biology,2000,303(5):721.

[6]Kazmierczak SC,Gurachevsky A,Matthes G,et al.Electron spin resonance spectroscopy of serum albumin:a novel new test for cancer diagnosis and monitoring[J].Clinical chemistry,2006,52(11):2129.

[7]Rhodes CJ.Electron spin resonance.Part one:a diagnostic method in the biomedical sciences[J].Science Progress,2011,94(1):16.

[8]Gurachevsky A,Kazmierczak SC,rres A,et al.Application of spin label electron paramagnetic resonance in the diagnosis and prognosis of cancer and sepsis[J].Clinical Chemistry and Laboratory Medicine,2008,46(9):1203.

[9]Gelos M,Hinderberger D,Welsing E,et al.Analysis of albumin fatty acid binding capacity in patients with benign and malignant colorectal diseases using electron spin resonance (ESR) spectroscopy[J].International journal of colorectal disease,2010,25(1):119.

[10]Kalnina I,Kurjane N,Kirilova E,et al.Correlation of altered blood albumin characteristics and lymphocyte populations to tumor stage in gastrointestinal cancer patients[J].Cancer Biomarkers,2010,7(2):91.