術前癌胚抗原水平升高對Ⅰ～Ⅲ期結腸癌患者預后的影響：一項基于SEER數據庫的回顧性隊列研究

杜 昆，杜寧超，劉安文，廖木春，陳小嵐

(1．汕頭大學醫學院，廣東 汕頭 515041；2．深圳市第二人民醫院肛腸外科，廣東 深圳 518035；3．深圳市第二人民醫院胃腸外科，廣東 深圳 518035)

結直腸癌是常見的惡性腫瘤之一，全球結直腸癌發病率在所有惡性腫瘤中排名第4位，死亡率排名第2位[1]。我國結直腸癌發病率在所有癌癥中居第3位，死亡率居第5位，且發病人數與死亡人數呈逐年上升趨勢[2-3]。手術是非轉移性結直腸癌患者最主要的治療方式，探究影響手術患者預后的相關指標并在術前和術后進行預后分層有利于制定個體化的治療策略。TNM分期系統是目前應用最為廣泛的腫瘤分期系統，在腫瘤規范化診斷和治療方面有著極為重要的作用，自其誕生以來便進行不斷的完善。美國癌癥聯合委員會(American Joint Committee on Cancer，AJCC)第 8 版腫瘤分期系統基于一些基礎及臨床研究做出一系列的更新，如將腹膜轉移更新為M1c期，增加了微衛星不穩定和KRAS、NRAS、BRAF基因突變等附加的相關指標[4]。

癌胚抗原(carcinoembryonic antigen，CEA)是一種參與細胞黏附的糖蛋白，目前已成為結直腸癌臨床應用最為廣泛的腫瘤標志物，在術后隨訪過程中CEA水平升高應警惕腫瘤的進展、復發或轉移的可能[5]。這提示CEA可能是結直腸腫瘤生物學侵襲性的標志物，但是臨床中并非所有的結腸癌患者術前CEA水平均會升高，因此術前CEA水平升高的患者相較于術前CEA水平正常的患者預后是否更差？本研究探討術前CEA水平對Ⅰ～Ⅲ期結腸癌患者術后預后的影響及將術前CEA水平與結腸癌AJCC分期相結合后能否提高對Ⅰ～Ⅲ期結腸癌患者預后的預測能力，并最終也能成為AJCC分期中指導臨床實踐的附加指標。

1 資料與方法

1.1 研究對象

SEER數據庫(https://seer.cancer.gov/)記錄了美國部分州縣上百萬名惡性腫瘤患者的患病情況信息。數據庫中相關信息通過SEERStat軟件進行統一和規范，并定期更新發布。我們申請獲得SEER數據庫的授權，從數據庫“SEER Research Data，9 Registries，Nov 2019 Sub(1975—2017)”中納入2010—2015年診斷為結腸癌的患者。排除AJCC分期不明、AJCC分期0期及Ⅳ期、未行結腸癌根治性切除術、術前CEA水平缺失以及結局指標不明確(死因不明)的患者。根據術前CEA水平將患者分為正常組(≤5.0 ng/mL)與升高組(＞5.0 ng/mL)。

1.2 收集變量

患者基線指標包括年齡、種族和性別，腫瘤相關指標包括腫瘤位置、分化程度、淋巴結檢出數目、神經浸潤情況、癌結節及AJCC分期(第7版)。結局指標為患者癌癥特異性生存期(cancer specific survival，CSS)，定義為患者從明確診斷到觀察到因為結腸癌而死亡的時間，死于其他原因或末次隨訪中仍然存活的患者定義為刪失數據，記錄末次隨訪時間。

1.3 統計學分析

利用EmpowerStats、R軟件及GraphPad Prism進行統計分析。正態分布的連續變量以xˉ±s表示，組間比較采用t檢驗，不符合正態分布的連續變量以中位數和四分位數間距[M(Q1,Q3)]表示，組間比較采用Mann-WhitneyU檢驗。分類變量表示為例數及百分比，組間比較采用χ2檢驗。P≤0.05認為具有統計學意義。采用Kaplan-Meier法估計CSS，采用Log-rank檢驗對生存差異進行評估，采用Cox回歸模型分別進行單因素及多因素回歸分析評估術前CEA水平的預后作用。為了進一步進行敏感性分析，我們分別構建3個回歸模型，結果為風險比(hazard ratio，HR)并給出95%置信區間。在模型1中，未校正其他混雜因素；在模型2中，校正協變量的篩選原則為基本模型中引進協變量或在完整模型中剔除協變量對術前CEA水平效應值的影響＞10%；在模型3中，校正的協變量的篩選原則為單因素分析中協變量對結局指標的效應值P＜0.1。為了探究術前CEA水平對患者CSS的影響在不同層級水平與結局變量之間的效應值(HR)大小及方向是否穩定，進行分層分析并繪制森林圖。隨后分別繪制患者AJCC分期及AJCC分期聯合術前CEA水平的CSS的列線圖預測模型，列線圖根據回歸模型中各個預測變量對結局變量的貢獻程度(回歸系數的大小)將其按照比例對每個預測變量進行賦分，這些變量的評分相加得到總評分，從而得出結局事件的預測值，最后繪制時間依賴性受試者工作特征(receiver operator characteristic，ROC)曲線并計算曲線下面積(area under curve，AUC)以評估模型的區分度。

2 結果

2.1 研究人群的臨床特征

最終納入患者17 921例，其中男性8 825例(49.24%)，女性9 096例(50.76%)。術前CEA水平正常組11 467例(64.0%)，CEA水平升高組6 454例(36.0%)，兩組患者年齡、性別、種族、腫瘤位置、分化程度、淋巴結檢出數目、神經浸潤情況、癌結節、T分期、N分期及AJCC分期差異均有統計學意義(P≤0.05)，見表1。所有患者中位隨訪時間為45(29，66)個月，末次隨訪中因結腸癌死亡的患者2 910例(16.24%)，患者總體5年癌癥特異性生存率為81.48%(95%CI：80.82%～82.14%)。

表1 術前CEA水平正常組與升高組結腸癌患者臨床基線資料比較 [例(%)]

2.2 術前CEA水平正常與升高人群預后情況比較

術前CEA水平升高組中AJCC分期更晚的患者、發生周圍神經浸潤的患者及分化程度更低的患者所占比例更大，差異均有統計學意義(P＜0.001)，見圖1。在所有患者中，術前CEA水平升高組的5年癌癥特異性生存率為72.75%(95%CI：71.48% ～74.03%)， 正 常 組 為 86.25%(95%CI：85.52%～86.98%)；在AJCC分期為Ⅰ期的患者中，術前CEA水平升高組的5年癌癥特異性生存率為 89.73%(95%CI：87.40%～92.12%)，正常組為95.65%(95%CI：94.81%～96.49%)；在AJCC分期為Ⅱ期的患者中，術前CEA升高組的5年癌癥特異性生存率為80.22%(95%CI：78.45%～82.02%)，正常組為89.49%(95%CI：88.42%～90.58%)；在AJCC分期為Ⅲ期的患者中，術前CEA升高組的5年癌癥特異性生存率為61.61%(95%CI：59.59%～63.70%)，正常組為75.67%(95%CI：74.16%～77.20%)，差異均有統計學意義(P＜0.001)。

圖1 患者術前CEA水平與腫瘤生物學特性的相關性

2.3 患者癌癥特異性生存期的單因素及多因素分析

單因素Cox回歸分析顯示，年齡、種族、腫瘤位置、腫瘤分化程度、淋巴結檢出數目、神經浸潤情況、癌結節、術前CEA水平及AJCC分期與患者術后CSS相關(P＜0.05)。多因素Cox回歸分析顯示，年齡、種族、腫瘤分化程度、淋巴結檢出數目、神經浸潤情況、癌結節、術前CEA水平及AJCC分期是患者術后CSS縮短的獨立危險因素(P＜0.05)，見表2。分別構建3個Cox回歸模型進行敏感性分析，結果均顯示術前CEA水平升高是患者術后CSS縮短的危險因素，在考慮了隨訪時間后，術前CEA水平升高的患者發生癌癥特異性死亡的風險比術前CEA水平正常的患者增加了74%(HR=1.74，95%CI：1.62～1.87)，見表 3。同時分層分析顯示，在不同亞組中術前CEA升高均為患者術后CSS縮短的危險因素(HR均＞1)，見圖2。

圖2 術前CEA水平與患者癌癥特異性死亡風險的分層分析

表2 患者癌癥特異性生存期的單因素及多因素分析

表3 術前CEA水平與患者癌癥特異性生存期的Cox回歸模型分析

2.4 預測模型的建立

分別建立AJCC分期及AJCC分期聯合術前CEA水平的CSS的列線圖預測模型，見圖3。AJCC分期聯合術前CEA水平預測模型的時間依賴性AUC曲線高于單純AJCC分期模型，在時間依賴性ROC曲線中，AJCC分期聯合術前CEA水平的模型的AUC大于單純AJCC分期模型的AUC(0.71比0.68，時間為41個月)，見圖4。

圖3 患者癌癥特異性生存期的列線圖預測模型

圖4 時間依賴性AUC曲線及ROC曲線分析

3 討論

本研究顯示術前CEA水平升高與Ⅰ～Ⅲ期結腸癌患者的不良預后獨立相關，與既往研究[6-8]結果一致。術前CEA水平升高患者的AJCC分期更晚，分化程度更低，更易發生周圍神經浸潤，總體的5年癌癥特異性生存率比術前CEA正常的患者低13.5%，在AJCC分期Ⅰ～Ⅲ期中的患者也分別得到了相似的結果。多因素Cox回歸分析顯示術前CEA水平升高為患者術后CSS縮短的獨立危險因素，且在隨后的亞組分析中顯示結果穩定可靠。同時AJCC分期聯合術前CEA水平預測模型的區分度比單純應用AJCC分期的區分度更高，即將術前CEA水平納入AJCC分期后可部分改善其預后分層作用。

CEA可通過不同的分子生物學機制促進結直腸癌的發生、進展及轉移。利用RNA測序對表達CEA的結直腸癌細胞進行全基因組分析結果顯示近100個基因的表達水平出現過表達或下調，結腸癌細胞產生的CEA可通過誘導上皮—間質細胞轉化、增加腫瘤細胞對周圍組織的侵襲性以及抑制應激和凋亡信號來觸發結直腸癌的進展[9]。在結直腸腺癌中，CEA基因發生突變，抑制轉化生長因子β信號，導致干細胞特征的基因過表達，促進細胞增殖和集落形成[10]。而且CEA影響結直腸癌微環境中的免疫細胞濃度，CEA抑制CD8+T細胞向腫瘤中心的遷移，刺激M0巨噬細胞向M2分化，而癌細胞可以與M2巨噬細胞相互作用，進而促進癌細胞增殖、遷移、侵襲和腫瘤新生血管生成[11-12]。在腫瘤微環境中，癌相關成纖維細胞可通過釋放可溶性因子來增強腫瘤遷移或創造有利于癌細胞生長和血管生成的生態微環境。CEA可作為癌細胞分泌的循環成纖維細胞活化因子，以旁分泌的方式刺激幼稚成纖維細胞局部分化為癌相關成纖維細胞[13]。因而術前CEA水平升高患者與正常患者的腫瘤生物學特性可能存在差異，進而影響患者的預后，在本研究中也發現術前CEA水平升高的患者AJCC分期更晚，分化程度更低，更易發生周圍神經浸潤。

指南建議對于結腸癌患者術后的CEA水平進行規律的隨訪復查[14]，而目前結腸癌患者術后的治療及隨訪策略主要根據其AJCC分期來制定。本研究結果表明，術前CEA水平升高的患者，預后也較相同AJCC分期的CEA水平正常患者差。因此可考慮在傳統AJCC分期中加入術前CEA水平作為一項預后分層指標，以便制定更為合理的治療方案，如術后更密切的監測及更積極的治療等。

相對于既往研究，本研究利用SEER數據庫樣本量大、統計效能高的優勢，通過多個回歸方程及分層分析來進行敏感性分析以檢驗結果的可靠性，發現將AJCC分期聯合術前CEA水平能夠進一步改善AJCC分期的區分度。然而本研究存在以下局限性，首先未能收集到脈管浸潤情況、微衛星不穩定和KRAS、NRAS、BRAF基因突變等目前已證實能夠影響結腸癌患者預后的指標，已收集到的指標中也有部分數據存在缺失的情況，但我們將這些缺失數據單獨分組納入最終多因素統計分析，因此這些數據缺失不影響本研究核心結果。其次本研究中未能從SEER數據庫中收集到患者術后放療及化療的數據，使得無法納入統計分析。最后本研究僅納入了Ⅰ～Ⅲ期行根治性切除術的結腸癌患者，因此結論不適用于0期、Ⅳ期及未行根治性手術的結腸癌患者。

綜上所述，本研究發現術前CEA水平升高的Ⅰ～Ⅲ期結腸癌患者預后較術前CEA水平正常的患者差，這提示術前CEA水平可以作為Ⅰ～Ⅲ期結腸癌患者術后分層管理和個體化監測策略的一項臨床指標。未來還需進一步探究CEA水平對結直腸癌患者預后的影響及其分子生物學機制。