膀胱癌尿液肿瘤标志物的现状和研究进展

摘 要 目前膀胱癌诊断和随访主要依靠尿细胞学检查、影像学和膀胱镜相结合的方法，但影像学检查无法明确诊断，膀胱镜检查属有创操作，尿脱落细胞学检查的灵敏度低。近年来很多尿液中膀胱肿瘤标志物被发现并应用于临床，本文概述了这些膀胱肿瘤标志物的应用现状及研究进展。

关键词 膀胱癌 肿瘤标志物 尿细胞学

中图分类号：R737.14 文献标识码：A 文章编号：1006-1533（2013）20-0008-04

在世界范围，膀胱癌的发病以男性为主，其发病率居男性肿瘤发病率的第7位，死亡率居男性肿瘤的第9位，男性发病率是女性的14倍[1]。目前，膀胱癌诊断的主要手段为影像学检查、膀胱镜检查和尿脱落细胞学检查。但影像学检查无法进行明确诊断，膀胱镜检查属有创操作，尿脱落细胞学检查的灵敏度低，而膀胱肿瘤具有高复发率的特点，患者需要长期膀胱镜检查或尿脱落细胞学检查随访监测，肿瘤的经济负担较重。尿液标本的获取途径较容易，因此，通过尿液标本获得膀胱癌的早期诊断及随访检测方法是众多研究者追求的目标。一个好的膀胱癌尿液肿瘤标志物应当具有高灵敏度、高特异度、相对经济、可以长期随访的特点并能最大限度减少患者的创伤。目前，已有很多膀胱肿瘤标志物被发现并用于临床。本文就这些膀胱肿瘤标志物的应用现状及研究进展作一综述。

1 主要的膀胱癌尿液肿瘤标志物

1.1 膀胱肿瘤抗原

最初对膀胱肿瘤抗原（bladder tumor antigen， BTA）的检测是通过乳胶凝集试验，检测尿液中肿瘤细胞在生长过程中由于基底膜水解产生的基底膜抗原。但任何能引起细胞破坏的疾病均会影响这一试验的特异度，如膀胱炎等，此外该试验对于非基层浸润性膀胱癌的灵敏度也相对较低。因此，后来出现了第二代膀胱肿瘤抗原检测试验，包括BTA stat和BTA TRAK，这两种方法是BTA的改进方法，可通过单克隆抗体的方法检测尿液中的补体因子H相关蛋白来诊断膀胱肿瘤。补体因子H能和人类的上皮、内皮、基底膜以及一些肿瘤细胞结合，并对补体的激活有保护作用，研究认为肿瘤细胞能直接释放补体因子H进入尿液[2]。

BTA stat属于定性试验，通过胶体金免疫层析法来进行检测，其灵敏度在低级别膀胱癌中较低，而在高级别膀胱癌中较高。总体的灵敏度约56.0%，特异度约50.0%～70.0%[3]。但该试验的特异度受到膀胱灌注化疗药物的影响，如丝裂霉素，卡介苗等[4]。

BTA TRAK属于定量酶联免疫试验，其灵敏度同样在低级别膀胱癌中较低。总体灵敏度约57.0%～83.0%，特异度约50.0%～90.0%[5-6]。

总的来说，膀胱肿瘤抗原较尿脱落细胞学检查具有较高的灵敏度，但其特异度相对较低。同时，在膀胱癌患者的随访中，膀胱肿瘤抗原并不能替代膀胱镜检查，但可以起到筛选高危人群的作用。

1.2 细胞核基质蛋白22

核基质蛋白是细胞核内的一种网状结构蛋白，是细胞核内的结构支架，参与DNA的复制、转录和基因表达调控等。目前已发现4种核基质蛋白与膀胱癌相关，其中细胞核基质蛋白22（nuclear matrix protein 22， NMP22）是唯一经过美国食品药品管理局（FDA）批准并应用于临床检测的核基质蛋白。研究发现，NMP22水平在膀胱癌的患者尿液中显著升高。一项较早的报道显示，用NMP22作为膀胱肿瘤电切术后的随访指标，当阈值为10 U/ml时，其灵敏度为70.0%，特异度为79.0%[7]。一项包括2 871例T1或者Ta期膀胱癌患者随访的多中心研究显示，NMP22的诊断效果受膀胱癌分级和分期不同的影响。对于所有泌尿上皮癌、3级及以上泌尿上皮癌、2期及以上泌尿上皮癌，NMP22的曲线下面积分别为0.735，0.806和0.864。总体灵敏度和特异度分别为57.0%和81.0%[8]。另一项将NMP22作为筛查指标的研究包括1 331名无膀胱癌相关病史的人群，结果显示NMP22的灵敏度为55.7%，特异度为85.7%。另外还有研究表明，当结合膀胱镜检与NMP22时，检查的灵敏度较单做膀胱镜检有一定的提高，能发现少数膀胱镜检漏诊的膀胱癌患者[9]。

总的来说，NMP22试验较尿脱落细胞学检查具有较高的灵敏度以及相近的特异度，但尿路感染可能会引起NMP22试验假阳性。

1.3 膀胱癌特异度核基质蛋白

核基质蛋白家族中，膀胱癌特异度核基质蛋白4（bladder cancer specific nuclear matrix protein 4， BLCA-4）仅在泌尿上皮癌细胞系中可检测到表达，而在正常细胞系中未发现表达，并且研究表明BLCA-4在肿瘤发生的早期就开始表达[10-11]。在一项包含55名膀胱癌患者和51名非膀胱癌患者的尿液标本检测中发现，BLCA-4的灵敏度和特异度分别为96.4%和100.0%。但在202名脊髓损伤的患者中，有38名患者的BLCA-4检测值超过阈值，并且BLCA-4的水平与脊髓损伤的持续时间成正比。对于这一结果，研究者认为一个可能的解释是，脊髓损伤患者长期留置导尿管是引起膀胱癌的一个危险因素。另外，多因素的分析未发现BLCA-4试验的结果和尿路感染、膀胱炎及吸烟有关[12]。

另一项对于BLCA-1的研究发现，当吸光密度阈值为0.025 U时，25例膀胱癌患者的尿液中20例结果为阳性，46例包括正常人、前列腺癌或肾癌患者的尿液标本中6例结果为阳性，试验的灵敏度和特异度分别为80.0%和87.0%[13]。

1.4 透明质酸和透明质酸酶

透明质酸（hyaluronic acid， HA）是广泛分布于人体结缔组织、上皮组织和神经组织的一种黏多糖。研究发现，由于恶性肿瘤细胞和成纤维细胞之间的相互作用，引起透明质酸在肿瘤细胞培养液中表达水平升高[14]。透明质酸在恶性肿瘤中所起的作用包括促进细胞的迁移、黏附和增殖等。除了膀胱癌外，透明质酸在肺癌、结肠癌和乳腺癌的细胞系中均可升高[15]。尿液透明质酸水平通过酶联免疫法测得。一项较早的研究包括144份人尿液标本，结果显示透明质酸检测膀胱癌的灵敏度和特异度分别为92.0%和93.0%。值得一提的是，透明质酸在低级别膀胱癌中具有较高的灵敏度[16]。

透明质酸酶（hyaluronidase， HAase）是透明质酸的水解酶，透明质酸酶在多种肿瘤包括膀胱癌、前列腺癌、乳腺癌和神经系统肿瘤中可出现升高。透明质酸酶同样通过ELISA的方法可以进行检测。一项包括513份尿液标本的研究显示，其中261份为尿路上皮癌，9份为非尿路上皮癌，243份为正常对照。用ELISA的方法检测透明质酸和透明质酸酶的表达，结果显示HAase的灵敏度和特异度分别为81.5%和83.8%，当结合透明质酸时，灵敏度和特异度上升至91.2%和84.4%[17]。另一项研究将透明质酸和透明质酸酶作为膀胱癌患者的随访监测指标，在70名膀胱癌患者中进行了随访和检测，结果显示，HA-HAase试验的灵敏度和特异度分别为91.0%和70.0%[18]。

因此，透明质酸和透明质酸酶的检测对于膀胱癌的诊断及监测具有一定的价值。

1.5 细胞角蛋白

细胞角蛋白（cytokeratin， CK）是细胞质内的纤维蛋白，起着构成细胞骨架的作用。按照不同的分子量，细胞角蛋白分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型又分CK9-CK20等亚型，Ⅱ型分CK1-CK8等亚型。研究发现CK7、CK8、CK18、CK19、CK20在检测膀胱癌复发中有一定的帮助。其机制可能与肿瘤细胞快速分裂与破碎释放细胞角蛋白和角蛋白片段进入尿液有关[19]。

组织多肽抗原（tissue polypeptide antigen， TPA）由3种角蛋白组成，分别为CK8、CK18和CK19[20]，在正常组织和多种肿瘤组织包括乳腺癌、结肠癌、肺癌、膀胱癌上均有表达。在一项264名膀胱癌患者的尿液标本检测中，TPA对低分期膀胱癌的灵敏度为74.0%，并且在后续的随访中发现TPA的升高与肿瘤的复发和进展相关[21]。一项在112名膀胱癌患者和75名良性泌尿系统疾病患者中结合多种尿液标志物[细胞角蛋白19片段（CYFRA 21-1），膀胱癌抗原（UBC），TPA和 NMP22]的研究发现，当阈值为760.8 U/L时，TPA的灵敏度为80.2%，但其特异度较低，泌尿系统感染等良性疾病会引起检测的假阳性[22]。

组织多肽特异度抗原（tissue polypeptide specific antigen， TPS）是针对CK18上的M3表位的特异度抗原。一项包括211名患者（56名膀胱癌、36名有膀胱癌病史、44名良性泌尿系统疾病和75名正常对照）的尿液检测发现，TPS在膀胱癌患者中显著升高，且与肿瘤的分期分级呈正相关。但同时TPS在良性泌尿系统疾病中也可检测到升高[23]。一项包括355名患者（包括镜下血尿患者、膀胱癌病史随访患者、膀胱癌灌注化疗患者、良性泌尿系统疾病患者和正常对照）的研究中发现，当TPS阈值为279 U/L时，灵敏度和特异度分别为64.0%和84.0%，但45.0%的良性泌尿系统疾病患者也同样检测出TPS的升高[24]。

CYFRA21-1是CK19的可溶性片段，一项在58名膀胱癌患者和220名非膀胱癌患者的尿液标本检测中发现，CYFRA21-1在肿瘤组患者中显著高于正常对照组[25]。一项包括325名患者（包括血尿或尿路刺激症明显的患者、膀胱肿瘤电切术后患者以及正常对照）的研究发现，当阈值为4 ?g/L时，CYFRA21-1的灵敏度和特异度分别为79.3%和88.6%[26]。但CYFRA21-1在前列腺增生、尿路感染等患者中也会升高，当作为筛查指标时会有较高的假阳性率[27]。

尿液膀胱癌抗原试验（UBC test）是通过检测尿液中CK8和CK18的表达来检测膀胱癌，分为UBC IRMA和UBCⅡELISA两种方法。一项在267名患者（包括膀胱癌患者、膀胱癌病史患者、泌尿系统良性疾病患者和正常对照）中进行的UBC IRMA试验结果显示，其灵敏度约为81.0%，但在多种良性疾病中假阳性率较高，因此特异度较低[28]。一项在191名有膀胱癌病史的患者中进行UBCⅡELISA检测，结果显示，UBCⅡELISA的灵敏度和特异度分别为20.7%和84.7%。另一项在191名患者（包括膀胱癌患者和正常对照）的研究中同样发现，UBCⅡELISA的灵敏度较低，为46.6%[29]，因此，该试验并不能作为膀胱癌复发的监测指标。

2 多种膀胱癌肿瘤标志物的联合试验

一项在267名患者（包括膀胱癌、膀胱癌病史、良性泌尿系统疾病和正常对照）中检测CYFRA 21-1，UBCⅡELISA，TPA和NMP22。结果显示，当结合这4个标志物时，检测膀胱癌的灵敏度为91.9%，当选择两个标志物时，最佳的组合是NMP22联合UBCⅡELISA或者CYFRA 21-1[22]。另一项在187名患者（包括膀胱癌和良性泌尿系统疾病患者）中检测CYFRA 21-1，UBCⅡELISA和NMP22，结果显示当选择两个标志物时，最佳的组合同样是NMP22联合UBCⅡELISA或者CYFRA 21-1，其灵敏度和特异度分别为76.7%和86.9%。因此，通过联合2种或以上的标志物，可以在很大程度上提高检测的灵敏度和特异度。

3 总结

目前尚无任何一个尿液蛋白组学标志物能够替代膀胱镜检查在膀胱癌的诊断和监测中的作用，但这些蛋白组学标志物能起到补充膀胱镜的作用，当病灶尚无法通过膀胱镜看到时，可能通过尿液标志物的检测来发现。进一步研究或可发现灵敏度和特异度更高的膀胱癌尿液肿瘤标志物，作为一种无创的检查手段，膀胱癌尿液肿瘤标志物具有很高的研究和临床价值。

参考文献

[1] Jemal A， Bray F， Center MM， et al. Global cancer statistics[J]. CA Cancer J Clin， 2001， 61（2）： 69-90.

[2] Junnikkala S， Jokiranta TS， Friese MA， et al. Exceptional resistance of human H2 glioblas-toma cells to complement-mediated killing by expression and utilization of factor H and fac-tor H-like protein 1[J]. J Immunol， 2000， 164（11）： 6075-6081.

[3] Sarosdy MF， Hudson MA， Ellis WJ， et al. Improved detection of recurrent bladder can-cer using the Bard BTA stat Test[J]. Urology， 1997， 50（3）： 349-353.

[4] Raitanen MP， Hellstrom P， Marttila T， et al. Effect of intravesical instillations on the human com-plement factor H related protein （BTA stat） test[J]. Eur Urol， 2001， 40（4）： 422-426.

[5] Giannopoulos A， Manousakas T， Gounari A， et al. Comparative evaluation of the BTA stat test， NMP22， and voided urine cytol-ogy in the detection of primary and recurrent bladder tumors[J]. J Urol， 2001， 166（2）： 470-475.

[6] Ellis WJ， Blumenstein BA， Ishak LM， et al. Clinical evaluation of the BTA TRAK assay and comparison to voided urine cytology and the Bard BTA test in patients with recurrent bladder tumors. The Multi Center Study Group[J]. Urology， 1997， 50（6）： 882-887.

[7] Soloway MS， Briggman V， Carpinito GA， et al. Use of a new tumor marker， urinary NMP22， in the detection of occult or rapidly recurring transitional cell carcinoma of the urinary tract following surgical treatment[J]. J Urol， 1996， 156（2 pt 1）： 363-367.

[8] Shariat SF， Marberger MJ， Lotan Y， et al. Variability in the performance of nuclear matrix protein 22 for the detection of bladder cancer[J]. J Urol， 2006， 176（3）： 919-926.

[9] Grossman HB， Soloway M， Messing E， et al. Surveillance for recurrent bladder cancer using a point-of-care proteomic assay[J]. JAMA， 2006， 295（3）： 299-305.

[10] Getzenberg RH， Konety BR， Oeler TA， et al. Bladder cancer-associ-ated nuclear matrix proteins[J]. Cancer Res， 1996， 56（7）： 1690-1694.

[11] Van Le TS， Myers J， Konety BR， et al. Functional characterization of the bladder cancer marker， BLCA-4[J]. Clin Cancer Res， 2004， 10（4）： 1384-1391.

[12] Konety BR， Nguyen TS， Dhir R， et al. Detection of bladder cancer using a novel nuclear matrix protein， BLCA-4[J]. Clin Cancer Res， 2000， 6（7）： 2618-2625.

[13] Myers-Irvin JM， Landsittel D， Getzenberg RH， et al. Use of the novel marker BLCA-1 for the detection of bladder cancer[J]. J urol， 2005， 174（1）： 64-68.

[14] Knudson W， Biswas C， Toole BP， et al. Interactions between human tumor cells and fibroblasts stimulate hyaluronate synthesis[J]. Proc Natl Acad Sci U S A， 1984， 81（21）： 6767-6771.

[15] Knudson W. Tumor-associated hyaluronan. Providing an extracellular matrix that facilitates invasion[J]. Am J Pathol， 1996， 148（6）： 1721-1726.

[16] Lokeshwar VB， Obek C， Soloway MS， et al. Tumor-associated hyaluronic acid： a new sensitive and specific urine marker for bladder cancer[J]. Cancer Res， 1997， 57（4）： 773-777.

[17] Lokeshwar VB， Obek C， Pham HT， et al. Urinary hyaluronic acid and hyaluronidase： markers for bladder cancer detection and evaluation of grade[J]. J Urol， 163（1）： 348-356.

[18] Lokeshwar VB， Schroeder GL， Selzer MG， et al. Bladder tumor markers for mon-itoring recurrence and screening comparison of hyaluronic acid-hyaluronidase and BTA-Stat tests[J]. Cancer， 2002， 95（1）： 61-72.

[19] Sanchez-Carbayo M， Herrero E， Megias J， et al. Initial evaluation of the new urinary bladder cancer rapid test in the detection of transitional cell carcinoma of the bladder[J]. Urology， 1999， 54（4）： 656-661.

[20] Weber K， Osborn M， Moll R， et al. Tissue polypeptide antigen （TPA） is related to the non-epidermal keratins 8， 18 and 19 typical of simple and non-squamous epithelia： re-evaluation of a human tumor marker[J]. EMBO J， 1984， 3（11）： 2707-2714.

[21] Casetta G， Piana P， Cavallini A， et al. Urinary levels of tumour associated antigens （CA 19-9， TPA and CEA） in patients with neoplastic and non-neoplastic urothelial abnormalities[J]. Br J Urol， 1993， 72（1）： 60-64.

[22] Sanchez-Carbayo M， Herrero E， Megias J， et al. Comparative sensi-tivity of urinary CYFRA 21-1， urinary bladder cancer antigen， tissue polypeptide antigen， tis-sue polypeptide antigen and NMP22 to detect bladder cancer[J]. J Urol， 1999， 162（6）： 1951-1956.

[23] Yao WJ， Chang CJ， Chan SH， et al. Significance of urinary tissue polypeptide spe-cific antigen （TPS） determination in patients with urothelial carcinoma[J]. Anticancer Res， 1995， 15（6B）： 2819-2823.

[24] Sanchez-Carbayo M， Urrutia M， Silva JM， et al. Urinary tissue polypeptide-specific antigen for the diagnosis of bladder cancer[J]. Urology， 2000， 55（4）： 526-532.

[25] Senga Y， Kimura G， Hattori T， et al. Clinical evaluation of soluble cytokeratin 19 fragments （CYFRA 21-1） in serum and urine of patients with bladder cancer[J]. Urology， 1996， 48（5）： 703-710.

[26] Nisman B， Barak V， Shapiro A， et al. Evaluation of urine CYFRA 21-1 for the detection of primary and recurrent bladder carcinoma[J]. Cancer， 2002， 94（11）： 2914-2922.

[27] Fatela-Cantillo D， Fernandez-Suarez A， Menéndez V， et al. Low utility of CYFRA 21-1 serum levels for diagnosis and follow-up in bladder cancer patients[J]. J Clin Lab Anal， 2005， 19（4）： 167-171.

[28] Sanchez-Carbayo M， Herrero E， Megías J， et al. Initial evaluation of the new urinary bladder cancer rapid test in the detection of transitional cell carcinoma of the bladder[J]. Urology， 1999， 54（4）： 656-661.

[29] Andreadis C， Touloupidis S， Galaktidou G， et al. Serum CYFRA 21-1 in patients with invasive bladder cancer and its relevance as a tumor marker during chemotherapy[J]. J Urol， 2005， 174（5）： 1771-1776.

（收稿日期：2013-09-06）