孟憲琴, 劉 偉, 杜萬紅, 張穎捷, 劉禮軍

?

血清IGF-1, IGFBP-3, PSA及fPSA在前列腺癌診斷中的意義

孟憲琴1*, 劉 偉2, 杜萬紅1, 張穎捷1, 劉禮軍1

（1湖南師范大學第二附屬醫(yī)院老年病科, 長沙 410003;2解放軍第169醫(yī)院醫(yī)務處, 衡陽 421000）

探討胰島素樣生長因子-1（IGF-1）和胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-3（IGFBP-3）在前列腺癌（PCa）患者血清中的水平及其與前列腺特異抗原（PSA）、游離PSA（fPSA）聯(lián)合檢測的意義。采用化學發(fā)光法（CLIA）檢測52例PCa患者、48例良性前列腺增生癥（BPH）患者和48例健康對照者的血清IGF-1，IGFBP-3，PSA及fPSA水平。PCa組IGF-1水平較BPH組、健康對照組明顯升高（＜0.01），BPH組與健康對照組比較，差異無統(tǒng)計學意義（＞0.05）；PCa組IGFBP-3水平低于BPH組和健康對照組（＜0.01），BPH組與健康對照組比較，差異有統(tǒng)計學意義（＜0.01）。IGF-1及IGFBP-3診斷PCa的靈敏度分別為83.6%和76.4%，特異度分別為84.0%和74.0%，陽性預測值分別為85.2%和76.4%,陰性預測值分別為82.4%和74.0%。血清IGF-1與PSA或fPSA聯(lián)合檢測可明顯提高診斷PCa的靈敏度。PCa患者的IGF-1及IGFBP-3水平較健康對照者發(fā)生改變，IGF-1與PSA或fPSA聯(lián)合檢測更有助于PCa的診斷。

前列腺癌; 胰島素樣生長因子-1; 胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-3

前列腺癌（prostate cancer，PCa）是歐美國家男性最常罹患的惡性腫瘤，病死率僅次于肺癌，居男性腫瘤的第2位[1,2]，發(fā)病率隨年齡增長而升高，平均每10年發(fā)病率增加2倍。在我國，隨著生活水平的提高、飲食結(jié)構(gòu)的改變及人口逐漸老齡化，PCa的發(fā)病率和死亡率也在迅速增長，成為威脅男性健康和生命安全的主要疾病。因此，盡早診斷與及時治療對提高PCa的療效和預后非常重要。近年來，有關胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）及其受體和胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白-3（insulin-like growth factor binding protein-3，IGFBP-3）與PCa的關系備受關注。本研究對PCa、良性前列腺增生癥（benign prostatic hyperplasia，BPH）、健康對照者進行IGF-1及IGFBP-3水平檢測，以探討其在PCa診斷中的意義，同時對相同樣本進行前列腺特異抗原（prostate specific antigen，PSA）、游離PSA（free prostate specific antigen，fPSA）的測定，比較這4項（IGF-1，IGFBP-3，PSA，fPSA）血清標志物的臨床價值及聯(lián)合檢測的意義。

1 對象與方法

1.1 研究對象

入選2010年1月至2013年1月湖南師范大學第二附屬醫(yī)院老年病科住院患者112例，其中PCa患者52例，年齡55～90歲，平均70歲，Gleason評分4～10分，其中4～6分（高分化）16例、7分（中分化）11例、8～10分（低分化）25例。根據(jù)臨床分期標準，T1期3例、T2期11例、T3期26例、T4期12例。BPH患者48例，年齡56～85歲，平均70歲，所有病例組（PCa組+BPH組）均經(jīng)前列腺多點穿剌活檢或術后病理切片確診。健康對照組48名，年齡62～81歲，平均69歲，均系來自湖南師范大學第二附屬醫(yī)院體檢中心進行健康檢查的老年人，血常規(guī)、尿常規(guī)、肝腎功能等生化指標均在正常參考范圍，既往無心肺等重要臟器疾病，無BPH等相關疾病（無自覺癥狀，直腸指檢及B超檢查均無異常）。

1.2 標本采集

采集所有研究對象的清晨空腹靜脈血4ml，病例組患者采血前均未因前列腺疾病而接受藥物、激素及手術治療，采血前1周未行直腸指檢、前列腺按摩、穿剌等檢查，采血后離心取血清立即測定PSA及fPSA，另留取血清于-20℃保存，分批檢測IGF-1及IGFBP-3。

1.3 檢測方法

IGF-1及IGFBP-3采用德國SIMENS IMMULITE-1000全自動化學發(fā)光儀檢測，PSA及fPSA采用美國Centaur CP全自動化學發(fā)光免疫分析儀檢測，配套試劑、定標液、質(zhì)控品均由原公司提供。

1.4 統(tǒng)計學處理

2 結(jié) 果

2.1 血清IGF-1及IGFBP-3檢測結(jié)果

表1為3組實驗對象及不同類型PCa患者血清IGF-1和IGFBP-3水平的比較。結(jié)果顯示，PCa組IGF-1水平較BPH組和健康對照組明顯升高（＜0.01），但BPH組與健康對照組比較差異無統(tǒng)計學意義（＞0.05），PCa組IGFBP-3水平低于BPH組和健康對照組（＜0.01），BPH組與健康對照組比較差異有統(tǒng)計學意義（＜0.01)。不同病理評分及臨床分期的PCa患者之間IGF-1及IGFBP-3水平差異均無統(tǒng)計學意義（＞0.05）。

表1 實驗對象血清IGF-1及IGFBP-3檢測結(jié)果

IGF-1: insulin-like growth factor-1; IGFBP-3: insulin-like growth factor binding protein-3; BPH: benign prostatic hyperplasia; PCa: prostate cancer. Compared with BPH group,**＜0.01; compared with healthy control group,##＜0.01

2.2 血清標志物臨床應用價值的比較

2.2.1 4項血清標志物臨界值的測定 以受試者工作特征（receiver operating characteristic，ROC）曲線確定4項血清標志物臨界值：PSA，fPSA，IGF-1和IGFBP-3的最適臨界值分別為4.64，0.784，173.5，4.115μg/L。

2.2.2 血清標志物臨床診斷價值比較 4項血清標志物檢測PCa的最適臨界值、靈敏度、特異度、陽性預測值、陰性預測值、診斷準確度結(jié)果見表2。結(jié)果顯示，PSA和fPSA的診斷效率相似。4項血清標志物中PSA檢測PCa的靈敏度較IGFBP-3明顯高，差異有統(tǒng)計學意義（2＝7.314，＝0.007）。PSA與fPSA檢測PCa的特異度較IGFBP-3明顯高，差異有統(tǒng)計學意義（2分別為11.960，9.490；分別為0.001，0.002），其余指標之間比較，差異無統(tǒng)計學意義。將不同血清標志物進行組合分析后發(fā)現(xiàn)，血清IGF-1聯(lián)合PSA，IGF-1聯(lián)合fPSA，這樣的聯(lián)合檢測為較好的組合模式，靈敏度分別達到了100%和96.4%，特異度均為80.0%。

2.2.3 4項血清標志物在PSA診斷灰區(qū)內(nèi)的比較 病例組100例中，36例BPH患者和14例PCa患者的PSA值在4.0～10.0μg/L的診斷灰區(qū)內(nèi)。如表3、表4所示，BPH與PCa患者的PSA和fPSA在診斷灰區(qū)內(nèi)的平均水平和陽性率差異均無統(tǒng)計學意義（＞0.05），而PCa組IGF-1和IGFBP-3的平均水平和陽性率與BPH組比較，差異均有統(tǒng)計學意義（＜0.01，＜0.05）。

3 討 論

3.1 胰島素樣生長因子系統(tǒng)

胰島素樣生長因子系統(tǒng)（insulin-like growth factors，IGFs）于1957由Salman和Daughaday發(fā)現(xiàn)，因其在基因結(jié)構(gòu)上與胰島素原具有高度同源性且具有類似胰島素的作用而得名。IGFs是一個龐大的家族，包括IGF-l和1GF-2兩類生長因子及其相應的兩類受體IGF-1R和IGF-2R，以及6種胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白（IGF-binding proteins，IGFBPs），命名為IGFBP-1～IGFBP-6。近年來發(fā)現(xiàn)IGF-1可以由正常前列腺間質(zhì)細胞產(chǎn)生，也可由前列腺癌細胞產(chǎn)生。Kawada等[3]應用前列腺間質(zhì)細胞研究發(fā)現(xiàn)其分泌的IGF-1可以介導前列腺癌的間質(zhì)細胞與腫瘤細胞間相互作用，從而加速腫瘤的生長；IGF-1能通過腫瘤細胞自分泌和旁分泌的方式產(chǎn)生，促進腫瘤細胞的分化、生長。IGF-1還能夠介導一些與前列腺癌有關的外源性因素的致癌作用[4]。田勇等[5]研究表明，低濃度的IGF-1水平伴有較重的胰島素抵抗，而高胰島素血癥與前列腺體積呈明顯的正相關[6,7]，認為IGF-1在促進前列腺體積增長過程中可能發(fā)揮著間接的作用。無論何種作用方式，IGF-1均能在前列腺局部發(fā)揮作用，這是IGF-1促增殖和抗凋亡等生物學作用的基礎，也是前列腺上皮-基質(zhì)相互作用的體現(xiàn)，這種相互作用在PCa的發(fā)生中至關重要，且IGF-1水平越高，患PCa的風險越大[8]。本研究發(fā)現(xiàn)，PCa組和BPH組IGF-1水平較健康對照組明顯升高，但BPH組與健康對照組比較，差異無統(tǒng)計學意義，提示IGF-1水平與PCa關系密切而與BPH缺乏相關性，IGF-1水平與病理評分和臨床分期亦無相關性，研究結(jié)果與文獻報道相近。

6種IGFBPs中以IGFBP-3和IGFBP-2與PCa的關系最為密切，原代培養(yǎng)的前列腺上皮細胞和PC-3細胞株均有IGFBP-3表達。在體內(nèi)IGFBP作為IGF-1的轉(zhuǎn)運蛋白，緊密結(jié)合了循環(huán)中90%以上的IGF-1，以獨立或非獨立的形式調(diào)控IGF-1，發(fā)揮著促有絲分裂和抑制抗凋亡的作用。本組IGFBP-3的研究結(jié)果顯示，PCa組IGFBP-3水平低于BPH組和健康對照組，其值與病理評分和臨床分期均無相關性。對IGFBP-3與PCa關系的相關報道存在較大爭議，IGFBP-3與PCa的關系較為復雜，還有待于大量臨床試驗作進一步驗證

。

表2 4項血清標志物對PCa的臨床診斷價值

PSA: prostate specific antigen; fPSA: free prostate specific antigen; IGF-1: insulin-like growth factor-1; IGFBP-3: insulin-like growth factor binding protein-3. Compared with IGFBP-3,**＜0.01

表3 2組患者血清標志物在PSA診斷灰區(qū)內(nèi)陽性率的比較

fPSA: free prostate specific antigen; IGF-1:insulin-like growth factor-1; IGFBP-3:insulin-like growth factor binding protein-3; PCa: prostate cancer; BPH: benign prostatic hyperplasia. Compared with BPH group,*＜0.05

表4 2組患者4項血清標志物在PSA診斷灰區(qū)內(nèi)水平的比較

PSA: prostate specific antigen; fPSA: free prostate specific antigen; IGF-1:insulin-like growth factor-1; IGFBP-3:insulin-like growth factor binding protein-3; PCa: prostate cancer; BPH: benign prostatic hyperplasia. Compared with BPH group,**＜0.01

3.2 PSA和fPSA

PSA是前列腺上皮細胞分泌的絲氨酸蛋白酶，其基因?qū)儆谖⒀茉鰸B酶基因家族。PSA主要存在于精液、前列腺、血液及尿等液體中，在血清中以3種形式存在：（1）自由分子形式，即fPSA；（2）與α1抗糜蛋白酶形成復合物，即PSA-ACT；（3）與α2M巨球蛋白酶形成復合物，即PSA-α2M。PSA在血液中大部分以PSA-ACT形式存在，少量以fPSA及PSA-α2M形式存在。正常情況下，富含PSA的前列腺腺泡內(nèi)容物與淋巴系統(tǒng)之間存在由內(nèi)皮層、基底細胞層和基底膜構(gòu)成的屏障。當腫瘤或其他病變破壞了此屏障時，腺管內(nèi)容物即可漏入淋巴系統(tǒng)，并隨之進入血循環(huán)，導致外周血PSA水平升高。除了PCa外，影響血清PSA水平的因素還包括直腸指診、膀胱鏡檢查、前列腺穿刺、急性前列腺炎、前列腺缺血和壞死及前列腺上皮內(nèi)增生等。由于PSA只具有器官特異性，而不具有腫瘤特異性，其單一檢測作為PCa的早期診斷指標缺乏靈敏度和特異度。研究表明，在PSA升高的同時檢測fPSA并計算F/T（游離PSA與總PSA比值），可對良、惡性前列腺疾病進行鑒別診斷[9]。但fPSA又存在含量低、半減期短、穩(wěn)定性差的缺點。從本研究中對PSA和fPSA的檢測發(fā)現(xiàn)，PSA和fPSA的平均水平能夠有效區(qū)分PCa[（74.978±46.936）μg/L，（8.323±8.319）μg/L]，BPH[（7.328±1.082）μg/L，（1.158±0.175）μg/L]和健康人群[（1.071±0.135）μg/L，（0.286±0.027）μg/L]。4項血清腫瘤標志的單項指標顯示，PSA和fPSA診斷效能均優(yōu)于IGF-1和IGFBP-3。PSA的主要局限處在于對4.0～10.0μg/L診斷灰區(qū)的鑒別，在這一方面，IGF-1和IGFBP-3顯示了較好的作用，其平均水平和陽性率在PCa和BPH之間的差異均具有統(tǒng)計學意義，并且相對危險度分析顯示，IGF-1及PCa的高水平與低水平比較差異有統(tǒng)計學意義。Barinaga[10]認為無論PSA水平如何，高水平IGF-1組較低水平IGF-1組發(fā)生PCa的危險概率都要高2～3倍。這些研究結(jié)果都提示IGF-1與PCa的關系密切。

理想的腫瘤標志物，應是既可以早期診斷，也可以預測腫瘤的發(fā)展趨勢，目前單一指標卻無法評估前列腺癌的風險及預測個體病例的腫瘤行為，需要選用一組靈敏度高的腫瘤標志進行聯(lián)合檢測以提高腫瘤的陽性檢出率，但聯(lián)合檢測在提高靈敏度的同時會導致特異性下降，所以必須綜合考慮。Khosravi等[11]報道，由于fPSA影響因素多而導致靈敏度降低，而IGF-1則有助于鑒別PCa和BPH，且較fPSA的變化更敏感，因此fPSA和IGF-1的測定具有互補性。Miyata等[12]報道IGFBP-3/PSA比值與浸潤性PCa的生存預后顯著相關，可以作為浸潤性PCa的獨立預測標志。Wolk等[13]認為將PSA與IGF-I及IGFBP-3聯(lián)合檢測可提高PCa高危人群的確診率。本研究中，將4項血清腫瘤標志物進行不同組合后發(fā)現(xiàn)：IGF-1和PSA，IGF-1和fPSA聯(lián)合檢測時靈敏度分別為100%和96.4%，特異度均達到了80.0%，雖然100%靈敏度可能與樣本量小有關，但仍提供了一個既能提高靈敏度又能保證特異度的組合模式。標志物聯(lián)合檢測是篩查PCa的有效手段，可使局限性PCa和無癥狀的隱匿性PCa被發(fā)現(xiàn)的概率增加，從而更早地明確PCa，為臨床診治過程提供了重要依據(jù)。故多種標志物的聯(lián)合檢測和新診斷技術的應用必定是今后發(fā)展的方向。

[1] Jemal A, Siegel R, Ward E,. Cancer statistics, 2006[J]. CA Cancer J Clin, 2006, 56(2), 106?130.

[2] Parkin DM, Bray F, Ferlay J,. Global cancer statistics, 2002[J]. CA Cancer J Clin, 2005, 55(2), 74?108.

[3] Kawada M, Inoue H. Insulin-like growth factor secreted form prostate stromal cells mediates tumor-stromal cell interactions of prostate cancer[J]. Cancer Res, 2006, 66(8): 4419?4425.

[4] Kanagara JP, Vijayababu MR, Ravisankar B,. Effect of lycopene on insulin-1ike growth factor-I binding protein-3 and IGF-I receptor in prostate cancer cells[J]. J Cancer Res Clin Oncol, 2007, (6): 35l?359.

[5] 田 勇, 李 華, 陳素芳, 等. 胰島素樣生長因子1、胰島素抵抗與前列腺體積的相關性分析[J]. 第三軍醫(yī)大學學報, 2011, 33(4): 426?427.

[6] Vikram A, Jena GB, Ramarao P. Increased cell proliferation and contractility of prostate in insulin resistant rats: linking hyperinsulinemia with benign prostate hyperplasia[J]. Prostate, 2010, 70(1): 79?89.

[7] 孟憲琴, 屈曉冰, 杜萬紅, 等. 空腹胰島素及胰島素抵抗與良性前列腺增生癥的相關性研究[J]. 中國綜合臨床, 2011, 27(1): 16?19.

[8] Raddam AW, Allen NE, Appleby P,. Insulin-like growth factors, their binding proteins, and prostate cancer risk: analysis of individual patient data from 12 prospective studies[J]. Ann Intern Med, 2008, 149(7): 461?471.

[9] 李雨升, 馬 超, 王敘微. f/t-PSA在正常范圍內(nèi)的PCa患者早期診斷的臨床意義[J]. 放射免疫學雜志, 2011, 24(2): 203?205.

[10] Barinaga M. Study suggests new way to gauge prostate cancer risk[J]. Science, 1998, 279(5350): 475.

[11] Khosravi J, Diamandi A, Mistry J,. Insulin-like growth factor Ⅰ(IGF-Ⅰ) and IGF-binding protein-3 in benign prostatic hyperplasia and prostate cancer[J]. J Clin Endocrinol Metab, 2001, 86(2): 694?699.

[12] Miyata Y, Sakai H, Hayashi T,. Serum insulin-like growth factor binding protein-3/prostate-specific antigen ratio is a useful predictive marker in patients with advanced prostate cancer[J]. Prostate, 2003, 54(2): 125?132.

[13] Wolk A, Mantzoros CS, Andersson SO,. Insulin-like growth factor 1 and prostate cancer risk: a population-based, case-control study[J]. J Natl Cancer Inst, 1998, 90(12): 911?915.

（編輯: 王雪萍）

Clinical significance of serum levels of IGF-1, IGFBP-3, PSA and fPSA in diagnosis of prostate cancer

MENG Xian-Qin1*, LIU Wei2, DU Wan-Hong1, ZHANG Ying-Jie1, LIU Li-Jun1

(1Department of Geriatrics, Second Affiliated Hospital of Hunan Normal University, Changsha 410003, China;2Department of Medical Affairs, Chinese PLA No.169 Hospital, Hengyang 421000, China)

To evaluate the clinical significance of serum levels of insulin-like growth factor-1 (IGF-1), insulin-like growth factor binding protein-3 (IGFBP-3) in the diagnosis of prostate cancer (PCa), as well as the significance of their combination with prostate-specific antigen (PSA) and free PSA (fPSA).The serum levels of IGF-1, IGFBP-3, PSA and fPSA were measured withchemoiluminescence immunoassay (CLIA) in 52 patients of pathologically identified prostate cancer, 48 cases of benign prostatic hyperplasia (BPH) and 48 healthy individuals.The serum levels of IGF-1 was significantly higher in the PCa group than in the BPH and healthy control groups (＜0.01). However, there was no statistically difference in the IGF-1 level between BPH and healthy control groups (＞0.05). The serum concentration of IGFBP-3 was significantly lower in the PCa group than in the BPH and healthy control groups (＜0.01), and there was also significant difference between BPH and healthy control group (＜0.01). IGF-1 and IGFBP-3 had the sensitivity of 83.6% and 76.4% in the diagnosis of PCa respectively, and specificity of 84.0% and 74.0%, positive prediction value of 85.2% and 76.4%, and negative prediction value of 82.4% and 74.0%, respectively. Combined detection of serum levels of IGF-1 and PSA/fPSA increased the sensitivity of diagnosis significantly.Serum levels of IGF-1 and IGFBP-3 are quite different in PCa patients when compared with normal healthy control. Combined application of IGF-1 and PSA or fPSA enhances their clinical value in diagnosis of PCa.

prostate cancer; insulin-like growth factor-1; insulin-like growth factor binding protein-3

(2009FJ3076)(K0902169-31)

R737. 25

A

10.3724/SP.J.1264.2013.00162

2013?07?16;

2013?08?20

湖南省科技廳資助項目（2009FJ3076）; 長沙市科技項目計劃（K0902169-31）

孟憲琴, E-mail: mengXianqin1971@163.com