血清鎂離子濃度與直腸癌患者谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶的關(guān)系

劉洪俊 汪圣毅 劉 虎 張 震*

(1.安徽醫(yī)科大學(xué) 第一附屬醫(yī)院 普外科,合肥 230022;2.皖西衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院 附屬醫(yī)院 六安市第二人民醫(yī)院 普外科,安徽 六安 237000;3.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 腫瘤內(nèi)科,合肥 230031)

直腸癌的發(fā)病率較高,我國(guó)的癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,直腸癌的死亡率也逐年增加[1]。直腸癌發(fā)生轉(zhuǎn)移,包括血液和遠(yuǎn)處器官的轉(zhuǎn)移,導(dǎo)致患者的生存時(shí)間縮短,生存率降低[2]。直腸癌轉(zhuǎn)移關(guān)聯(lián)標(biāo)志物的研究有助于早期預(yù)警,提前干預(yù),以降低轉(zhuǎn)移和復(fù)發(fā)的比率,提高生存率[3]。但是,多數(shù)標(biāo)志物的靈敏度低、特異性差[4]。開發(fā)新的預(yù)測(cè)標(biāo)志物,探索其關(guān)聯(lián)因素,有助于提升預(yù)測(cè)模型的區(qū)分能力,也可以為轉(zhuǎn)移過程中相關(guān)標(biāo)志物發(fā)生變化的機(jī)制研究提供線索。

金屬離子與腫瘤的轉(zhuǎn)移具有密切的關(guān)聯(lián)關(guān)系,依賴于金屬離子的基質(zhì)金屬蛋白酶(Matrix metalloproteinase 2/7,MMP-2、MMP-7)可以促進(jìn)腫瘤的轉(zhuǎn)移[5]。在結(jié)直腸癌細(xì)胞中,MMP-7的表達(dá)水平顯著高于正常的黏膜上皮細(xì)胞,與化療藥物的抗藥性增強(qiáng)和癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移有關(guān)[6]。鎂離子(Magnesium,Mg2+)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展和治療轉(zhuǎn)歸也存在密切的相關(guān)關(guān)系[7]。飲食中鎂離子的攝入量增加,與結(jié)直腸癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)降低存在關(guān)聯(lián)關(guān)系[8]。Mg2+還可以影響腸道微生物,改變脂肪酸的產(chǎn)生[9],因此可能通過微生物組學(xué)變化影響腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

除了上述MMP,其他血清酶也與腫瘤的轉(zhuǎn)移存在關(guān)聯(lián),γ谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(Gamma-glutamyl transferase,γ-GT)與結(jié)直腸癌的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[10],其水平升高與直腸癌的不良預(yù)后有關(guān)[11],也是評(píng)估結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移治療效果的獨(dú)立因素[12]。

結(jié)直腸癌轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)增加,或者生存時(shí)間較短的患者,其血清γ-GT水平升高,但升高的機(jī)制及其關(guān)聯(lián)因素尚不明確。Mg2+水平可以影響腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移,是否可以導(dǎo)致γ-GT升高,是否存在關(guān)聯(lián)關(guān)系,尚不明確。

為了解直腸癌患者血清Mg2+與γ-GT是否存在關(guān)聯(lián),收集病例檢測(cè)指標(biāo),用均數(shù)比較、秩和檢驗(yàn)、率的比較方法,分析不同Mg2+濃度組的患者,其臨床病理特征的差異,明確直腸癌患者血清Mg2+濃度和γ-GT的相關(guān)性,進(jìn)一步建立分段線性模型,分析Mg2+的不同濃度水平對(duì)γ-GT的不同影響,為γ-GT發(fā)生變化的關(guān)聯(lián)因素研究提供了基礎(chǔ)。

1 資料與方法

1.1 研究對(duì)象和樣本的收集

自皖西衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院附屬醫(yī)院(六安市第二人民醫(yī)院)普外科的直腸癌患者病例中,收集了臨床和病理資料完整的病例164例。入選標(biāo)準(zhǔn):1)病理診斷明確為直腸癌;2)有腫瘤直徑的記錄;3)術(shù)前的電解質(zhì)檢驗(yàn)報(bào)告中有Mg2+的濃度記錄。排除標(biāo)準(zhǔn):1)直腸癌缺乏病理診斷記錄;2)缺乏腫瘤直徑的記錄;3)缺乏術(shù)前Mg2+濃度的檢測(cè)值;4)姑息性直腸癌切除術(shù);5)急性肝炎、慢性活動(dòng)性肝炎、肝硬化失代償、酒精性肝炎的患者。

術(shù)前血清Mg2+濃度的檢測(cè):血液標(biāo)本取自手術(shù)前患者的清晨空腹靜脈血,注入含抗凝試劑的專用試管,送至醫(yī)院檢驗(yàn)科,全自動(dòng)生化分析儀(羅氏公司,C720)檢測(cè)分析。血常規(guī)、腫瘤標(biāo)志物、凝血功能的檢測(cè)分別使用邁瑞C-7500CS血球分析儀(深圳邁瑞生物醫(yī)療有限公司)、Maglumlx8化學(xué)發(fā)光儀(深圳新產(chǎn)業(yè)生物醫(yī)學(xué)工程公司)、思塔高血凝儀(思塔高診斷股份公司)。直腸癌的手術(shù)標(biāo)本用福爾馬林固定,送醫(yī)院病理科檢驗(yàn),取腫瘤的最大直徑,定義為本研究的腫瘤直徑,單位為cm。病理指標(biāo)值來源于手術(shù)后的病理報(bào)告記錄。

1.2 變量定義

人口學(xué)資料源于患者的病歷記錄。體質(zhì)指數(shù)(Body mass index,BMI)=體重(kg)/身高(m)的平方。直腸癌患者的分期,根據(jù)美國(guó)癌癥聯(lián)合會(huì)(American joint committee on cancer,AJCC)第8版的定義:直腸癌的分期分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ期,由于Ⅳ期患者僅1例,為便于分析,合并至Ⅲ期,分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ+Ⅳ期共3個(gè)類別。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié)果與討論

2.1 數(shù)據(jù)的一般特征

164例直腸癌患者,男116例,女48例。年齡35～96歲,平均65.7歲,中位年齡66歲。Mg2+濃度0.60～1.48 mmol/L,平均0.91 mmol/L,中位濃度為0.92 mmol/L,K-S檢驗(yàn)的D=0.737,P<0.05,不符合正態(tài)分布,因此按照中位數(shù)分組,分為低Mg2+組(Mg2+濃度<0.92 mmol/L)、高M(jìn)g2+濃度組(Mg2+濃度≥0.92 mmol/L),高M(jìn)g2+濃度組直腸癌患者的 γ-GT、血清總膽固醇、Mg2+濃度均顯著高于低Mg2+濃度組,不同Mg2+濃度組別與臨床病理因素的關(guān)系,見表1。

表1 直腸癌患者血清鎂離子濃度與臨床病理因素的關(guān)系

2.2 LOWESS分析

LOWESS回歸分析血清Mg2+濃度與γ-GT的關(guān)系,二者不呈線性變化,在0.92、0.99 mmol/L的Mg2+水平,出現(xiàn)了較為明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn),表明不同的Mg2+濃度對(duì)γ-GT的影響不同,見圖1。Mg2+濃度與γ-GT為非正態(tài)分布,以e為底數(shù)的自然對(duì)數(shù)(ln)變換后,LOWESS回歸發(fā)現(xiàn)的2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)-0.01、-0.167較為明顯,ln(cMg2+)[以ln(Mg2+)表示,下同]對(duì)ln(γ-GT)的影響呈現(xiàn)出分段的線性關(guān)系,見圖2。LOWESS回歸利用局部加權(quán)算法,可以觀察到線性、非線性的關(guān)系[13],本組的原始數(shù)據(jù)和自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)中,均可觀察到兩處轉(zhuǎn)折點(diǎn)(紅色和黑色的虛線對(duì)應(yīng)處)。

圖1 血清鎂離子濃度與γ-GT關(guān)系的LOWESS回歸Figure 1 The LOWESS curve of serum magnesium ion concentration and γ-GT value.

圖2 LOWESS回歸分析ln(Mg2+)和ln(γ-GT)的關(guān)系Figure 2 The LOWESS regression analysis the relationship between ln(Mg2+)and ln(γ-GT).

2.3 兩段線性回歸分析

用segmented軟件包分析不同折點(diǎn)范圍Mg2+濃度對(duì)γ-GT的影響,不設(shè)置Mg2+濃度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)時(shí),軟件自動(dòng)尋找并確定了1個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn):Mg2+濃度=0.98 mmol/L,模型分為2段,模型的殘差標(biāo)準(zhǔn)誤為30.36,低于一般線性模型的殘差標(biāo)準(zhǔn)誤(30.47),校正R2為0.012 78,高于一般線性模型的校正R2(0.005 62),當(dāng)Mg2+濃度<0.98時(shí),模型系數(shù)為正,Mg2+濃度與γ-GT正相關(guān),當(dāng)Mg2+濃度≥0.98時(shí),模型系數(shù)為負(fù),Mg2+濃度與γ-GT負(fù)相關(guān),見表2、圖3。ln(Mg2+)為自變量,ln(γ-GT)為應(yīng)變量,首先構(gòu)建一般線性模型,然后用segmented軟件包構(gòu)建分段線性回歸模型,自動(dòng)確定的轉(zhuǎn)折點(diǎn)為0.01,2段模型的殘差標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.647 1,校正R2為0.013 32,高于原始數(shù)據(jù)的兩段線性模型的校正R2(0.012 78),見表3、圖4。分段線性回歸可以擬合以轉(zhuǎn)折點(diǎn)為分界點(diǎn)的不同自變量區(qū)段與應(yīng)變量的關(guān)系,反映應(yīng)變量隨著自變量的改變而發(fā)生不同響應(yīng)狀態(tài)的真實(shí)狀況[14]。本組資料的Mg2+,原始和對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)分析均顯示:在Mg2+轉(zhuǎn)折點(diǎn)為分界的不同區(qū)域,對(duì)γ-GT影響的方向相反。

圖3 單折點(diǎn)分段線性回歸分析鎂離子濃度對(duì)γ-GT的影響Figure 3 The effect of magnesium ion concentration on γ-GT analyzed by piecewise linear regression model with one changepoint.

圖4 單折點(diǎn)分段線性回歸分析ln(Mg2+)對(duì)ln(γ-GT)的影響Figure 4 The effect of ln(Mg2+)on ln(γ-GT)analyzed by piecewise linear regression model with one changepoint.

表2 兩段線性回歸中Mg2+濃度對(duì)γ-GT的影響

表3 兩段線性回歸中l(wèi)n(Mg2+)對(duì)ln(γ-GT)的影響

2.4 三段線性回歸分析

根據(jù)圖1的結(jié)果,Mg2+濃度設(shè)置為0.92和0.99 mmol/L共2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)較為合適,因此采用三段回歸分析。結(jié)果顯示,軟件在給定轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近,自動(dòng)搜尋到2個(gè)最佳的轉(zhuǎn)折點(diǎn),分別為0.929和0.980 mmol/L,模型的殘差標(biāo)準(zhǔn)誤為30.36,調(diào)整R2為0.013 13,預(yù)測(cè)效果比兩段模型有所提升。在低于0.980 mmol/L的Mg2+濃度內(nèi),對(duì)γ-GT的影響是正向的,且系數(shù)不同,影響程度不同,而在高于0.980 mmol/L的Mg2+濃度范圍,對(duì)γ-GT的影響是負(fù)向的,見表4、圖5。

圖5 兩折點(diǎn)線性回歸分析鎂離子濃度對(duì)γ-GT的影響Figure 5 The effect of magnesium ion concentration on γ-GT analyzed by piecewise linear regression model with two changepoints.

表4 三段線性回歸中Mg2+濃度對(duì)γ-GT的影響

根據(jù)圖2的結(jié)果,鎂離子濃度自然對(duì)數(shù)值設(shè)置為-0.167、-0.01共2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)較為合適,因此采用三段回歸分析,在給定轉(zhuǎn)折點(diǎn)附近,自動(dòng)搜尋到2個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),為-0.101和-0.020,模型的殘差標(biāo)準(zhǔn)誤為0.645 1,調(diào)整R2為0.019 33,比原始數(shù)據(jù)的三段模型有所提升。在低于-0.020的ln(Mg2+)濃度內(nèi),對(duì)ln(γ-GT)的影響是正向的,且系數(shù)不同,影響程度不同,而在高于-0.020的ln(Mg2+)濃度范圍,對(duì)ln(γ-GT)的影響是負(fù)向的,見表5、圖6。盡管LOWESS分析顯示了明顯的Mg2+三段特征,三段線性回歸中Mg2+對(duì)γ-GT的影響沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,是否與目前的檢測(cè)方法有關(guān),可否參考其他檢測(cè)方法獲取血液中的金屬組學(xué)數(shù)據(jù)[15],是進(jìn)一步研究的方向之一。

圖6 兩折點(diǎn)線性回歸分析ln(cMg2+)對(duì)ln(γ-GT)的影響Figure 6 The effect of ln(cMg2+)on ln(γ-GT)analyzed by piecewise linear regression model with two changepoints.

表5 三段線性回歸中l(wèi)n(Mg2+)對(duì)ln(γ-GT)的影響

3 結(jié)論

通過對(duì)直腸癌患者臨床數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)不同血清鎂離子(Mg2+)濃度的患者,其γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(γ-GT)、血清總膽固醇水平存在差異,Mg2+濃度對(duì)γ-GT的影響存在轉(zhuǎn)折點(diǎn)效應(yīng),當(dāng)Mg2+濃度低于轉(zhuǎn)折點(diǎn)所在的濃度水平時(shí),與γ-GT發(fā)生正向的關(guān)聯(lián)關(guān)系,反之,存在負(fù)向的關(guān)聯(lián)關(guān)系。直腸癌患者血清Mg2+濃度對(duì)γ-GT影響的轉(zhuǎn)折點(diǎn)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn),為γ-GT關(guān)聯(lián)因素及變化機(jī)制的研究提供了參考和基礎(chǔ)。