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目的:应用表面增强激光解析电离飞行时间质谱(surface enhanced laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,SELDI-TOF-MS)技术筛选出肺癌患者血清、肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)和肺癌组织中的差异蛋白,了解其不同病理分型和解剖分型表达的特点及影响因素,并探讨其临床意义。方法:选用弱阳离子交换蛋白芯片(WCX-2芯片),应用SELDI-TOF-MS技术分别检测40例肺癌患者和20例肺良性病变患者血清、肺泡灌洗液(BALF)和肺组织匀浆的蛋白质质图谱,筛选出肺癌的差异蛋白,用直线相关分析研究他们之间的内在联系。进一步研究分析其中肺鳞癌患者和肺腺癌患者血清、BALF和肺组织匀浆的蛋白质质图谱,筛选出差异蛋白;比较中央型肺癌患者和周围型肺癌患者血清、BALF和肺组织匀浆的蛋白质质图谱;同时研究20例周围型肺癌患者活检前后BALF的蛋白质质图谱变化情况。用Protein Chip Biomarker System II-C型蛋白质芯片阅读仪读取芯片信息,采用Ciphergen Protein Chip 3.2版本的分析软件自动采集数据,读取峰高值,获得蛋白表达图谱,用Biomarker Pattern 5.0软件分析差异蛋白并初步建立诊断模型。结果:一、肺癌组与肺良性病变组的差异蛋白1.血清差异蛋白两者血清中共存在9个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺癌组血清中的差异蛋白均为上调表达,以质荷比(M/Z)为4097.08Da的差异蛋白建立分类树诊断模型,其诊断肺癌的灵敏度为77.5%(31/40),特异度为70%(14/20),正确率为75%(45/60),阳性预测值为83.78(%31/37),阴性预测值为60.87(%14/23),ROC曲线下面积为0.767。2.BALF中的差异蛋白两者共存在20个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺癌组BALF中的差异蛋白14个上调表达, 6个下调表达,以M/Z为8133.51Da和15117.01Da的差异蛋白联合建立分类树诊断模型最好,其诊断肺癌的灵敏度为80%(32/40),特异度为80%(16/20),正确率为80%(48/60),阳性预测值为88.89%(32/36),阴性预测值为66.67%(16/24),ROC曲线下面积为0.919。3.肺组织匀浆的差异蛋白两者共存在18个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺癌组肺组织匀浆中的差异蛋白4个上调表达,14个下调表达,以M/Z为3648.28Da的差异蛋白建立分类树诊断模型最好,其诊断肺癌的灵敏度为72.5%(29/40),特异度为85%(17/20),正确率为76.67%(46/60),阳性预测值为90.63%(29/32),阴性预测值为60.71%(17/28),ROC曲线下面积为0.867。4.直线相关分析结果(1)肺癌患者血清中M/Z为4097.08Da的建模差异蛋白与肺组织匀浆中M/Z为3648.28Da的建模差异蛋白之间无相关性(P>0.05),但与BALF中M/Z为8133.51Da的建模差异蛋白之间呈正相关(P=0.025、r =0.355),与BALF中M/Z为15117.01Da的建模差异蛋白亦呈正相关(P=0.021、r =0.363);(2)肺癌患者BALF中M/Z为8133.51Da与M/Z为15117.01Da的建模差异蛋白之间呈正相关(P<0.0001、r =0.618);(3)肺癌患者BALF中M/Z为8133.51Da和M/Z为15117.01Da的建模差异蛋白与肺组织匀浆中M/Z为3648.28Da的建模差异蛋白之间均无相关性(P>0.05)。二、不同病理类型肺癌的差异蛋白(一)肺鳞癌组与肺良性病变组1.血清:两者共存在2个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺鳞癌患者的血清中差异蛋白1个上调表达、1个下调表达,以M/Z为5124.24Da的差异蛋白建立分类树诊断模型,其诊断肺鳞癌的灵敏度为85%(17/20),特异度为65%(13/20),正确率为75%(30/40),阳性预测值为62.96%(17/24),阴性预测值为81.25%(13/16),其ROC曲线下面积为0.750。2.BALF:两者共存在9个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺鳞癌患者的BALF中差异蛋白4个上调表达、5个下调表达,以M/Z为7967.29Da和10843.45Da的差异蛋白联合建模最好,其诊断肺鳞癌的灵敏度为80%(16/20),特异度为80%(16/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为80%(16/20),阴性预测值为80%(16/20),ROC曲线下面积为0.916。3.肺组织匀浆:两者共存在8个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺鳞癌患者的肺组织匀浆中差异蛋白2个上调表达、6个下调表达,以M/Z为7914.59Da和8709.66Da的差异蛋白联合建模最好,其诊断肺鳞癌的灵敏度为75%(15/20),特异度为90%(18/20),正确率为82.5%(33/40),阳性预测值为88.24%(15/17),阴性预测值为78.26%(18/23),ROC曲线下面积为0.930。(二)肺腺癌组与肺良性病变组1.血清:两者共存在8个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺腺癌患者的血清中均为上调表达,以M/Z为9295.79Da的差异蛋白建立分类树诊断模型较好,其诊断肺腺癌的灵敏度为75%(15/20),特异度为65%(13/20),正确率为70%(28/40),阳性预测值为68.18%(15/22),阴性预测值为72.22%(13/18),其ROC曲线下面积为0.844。2.BALF:两者共存在9个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺腺癌患者的BALF中均为上调表达,以M/Z为7923.01Da的差异蛋白建立分类树诊断模型较好,其诊断肺腺癌的灵敏度为80%(16/20),特异度为90%(18/20),正确率为85%(34/40),阳性预测值为88.89%(16/18),阴性预测值为81.82%(18/22),其ROC曲线下面积为0.933。3.肺组织匀浆:两者共存在7个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),肺腺癌患者的肺组织匀浆中的差异蛋白1个为上调表达、6个为下调表达,选择M/Z为2452.49Da的差异蛋白建立分类树诊断模型,其诊断肺腺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为85%(17/20),正确率为77.5%(31/40),阳性预测值为82.35%(14/17),阴性预测值为70.83%(17/24),其ROC曲线下面积为0.825。三、中央型肺癌组和周围型肺癌组的差异蛋白(一)血清差异蛋白1.中央型肺癌组与肺良性病变组血清的差异蛋白两者共存在7个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),中央型肺癌患者的血清中差异蛋白5个上调表达、2个下调表达,以M/Z为6198.95Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断中央型肺癌的灵敏度为90%(18/20),特异度为60%(12/20),正确率为75%(30/40),阳性预测值为69.23%(18/26),阴性预测值为85.71%(12/14),ROC曲线下面积为0.800。2.周围型肺癌组与肺良性病变组血清的差异蛋白两者共存在6个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),周围型肺癌患者的血清中的差异蛋白5个上调表达、1个下调表达,以M/Z为6636.54Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断周围型肺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为90%(18/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为87.5%(14/16),阴性预测值为75% (18/24),ROC曲线下面积为0.725。(二)BALF中的差异蛋白1.中央型肺癌组与肺良性病变组BALF的差异蛋白两者共存在12个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),中央型肺癌患者的BALF中的差异蛋白11个上调表达、1个下调表达,以M/Z为11308.2Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率较好,其诊断中央型肺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为90%(18/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为87.5%(14/16),阴性预测值为75%(18/24),ROC曲线下面积为0.925。2.周围型肺癌患者与肺良性病变患者BALF的差异蛋白两者共存在11个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),在周围型肺癌患者BALF中均为上调表达,以M/Z为7981.70Da的差异蛋白建分类树诊断模型最好,其诊断周围型肺癌的灵敏度为85%(17/20),特异度为90%(18/20),正确率为87.5%(35/40) ,阳性预测值为89.47%(17/19) ,阴性预测值为85.71%(18/21),ROC曲线下面积为0.943。(三)、肺组织匀浆的差异蛋白1.中央型肺癌组与肺良性病变组肺组织匀浆的差异蛋白两者共存在10个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),在中央型肺癌患者的肺组织匀浆中差异蛋白1个上调表达、9个下调表达,以M/Z为3504.44Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断中央型肺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为90%(18/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为87.5%(14/16),阴性预测值为75%(18/24),ROC曲线下面积为0.929。2.周围型肺癌组与肺良性病变组肺组织匀浆的差异蛋白两者共存在11个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),在周围型肺癌患者的肺组织匀浆中均为下调表达,以M/Z为5394.38Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断周围型肺癌的灵敏度为75%(15/20),特异度为90%(18/20),正确率为82.5%(33/40),阳性预测值为88.24%(15/17),阴性预测值为78.26%(18/23),ROC曲线下面积为0.908。四、周围型肺癌活检前后BALF的差异蛋白1.周围型肺癌患者活检前BALF与肺良性病变组患者BALF的差异蛋白(见第三部分:“周围型肺癌患者与肺良性病变组患者BALF的差异蛋白”)。2.周围型肺癌患者活检后BALF与肺良性病变组患者BALF的差异蛋白两者共存在14个有统计学差异的蛋白峰(P<0.05),在周围型肺癌患者BALF中13个为上调表达, 1个为下调表达,选择M/Z为7670.82Da、8046.49Da、15127.61Da和16067.91Da的差异蛋白峰建立分类树诊断模型灵敏度和特异度较好,其中以M/Z为7670.82Da的差异蛋白峰建模最好,其诊断周围型肺癌灵敏度为85%(17/20),特异度为100%(20/20),正确率为92.5%(37/40),阳性预测值为100%(17/17),阴性预测值为86.96%(20/23),ROC曲线下面积为0.925。结论:1.SELDI-TOF-MS技术能筛选出肺癌患者的血清、BALF和肺组织中有统计学差异的蛋白峰,其中血清中M/Z为4097.08Da、BALF中M/Z为8133.51Da和M/Z为15117.01Da及肺组织匀浆中M/Z为3648.28Da的差异蛋白分别建立的分类树诊断模型诊断肺癌的灵敏度、特异度及正确率均较为理想,其中BALF中的差异蛋白比血清中的检测效率更高,可作为早期诊断肺癌的更敏感且特异的标志物。血清中M/Z为4097.08Da的差异蛋白与BALF中M/Z为8133.51Da和M/Z为15117.01Da的差异蛋白均呈正相关,提示肺癌患者BALF中的差异蛋白与血清的来源或形成机制相同。2.肺鳞癌和肺腺癌BALF及肺组织匀浆中的差异蛋白较血清多,诊断效率比血清高,肺鳞癌BALF中M/Z为7967.29Da和10843.45Da的差异蛋白峰联合、肺组织匀浆中M/Z为7914.59Da和8709.66Da的差异蛋白峰联合建模及肺腺癌BALF中M/Z为7923.01Da的差异蛋白峰建立分类树诊断模型,其诊断的灵敏度、特异度和正确率均达到75%～90%,有可能作为诊断肺鳞癌和肺腺癌的标志蛋白。3.中央型肺癌和周围型肺癌BALF和肺组织匀浆中的差异蛋白较血清多,诊断效率比血清高,中央型肺癌BALF中M/Z为11308.2Da、肺组织匀浆中M/Z为3504.44Da的差异蛋白和周围型肺癌BALF中M/Z为7981.70Da、肺组织匀浆中M/Z为5394.38Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断的灵敏度、特异度及正确率为70%～90%,均比血清高,可以作为较好的诊断中央型肺癌和周围型肺癌的标志蛋白。4.周围型肺癌活检前后BALF中存在不同的差异蛋白,活检后BALF中出现的差异蛋白更多,诊断周围型肺癌的临床意义更大。活检前M/Z为7981.70Da和活检后M/Z为7670.82Da的差异蛋白分别建立的分类树诊断模型诊断周围型肺癌的灵敏度、特异度和正确率均较为理想,可能成为更好的早期诊断周围型肺癌的肿瘤标志物。