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目的:探讨血清肿瘤标志物CEA、CA199、CA724、CA125、CA242和Tu M2-PK单项及联合检测对结肠癌的诊断价值,筛选出最优的单项和联合诊断结肠癌肿瘤的标志物,并采用代谢组学的策略分别建立基于血清6种标志物的主成分分析(PCA)、经典判别分析、Logistic回归分析和偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)模型,评估各模型对结肠癌的诊断和预测价值,找出对结肠癌早期诊断最有帮助的模型。方法:收集结肠癌患者、结肠良性病变和健康对照组外周血,采用电化学发光法测定血清中CEA、CA199、CA724、CA125和CA242含量,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测血清中Tu M2-PK的含量。组内比较采用单因素方差分析,组间比较采用(Least-significant Difference)LSD检验,并以受试者工作特征曲线(ROC)下面积(AUC)的比较单个指标的诊断效能,以Logistic回归-ROC评估联合指标的诊断效能。采用PCA模型分析结肠癌、结肠良性疾病和健康对照组血清肿瘤标志物的代谢谱,以经典判别分析、Logistic回归分析和偏最小二乘-判别分析(PLS-DA)模型评估结肠癌的诊断和预测价值。结果:结肠癌患者血清中CEA、CA199、CA125、CA242和Tu M2-PK水平均显著高于良性疾病和健康对照,差异具有统计学意义(P<0.05)。良性肿瘤组血清CEA、CA199、CA724、CA242和Tu M2-PK显著高于健康对照组(P<0.05)。六种血清肿瘤标志物中CEA、CA199、CA724和Tu M2-PK的诊断效能较高(AUC≥0.70)。其中CA199具有最高的诊断效能,在临界值为69.5U/L时,具有64.1%的灵敏度和89.7%的特异度。单项标志物中Tu M2-PK诊断结肠癌的灵敏度与CEA和CA199相当。联合检测两项标志物,(CA199+Tu M2-PK)的诊断效能最高(AUC=0.87),具有77.5%的灵敏度和90.0%的特异度。联合检测三项血清肿瘤标志物,(CEA+CA199+Tu M2-PK)的诊断效能最高,具有82.3%的灵敏度和91.5%的特异性。联合检测四项标志物(CEA+CA72-4+Tu M2-PK+CA19-9),具有87.5%的灵敏度、83.0%的特异度和84.5%的准确度。PCA模型表明,结肠癌患者血清6种肿瘤标志物水平明显紊乱,结肠癌患者个体分散,正常个体和结肠良性病患者个体变异小,三组个体有分离的趋势。以AUC最高三项肿瘤标志物(CEA+CA199+Tu M2-PK)建立Fisher经典判别分析模型,该模型对结肠癌和非结肠癌(结肠良性疾病和正常对照组)的诊断正确率分别为(162/231)70.1%和(227/271)81.9%。以AUC最高三项肿瘤标志物(CEA+CA199+Tu M2-PK)建立PLS-DA诊断模型,该模型对结肠癌和非结肠癌(结肠良性病组和对照组)诊断的准确率分别为(179/231)77.5%和(259/271)95.6%。结论:六种血清肿瘤标志物当中,以CA199对结肠癌的早期诊断最有价值。而联合检测血清肿瘤标志物CEA、CA199和Tu M2-PK是较为经济、有效的组合标志物,有助于结肠癌的早期诊断。基于血清肿瘤标志物CEA、CA199和Tu M2-PK的Logistic回归和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)诊断模型为结肠癌的诊断提供了可行有效的新模式,有助于结肠癌的早期诊断。