TK1在实体肿瘤中诊断和判断预后的应用进展

TK1在实体肿瘤中诊断和判断预后的应用进展

郑梦颖郑玲贾健锋

（四川省成都市成都大学附属医院肿瘤科四川成都610082）

【摘要】胸苷激酶1(Thymidinekinase1,TK1)是一种国际公认的细胞增殖标志物，在肿瘤的早期筛查、疗效监控、预后与复发评估中显示着越来越重要的作用。TK在人类细胞中以两种同工酶形式存在：细胞质胸苷激酶（TK1）和线粒体胸苷激酶（TK2），而只有TK1是DNA合成过程中的关键酶之一，其在ATP和Mg2+参与下，催化脱氧胸苷（TdR）为脱氧1-磷酸胸苷酸(dTMP)，由于TK1的含量与DNA的合成呈正相关，因此TK1也被称为S期特殊标志激酶。大量临床研究显示，TK1在实体恶性肿瘤早期发生发展中都有升高，检测组织和血清中TK1活性及含量的变化可作为肿瘤细胞增殖水平的监控指标，故就目前TK1在各实体瘤中诊断和判断预后的进展作一综述。

【关键词】TK1;实体肿瘤；诊断；预后

【中图分类号】R730.3【文献标识码】A【文章编号】2095-1752（2017）17-0006-03

Theprogressofdiagnosisandprognosisofthymidinekinase1insolidtumorsZhengMengyingZhengLingJiaJianfeng.

Departmentofoncology,Chengduuniversityaffiliatedhospital,ChengDu610082

【Abstract】Thymidinekinase1isaninternationallyrecognizedcellproliferationmarkers,itstherapeuticeffectmonitoringandprognosisandrecurrenceisshowingmoreandmoreimportantroleintheappraisal.TKinhumancellsintheformoftwokindsofisozymeexists:thecytoplasmthymidinekinase(TK1)andmitochondrialthymidinekinase(TK2),whileonlyTK1isoneofthekeyenzymesintheprocessofDNAsynthesis,theATPandMg2+,catalyticdeoxidizationthymidine(TdR)for1-phosphoricaciddeoxidizingthymidylicacid(dTMP),asaresultoftheTK1contentandDNAsynthesiswerepositivelycorrelated,soTK1alsoreferredtoasthespecialsymbolkinaseSperiod.AlargenumberofclinicalstudieshaveshownthatTK1inentityhasincreasedinearlydevelopmentofmalignancy,testingorganizationsandthechangeofserumTK1activityandcontentcanbeusedformonitoringleveloftumorcellproliferationindex.

【Keywords】TK1;Solidtumors;Diagnosis;Prognosis

胸苷激酶（Thymidinekinase,TK）是嘧啶合成中的关键酶，其催化脱氧胸苷转变为脱氧-1-磷酸胸苷酸，从而为基因的合成提供原料，故被认为是衡量细胞增殖活性的重要指标[1]。TK1与细胞增殖关系密切，在恶性肿瘤细胞和癌症患者的血液中有所升高，其浓度与恶性肿瘤细胞的增殖速度成正相关，并与疾病的轻重程度有关，而在非增殖细胞和健康人血清中浓度甚微或者无法检测，因此被认为是一种较好的血清学细胞增殖标志[2-3]。目前临床诊断肿瘤的方式主要依靠影像学（如CT、PET-CT及MRI等）和病理学活检技术，并只在患者具有临床症状和确切占位性病变才得以确诊，临床发现这种占位性病变时，并非癌变最早期而错过最佳的治疗时期。因此，血清肿瘤标志物TK1对癌症早期发现的临床应用研究具有重要意义。

1.TK1

利用离子交换色谱法、dTdR-琼脂糖凝胶亲和色谱法可将TK分离为两种同工酶：一种为大量存在于细胞质中，与细胞分裂有关，故称为细胞质TK(简称为TK1)；另一种存在于线粒体中，其表达与细胞周期无关，被称为线粒体TK（简称为TK2）。TK1是细胞周期依赖性标志物，主要出现在胎儿组织或成人组织的增殖细胞。此外，在恶性肿瘤以及某些病毒感染等患者的血清和癌症细胞中TK1活性也很高。TK1的表达与基因合成呈正相关，它在细胞分裂G1期处于较低水平，自S期开始逐步升高，G2期时达到最大值，G2晚期开始快速降解，到M期降解至G1前期的最低值。根据细胞凋亡的调控规律，正常人细胞内的TK1在细胞分裂之前已被降解，故正常细胞增殖后TK1不会或极少释放入血。而癌细胞增殖活跃，癌细胞中DNA合成极增，处于S期和G2期的细胞比例显著增高，导致癌细胞中产生的大量TK1释放入血。由此可见，检测组织和血清中TK1的含量和活性，可作为癌细胞增殖水平的监控指标，定量反映患者体内癌细胞的增殖速度，并有助于临床评估肿瘤的恶性增殖程度和患者的预后。目前大量临床研究均表明，TK1是一种高敏感性的细胞增殖标记物，可作为肿瘤的早期筛查、疗效监测的有效指标[4]。

目前TK1的临床检测方法有蛋白质印迹法（westernblot）、放射性同位素标记法（radioisotopemarkingmethod）、免疫组织化学法（immunohistochemistry）及增强化学发光点印迹法（enhancedchemoluminescencedotblotassay）等。其中增强化学发光点印迹法具有快速、灵敏、无环境危害，在westernblot基础上，将含TK1的血清样品直接点样于硝酸纤维素膜(nitrocellulosefiltermembrane，简称NC膜)，与抗TK1抗体生物素二抗反应，加入底物，通过化学发光法，最后在凝胶成像分析系统中检测TK1浓度，灵敏度高，可达0.1-1pg。

2.TK1在实体肿瘤早期筛查及疗效监测中的临床应用

2.1TK1与乳腺癌

提高肿瘤治愈率的关键是早期诊断和早期治疗，有研究发现TK1高表达个体的乳腺中重度异性增生的检出率明显高于表达正常的个体[5]。江小蓉[6]等研究为明确TK1细胞增殖分子与乳腺癌前病变进程之间的相关性，通过对女性体检者血清TK1水平进行检测，并对其中乳腺癌前病变患者进行了跟踪，结果发现体检组与乳腺病变组TK1平均水平比较有统计学意义；同时，发现乳腺癌前病变中重度导管内乳头状瘤和非典型增生患者TK1水平高于单纯增生。由此认为TK1对于乳腺癌前病变患者恶性进程风险预测具有重要意义。

2.2TK1与妇科系统肿瘤

宫颈癌最常见的组织学类型是鳞状细胞癌，其发病是从CIN到浸润性癌的一个连续发展过程[7]。张光辉[8]等发现宫颈鳞状细胞癌患者的TK1阳性率为23.08%，HPVDNA阳性率为71.80%，联合TK1、HPV及SCC的阳性细胞率为88.46%。在卵巢癌患者的诊断及预后中，有研究指出卵巢组患者TK1水平明显高于良性卵巢肿瘤组[9]。另有研究发现子宫内膜癌患者TK1水平显著高于良性子宫内膜疾病组和正常对照组；而子宫内膜良性疾病组和正常对照组之间差异无统计学意义[10]。TK1在子宫内膜癌中的阳性检出率为61.7%，高于其他相关消化道肿瘤标记物，如果TK1与消化道指标联合检测，则有助于阳性检出率升高。例如TK1与CEA、CA199和CA125中的任一项联合检测，阳性率可达63%左右；如三项标记物联检阳性率可高达67%左右。

2.3TK1与消化系统肿瘤

消化道肿瘤如食道癌、胃、结肠癌及胰腺癌早期无明显临床症状，早期发现、早期诊断较为困难，传统的胃镜、结肠镜检查存在一定的风险和痛苦，作为筛查手段患者难以接受。有研究显示，消化道恶性肿瘤患者血清中TK1、CEA、CA19-9水平明显高于健康对照组，表明血清TK1、CEA及CA19-9检测对于消化道恶性肿瘤的早期诊断均有一定的临床价值。比较肿瘤组3种肿瘤标志物单项检测的阳性率，依次为TK1＞CEA＞CA19-9，血清TK1的阳性检出率最高达67.19%，且TK1的特异度也最高，为97.5%[11-12]。

食管癌根治术后患者术后1周血清TK1水平上升，术后1个月后明显回落，术后连续监测并对比患者血清TK1水平有助于预测患者复发风险，早期发现患者局部复发。尽管TK1并非消化道恶性肿瘤特异的标志物，但由于其较高的阳性检出率，可将TK1与消化道肿瘤标志物联合检测，对于消化道肿瘤的早发现、早诊断、早治疗具有重要意义[14]。

有研究为将胰腺癌患者血清标本作为胰腺癌组，并选取同期胰腺炎和体检者的血清标本作为对照组，检测其血清中TK1、CA199和CEA的表达高低,从而探明血清胸苷激酶（TK1）、糖类抗原（CA199）和消化道肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）联合检测对胰腺癌的临床应用价值。结果得出胰腺癌组TK1阳性率明显高于胰腺炎组和健康对照组。单独用血清TK1检测胰腺癌的灵敏度为85.00%，特异度为85.71%，而与CA199联合检测的特异度（80.38%）和准确度（84.21%），故得出将TK1与消化道肿瘤标志物联合检测有助于提高胰腺癌诊断的敏感性的结论[15]。

2.4TK1与泌尿系统肿瘤

恶性肿瘤浸润早期细胞DNA合成增多与TK1水平升高有关。DNA合成的“正常途径”不需要TK1参与，而肿瘤、炎症、失血等导致细胞异常增殖时，DNA合成速度加快，TK1涉及DNA合成的“补救途径”。检测正常膀胱黏膜组织中和膀胱尿路上皮癌TK1的表达，发现TK1在膀胱尿路上皮癌组织中的阳性表达率明显增高，TK1的过表达可能与膀胱黏膜恶性转化和过度增殖有关。结果显示TK1与Ki-67在膀胱尿路上皮癌中的表达呈正比，因此可以通过对TK1与Ki-67的联合检测来判断膀胱尿路上皮癌的增殖程度以减少误诊率[16-18]。

2.5TK1与呼吸系统肿瘤

有研究指出，对NSCLC患者化疗前及第1、2、3、4周期化疗后TK1浓度进行检测,并分析TK1与化疗疗效间相关性。结果得出4个周期化疗后TK1水平较化疗前均显著下降。而TK1水平在肺鳞癌与肺腺癌在化疗前及4个周期化疗后差异无统计学意义。NSCLC患者化疗过程中监测TK1水平的变化,有助于患者化疗疗效的评估,并可指导后续化疗[19-20]。?

2.6TK1与其他实体肿瘤

通过对喉癌患者与健康人群中TK1检测的对比发现，TK1随临床分期及病理分级的升高而升高。单独检测TK1、CYFＲA211的敏感度分别为76.2%、59.5%，而两者联合检测的敏感度为95.2%。经统计学分析，差异均具有统计学意义。提示TK1、CYFＲA211的联合检测可提高头颈鳞癌诊断的敏感度，从而有效降低漏诊率，对头颈鳞癌的早期诊断具有重要的临床应用价值。在脑胶质瘤和恶性淋巴瘤的大量研究中，同样显示TK1可联合多种标志物有望早期预测各实体瘤的发生[21-22]。

3.TK1在实体肿瘤与恶性肿瘤的临床生物学行为的相关性研究

有研究发现乳腺癌患者TK1水平明显高于良性乳腺肿瘤患者，乳腺癌淋巴结未转移的患者，术后TK1水平明显下降，而淋巴结转移的乳腺癌患者、良性乳腺肿瘤患者TK1与健康者有显著差异[23]。与Ki67标记指数比较，TK1和乳腺癌病理分级呈正相关，在评价乳腺肿瘤恶性程度方面比Ki67更精确更灵敏。卵巢癌组患者TK-1及CA125水平显著高于卵巢良性肿瘤组及健康对照组，且临床分期越高TK-1水平越高，有远处转移患者TK-1较无转移更高。血清TK-1与CA125水平及临床分期呈正相关。初始高TK-1水平患者远期（30个月）无进展生存比率较低TK-1水平患者更低。临床分期、初始CA125及TK-1水平是无进展生存时间的负性影响因素。卵巢癌患者血清TK-1显著升高，与临床分期及CA125水平相关。初始高TK-1水平预示预后较差，高临床分期、初始高CA125及TK-1水平影响治疗后无进展生存时间。

胃癌和结直肠癌患者TK1值与健康人群比较显著较高，随分期增高TK1水平也呈递增趋势，且大细胞癌水平高于腺癌及鳞癌，发生转移的TK1水平较高，比较均无统计学意义[24]。这可能对于揭示膀胱癌的发病机制有一定意义；本研究还对TK1表达情况与膀胱尿路上皮癌临床分期及病理分级的关系进行分析，结果发现TK1表达与膀胱尿路上皮癌的临床分期有关，提示TK1与膀胱尿路上皮癌的发展有密切关系[25-26]。TK1表达水平与鼻咽癌TNM分期有明显相关性，早期患者血清TK浓度明显低于晚期患者，但TK1浓度的高低与淋巴结是否转移无明显相关性；同时有研究指出鼻咽癌患者的TK1浓度水平在颈动脉鞘受累、颅底受侵、颅神经受累、咽后淋巴结肿大及茎前间隙受侵时明显偏高，高中分化鳞癌者血清浓度水平明显低于未分化者[27]。

4.结语

恶性肿瘤细胞组织中的TK1值与肿瘤细胞的增殖速率成正比，与肿瘤类型、肿瘤进展、肿瘤分期有关[28]。TK1可较为真实评估体内细胞异常增殖情况，非常适用于人群体检早期肿瘤风险筛查，预测可能潜在的肿瘤疾病或细胞异常增殖疾病发生的风险，对于TK1阳性者，应定期门诊随访，包括TK1和影像学及其他相关肿瘤标志物，在未进展为恶性肿瘤前，给予早期诊断和早期预防，从而实现肿瘤的早发现、早诊断、早治疗。

【参考文献】

[1]O'NeillKL,BuckwalterMR,MurrayBK.Thymidinekinase:diagnosticandprognosticpotential[J].ExpertRevMolDiagn,2001,1（4）:428-433.

[2]PenaDS,LichterJ,TraniM,etal.Quaternarystructurechangeasamechanismfortheregulationofthymidinekinase1-likenzymes[J].Structure,2007,15（12）:1555-1566.

[3]BrockenbroughJS,RaseyJS,GriersonJR,etal.Asimplequantitativeassayfortheactivityofthymidinekinase1insolidtumors[J].NuclMedBiol,2007,34（6）:619-623.

[4]HeQ,ZhangPG,ZouL,etal.Concentrationofthymidinekinase1inserum（S-TK1）isamoresensitiveproliferationmakerinhumansolidtumorthanitsactivity[J].OncologyReport,2005,14（4）:1013-1019.

[5]KiranKumarJagarlamudi,LarsOlofHansson,etal.BreastandprostatecancerpatientsdiffersignificantlyintheirserumThymidinekinase1(TK1)specificactivitiescomparedwiththosehematologicalmalignanciesandblooddonors:mplicationsofusingserumTK1asbiomarker[J].BMCCancer,2015,15:66.

[6]江小蓉，王瑜，王莎莎，等.胸苷激酶1与乳腺癌前病变恶性进程之间的相关性研究[J].河北医药，2016，38（14）：289-292.

[7]ChenG,HeC,LiL,etal.NuclearTK1expressionisanindependentprognosticfactorforsurvivalinpre-malignantandmalignantlesionsofthecervix[J].BMCCancer,2013,13:249.

[8]张光辉，刘炜.TK1、HPV、SCC联合检测在宫颈鳞状细胞癌临床诊断中的应用探讨.国际检验医学杂志，2014，35（2）：170-171.

[9]叶伟，尹宗智，周家德，等.胸苷激酶1在上皮性卵巢癌诊断中的应用.安徽医学，2016，37（4）：402-404.

[10]徐萍萍，肖梅，陈赛英，等.子宫内膜癌患者血清TK1检测的临床意义.现代肿瘤医学，2014，22（2）402-404.

[11]MasatoyoN,MasayukiN,YorikoK,etal.Correlationsof18F-fluorothymidineuptakewithpathologicaltumoursize,Ki-67andthymidinekinase1expressionsinprimaryandmetastaticlymphnodecolorectalcancerfoci[J].EurRadiol,2014,24:3100-3209.

[12]王云峰，高美华，宋晓锋，等.血清胃癌相关抗原联合胸苷激酶检测在胃癌诊断中的临床价值[J].现代肿瘤医学，2014，7(8)：1883-1885.

[13]MelissaMA,MichaelJW,DaineT,etal.SerumDetectionofThymidineKinase1asaMeansofEarlyDetectionofLungCancer[J].AnticancerResearch,2014;34:2145-2152.

[14]夏明林，杨林.食管癌术后局部复发患者TK1表达及同步放化疗对其影响的探讨.安徽医药，2015，19（7）：1346-1348.

[15]王玮，郑芳.血清胸苷激酶和肿瘤标志物联合检测胰腺癌的临床研究[J].中国慢性病预防与控制，2015，23（3）：216-217.

[16]BenjaminNisman,LiatAppelbaum,VladimirYutkin,etal.SerumThymidineKinase1ActivityFollowingNephrectomyforRenalCellCarcinomaandRadiofrequencyAblationofMetastasestoLungandLiver[J].AnticacerReasearch,2016,36:1791-1798.

[17]ShianYS,JunnLC,KuanCC,etal.Co-TargetingProstateCancerEpitheliumandBoneStromabyHumanOsteonectinPromoter-MediatedSuicideGeneTherapyEffectivelyInhibitsAndrogen-IndependentProstateCancerGrowth[J].PLoSONE,2016,11(4):1-15.

[18]ChoiW,PortenS,KimS,etal.Identificationofdistinctbasalandluminalsubtypesofmuscle-invasivebladdercancerwithdifferentsensitivitiestofrontlinechemotherapy.CancerCell,2014,25:152-65.

[19]黄仁飞，江倩，金蒙蒙，等.胸苷激酶1评估非小细胞肺癌化疗疗效的意义.实用医学杂志，2016，32（17）：2840-2843.

[20]TanerK,SelcukS,KeremO,etal.Serumthymidinekinase1levelscorrelateswithFDGuptakeandprognosisinpatientswithnonsmallcelllungcancer[J].Biomarkers,2013,18(1):88-94.

[21]NanJ,DanHW,CangL4,etal.Adenovirus-mediateddeliveryofherpessimplexvirusthymidinekinaseadministrationimprovesoutcomeofrecurrenthigh-gradeglioma[J].Oncotarget,2015,7(4):4369-4378.

[22]RolfF.B,WeilianY,RobinJ.N,etal.EvaluationofTK1targetingcarboranylthymidineanaloguesaspotentialdeliveryagentsforneutroncapturetherapyofbraintumors[J].ApplRadiatIsot,2015,106:251-255.

[23]BjohleJ,BergqvisJ,GronowitzJS,SerumthymidinekinaseactivitycomparedwithCA15-3inlocallyadvancedandmetastaticbreastcancerwithinarandomizedtrial[J].BreastCancerResTreat,2013,139:751-758.

[24]BolayirliM,PapilaC,KorkmazGG,etal.SerumThymidineKinase1ActivityinSolidTumor(BreastandColorectalCancer)PatientsTreatedWithAdjuvantChemotherapy[J].JournalofClinicalLaboratoryAnalysis,2013,27:220-226.

[25]SteffenR,JoergH,KatharinaT,etal.Muscle-invasivebladdercancerischaracterizedbyoverexpressionofthymidinekinase1[J].UrologicOncology,2015,1-9.

[26]GakisG,HennenlotterJ,ScharpfM,etal.XPA-210:anewproliferationmarkertocharacterizetumorbiologyandprogressionofrenalcellcarcinoma[J].WorldJUrol,2011,3:59.

[27]李军，宋秋灵.血清胸苷激酶-1水平在鼻咽癌患者治疗过程中的动态变化与病理学特征的关系.重庆医学，2015，44（32）：4532-4537.

[28]HiteshK.A,AhmedK,KeisukeI,etal.Synthesisandevaluationofthymidinekinase1-targetingcarboranylpyrimidinenucleosideanaloguesforboronneutroncapturetherapyofcancer[J].EurJMedChem.2015,15(100):197-209.