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医学硕士论文 IL-27,YKL-40和IP-10 在良恶性胸腔积液中的诊断价
论文库:硕士论文 时间:2020-09-03 点击:

中文摘要

 
研究目的
 
目的探讨血液和胸腔积液中细胞因子(IL-27,YKL-40和IP-10)水平对良恶性胸腔积液的诊断价值。
 
研究方法
 
所有患者均于2018年1月至2019年12月在湖南师范大学附属湘东医院呼吸内科收治,确诊为胸腔积液,参与本研究的临床资料,如基线人口统计学数据,实验室检查和收集所有病例的病理结果,收集胸水,并在相应治疗前采集血液样本。胸腔积液以3000g离心15min。将上清液等分离并储存在-80℃直至测量细胞因子浓度。将血清样品冷冻保存在-80℃直至使用。所有样品在使用前1小时在室温下溶解。ELISA法测定血清和胸腔积液中IL-27,IP-10,YKL-40的水平(酶联免疫吸附试验)。
 
研究结果
本研究共纳入30例成年胸腔积液患者,其中22例男性,8例女性。结核性
胸腔积液组21人,肿瘤性胸腔积液组9人.
1、从年龄分布看,两组年龄有统计学差异(P=0.034),

 
2、生化检查中,ALT,S/L以及eGF4-EPI在两组分布的水平差异有统计学意义(两组比较P值分别为0.025,0.017和0.045)。经两两比较,发现肿瘤组的ALT水平显著低于结核组。其中结核组S/L水平低于肿瘤组。
3、胸水肿瘤标志物中,CEA,ADA和TPROT水平在两组间分布水平的差异有统计学意义(P值分别为0.006,0.004,和0.03,均<0.05)。经两两比较,肿瘤组CEA显著高于结核组,结核组的ADA高于肿瘤组,结核组的TPROT高于肿瘤组。血清肿瘤标志物中,CEA和CFRA21-1在两组的分布差异有统计学意义。经两两比较,结核组CEA低于肿瘤组;结核组CFRA21-1显著低于肿瘤组。
4、三种细胞因子的血清、胸水含量以及胸水血清比值中,血清IP-10,胸水IP-10以及胸水IL-27在两组的分布差异有统计学意义(P值分别为<0.001,0.021和0.024)。经两两比较,结核组胸水IP-10高于肿瘤组:结核组胸水IL-27高于肿瘤组。
5、鉴别良恶性胸腔积液时,分别绘制三种细胞因子的血清、胸水含量以及胸水血清比值诊断良恶性胸腔积液的ROC曲线,胸水IP-10,IP-10的胸水/血清比值以及胸水IL-27的诊断价值有统计学意义(P<0.05),其中,取Youden指数最大时的浓度值为诊断阈值,胸水IP-10,IP-10的胸水/血清比值和胸水IL-27的诊断阈值分别是≤2146.65Pg/ml,≤1.639和≤465.59Pg/ml,AUC分别为0.855,0.731和0.737。在胸水的肿瘤指标中,CEA和IP-10的诊断价值明显高于胸水YKL-40和IL-27。血清的肿瘤标志物中,血清CFRA21-1和CEA的诊断价值高于SCC,NSE,以及IP-10,YKL-40和IL-27。CEA的胸水/血清比的诊断价值要显著高于三种细胞因子的胸水/血清比。
6、鉴别结核性和恶性胸腔积液时,分别绘制三种细胞因子的血清、胸水含量以及胸水血清比值诊断良恶性胸腔积液的ROC曲线。经检验,胸水IP-10,IP-10的胸水/血清比值以及胸水IL-27的诊断价值有统计学意义(P<0.05),胸水IP-10的诊断阈值是≤2146.65Pg/ml,敏感度为100%,特异度为90.48%,AUC为0.921>0.9;IP-10的胸水/血清比值的诊断阈值是≤1.639,敏感度为88.89%,特异度为57.14%,AUC为0.698;胸水IL-27的诊断阈值是≤775.80Pg/ml,敏感度为77.78%,特异度为71.43%,AUC为0.762>0.7。在胸水的肿瘤指标中,CEA和IP-10的诊断价值明显高于IL-27,并高于胸水YKL-40。血清的肿瘤标志物中,

 
血清CFRA21-1和CEA的诊断价值高于SCC,NSE,以及IP-10,YKL-40和IL-27。CEA以及三种细胞因子的胸水/血清比的诊断价值无显著差异。
7、在鉴别良恶性胸腔积液时,血清肿瘤标志物和细胞因子最佳的联合诊断方式为CFRA21-1和IL-27串联,二者串联检测时,敏感度达到87.5%,特异度达到85.0%,二者并联时,敏感度升高至100%,但特异度为10%。胸水肿瘤标志物和细胞因子最佳的联合检测方式为CEA和IP-10并联,二者并联时,敏感度达100%,特异度达到89.47%;当二者串联时,特异度为100%,敏感度为62.5%,在鉴别结核性和恶性胸腔积液时,血清肿瘤标志物和细胞因子最佳的联合诊断方式为SCC和IL-27并联,二者并联检测时,敏感度达到77.78%,特异度达                                     79.17%。二者并联时,敏感度100%,但特异度为22%。胸水肿瘤标志物和细胞因子最佳的联合检测方式为CEA和IP-10并联,二者并联时,敏感度达100%,特异度达到78.26%;当二者串联时,特异度为100%,敏感度为62.5%。
8、多因素logistic回归方程中,采用向前法,筛选得到诊断肿瘤性胸腔积液的独立影响因素是血清CEA。
 
研究结论
 
1、Th1细胞因子的水平在胸腔积液及血清均有明显升高,三种细胞因子的表达水平在胸腔积液中有显著区别。恶性肿瘤和结核病胸膜腔中的炎症反应不同。Th1型免疫反应是肺结核胸腔积液中的主要免疫反应,而Th2型免疫反应是恶性胸腔积液中的主要免疫反应。
2、胸腔积液和血清中IL-27、IP-10、YKL-40的检测,有助于鉴别结核性胸膜炎和恶性肿瘤胸腔积液,而胸膜积液中IP-10水平是鉴别结核性胸膜炎和恶性胸腔积液的最佳指标。
3、联合评价分析多种细胞因子能够提高病因诊断效能,IL-27与IP-10的联合检测分析是良性胸腔积液的最佳诊断方法,CEA、NSE、SCC联合检测分析是恶性胸腔积液的最佳诊断方法。
 
关键词:IL-27,IP-10,YKL-40,胸腔积液,血清,肿瘤标志物,诊断价值

 
 
The Diagnostic Value of IL-27, YKL-40 and IP-10 in Benign and Malignant Pleural effusion
 
 

Abstract

Objective:
 
To value of cytokines ( IL-27, YKL-40 and IP-10 ) levels in blood and pleural effusion for benign and malignant pleural effusion.
 
Methods:
 
The all patients were admitted at the department of respiratory medicine ,third hospital of sun Yat-sen university for pleural effusion of determined origin from January 2018 to February were enrolled in this study .the clinical data ,such as baseline demographic data ,laboratory test and pathological finding of all cases were collected pleural fluid and blood samples were collected at the time of diagnosis before therapy with tuberculosis drug .pleural effusion was centrifuged at 3000 g for 15 min . supernatants were aliquoted and stored at -80 degree until the cytokines concentration were measured . serum samples were cryo-preserved at -80 degree until use .all samples were solution at room temperature 1 hour before use . the levels of IL-27, IP-10, YKL-40 in serum and pleural effusion were measured by ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay
 
Result:
 
A total of 30 adult patients with pleural effusion were enrolled in this study, including 24 males and 6 females. Twenty-one in tuberculous pleural effusion group, nine in tumorous pleural effusion group

 
1、From the age distribution, there were significant differences among the two groups (P=0.034), among which the group was older than the tuberculosis group.
2、In biochemical examination, the levels of ALT, S/L and eGF4-EPI in two
groups were significantly different (P values were 0.025, 0.017, 0.045 respectively). The ALT level in tumor group was significantly lower than that in tuberculosis group . The S/L level in tuberculosis group was lower than that in tumor group .  The eGF4-EPI in tuberculosis group was higher 。.
3、There were significant differences in the distribution of CEA, ADA and TPROT levels among the two groups (P values were 0.006, 0.004, 0.03 respectively, all < 0.05). By comparison, CEA in cancer group was significantly higher than that in tuberculosis group, ADA in tuberculosis group was higher than that in cancer group, The distribution of CEA and CFRA21-1 in serum tumor markers was significantly different among the two groups. By comparison, CEA in tuberculosis group was lower than that in tumor group , CFRA21-1 in tuberculosis group was significantly lower than that in tumor group.
4、The distribution of serum IP-10, IP-10 in pleural effusion and IL-27 in pleural
effusion was significantly different among the three cytokines (P < 0.001, 0.021 and 0.024, respectively). By comparison, IP-10 in pleural effusion of tuberculosis group was higher than that of tumor group, and IP-10 in serum of tuberculosis group was significantly higher than that of tumor . IL-27 in pleural  effusion  of tuberculosis group was higher than that of tumor group.
5、When differentiating benign and malignant pleural effusion, the ROC  curve,
IP-10, IP-10 and IL-27 of pleural effusion were determined by serum, pleural effusion and pleural effusion serum ratio of three cytokines (P < 0.05). The diagnostic value of IP-10, IP-10 of pleural effusion and IL-27 of pleural effusion was statistically significant (P < 0.05). The concentration of Youden index was the diagnostic threshold, IP-10 and IP-10 of pleural effusion. The diagnostic thresholds of pleural effusion /serum ratio and IL-27 in pleural effusion were <2146.65Pg/ml, <1.639   and
<465.59Pg/ml, respectively. AUC was 0.855, 0.731 and 0.737, respectively. The diagnostic value of CEA and IP-10 in pleural effusion was significantly higher than that of YKL-40 and IL-27. Among the serum tumor markers, the diagnostic value of serum CFRA21-1 and CEA was higher than that of SCC, NSE, IP-10, YKL-40 and

 
IL-27. The diagnostic value of pleural effusion/serum ratio of CEA was significantly higher than that of three cytokines.
6、When  differentiating  tuberculous  pleural  effusion  from  malignant pleural
effusion, ROC curves of serum, pleural effusion and pleural effusion serum ratio of three cytokines were made to diagnose benign and malignant pleural effusion. The diagnostic values of IP-10, IP-10 and IL-27 in pleural effusion were statistically significant  (P<0.05).  The  diagnostic  threshold  of  IP-10  in  pleural  effusion    was
<2146.65Pg/ml, sensitivity was 100%, specificity was 90.48%, AUC was 0.921 > 0.9; the diagnostic threshold of IP-10 in pleural effusion/serum was <1.639, sensitivity was 88.89%, specificity was 57.14%, AUC was 0.698; and the diagnostic threshold of IP-10 in pleural effusion was <1.639, sensitivity was 88.89%, specificity was 57.14%, AUC was 0.698. The diagnostic threshold was < 775.80Pg/ml, the sensitivity was 77.78%, the specificity was 71.43%, and the AUC was 0.762 > 0.7. The diagnostic value of CEA and IP-10 in pleural effusion was significantly higher than that of IL-27 and YKL-40. Among the serum tumor markers, the diagnostic value of serum CFRA21-1 and CEA was higher than that of SCC, NSE, IP-10, YKL-40 and IL-27. There was no significant difference in the diagnostic value of CEA and the ratio of pleural effusion to serum of three cytokines.
7、When identifying benign and malignant pleural effusion, the best   combined
diagnostic method of serum tumor markers and cytokines is CFRA21-1 and IL-27 in series. When they are detected in series, the sensitivity reaches 87.5% and the specificity reaches 85.0%. When they are parallel, the sensitivity increases to 100%, but the specificity is 10%. The best method of combined detection of tumor markers and cytokines in pleural effusion was CEA and IP-10. When they were parallel, the sensitivity and specificity reached 100% and 89.47%. When they were in series, the specificity and sensitivity were 100% and 62.5%. When differentiating tuberculosis from malignant pleural effusion, the best method of combined diagnosis of serum tumor markers and cytokines was SCC and IL-27, which were  parallel.  The sensitivity and specificity were 77.78% and 79.17% respectively. When they are parallel, the sensitivity is 100%, but the specificity is 22%. The best method of combined detection of tumor markers and cytokines in pleural effusion was CEA and IP-10. When they were parallel, the sensitivity and specificity were 100% and 78.26%,

 
respectively. When they were in series, the specificity and sensitivity were 100% and 62.5%.
8、In the multivariate logistic regression equation, the forward method was used
to screen out the independent influencing factor for the diagnosis of malignant pleural effusion, which was serum CEA. There were no three cytokines to be tested, so there was no combined predictor.
 
Conclusion
 
1. The levels of Th1 cytokines were significantly increased in pleural effusion and serum, and the expression levels of the three cytokines were  significantly different in pleural effusion. The inflammatory response in the pleural space is different in malignant tumors and tuberculosis. Th1 immune response is the main immune response in pulmonary tuberculosis pleural effusion, while Th2 immune response is the main immune response in malignant pleural effusion.
2. The detection of IL-27, IP-10 and YKL-40 in pleural effusion and serum is helpful to distinguish tuberculous pleurisy from malignant pleural effusion, and the level of IP-10 in pleural effusion is the best indicator to distinguish tuberculous pleurisy from malignant pleural effusion.
3. Combined measure and analysis of multiple cytokines can improve the diagnostic efficacy of etiology. The combined detection and analysis of IL-27 and IP-10 is the best diagnostic method for benign pleural effusion, and the combined detection and analysis of CEA, NSE and SCC is the best diagnostic method for malignant pleural effusion
 
 
Keywords: IL-27; IP-10; YKL-40; Pleural fluid; Blood Serum; Tumor Marker; Diagnosis.
 
 
 


 

第一章 前言

 
胸腔积液(PleuralEffusion,PE)是一种常见的临床问题。所有引起胸腔积液的疾病中,心力衰竭(HeartFailure,HF),恶性肿瘤,肺炎和肺结核
(Tuberculosis,TB)占四分之三[1]。寻找PE的原因的方法,大多数是通过胸腔穿刺术获得胸水,然后对胸水进行成分分析。不幸的是,许多PF分析缺乏足够的敏感性或特异性,大多数需要侵入性操作进行确诊,如闭合性胸膜活检和胸腔镜检查[2]。测量胸水中的一些指标用于鉴定胸水来源于肿瘤,心力衰竭或者是结核[3]。目前的综述简要总结了当前实践中可用于PE的传统的和非侵入性方法的主要方面,特别强调恶性病因学。细胞因子可以控制体内免疫反应,细胞因子的变化在胸膜疾病中很常见[4]。细胞因子作为调节胸膜腔免疫和病理生理过程的重要因子,也是胸腔积液产生、吸收的主要影响因素。
胸膜炎导致胸腔积液的最常见病因是结核性胸腔积液,近年来,人们逐渐关注和重视细胞因子的作用,研究表明,多种细胞因子参与结核分枝杆菌感染的病理生理过程。所有细胞因子组成网络,Th1细胞因子可以增强根除结核分枝杆菌的能力激活单核巨噬细胞,使其作为Th1细胞因子的作用。Th2细胞因子抑制保护性免疫力,减少根除结核分枝杆菌。因此,Th1/Th2细胞因子平衡是抗结核分枝杆菌感染的有效保证。如果平衡被破坏,结核病就会恶化加重。此外,一些促炎细胞因子也会影响结核分枝杆菌感染的免疫病理生理过程,它们可能导致组织病变和全身症状或形成空洞。研究表明,细胞因子与肿瘤的发生、发展密切相关,例如,体内白细胞介素-27可促进浆细胞瘤和骨髓瘤细胞的生长,大多数细胞因子具有抗肿瘤的生物活性。Light’s的标准是最常用的参数之间的区别,可以分类渗出性和漏出性胸腔积液,因为它是一个非常有效的评判标准,诊断准确率为93%-96%。恶性肿瘤引起的胸腔积液也是渗出性胸腔积液的常见原因,并且对它们进行及时和有效的诊断经常引起临床的挑战,因为胸腔积液细胞学检查仅为61%左右为阳性。可能需要更多的侵入性手术,如胸廓切开术或胸腔镜检查用来明确诊断。因此,需要花费更高的代价和造成患者更多的痛苦。
IL-27:白细胞介素-27(Interleukin-27,IL-27)于2002年首次被发现,是
IL-12细胞因子家族的新成员,属于Th1型细胞因子[5]。它是一种异二聚体,由

 
p28和EBI3亚基组成,与IL-12的p35和p40亚基结构相似[6]。IL-27主要由活化的抗原呈递细胞(anti-gen-presentingcells,APCs)分泌,如巨噬细胞和树突状细胞(Dendriticcells,DCs)。IL-27的受体包含两个单元:IL-27Rαgp130。这两个亚基对于激活Janus激酶(Jak)和转录因子都是必不可少的[5]。尤其,stat1和stat3是介导IL-27效应的主要因子[8]。IL-27可介导Th1细胞的分化和增殖,IL-27通过激活CD8+细胞毒性T淋巴细胞、自然杀伤细胞(NKT细胞)和抗血管生成因子,具有较强的抗肿瘤活性[9]。
然而,IL-27受体信号被证明对Th1、Th2和Th17炎症反应有拮抗作用,而对Tr1细胞反应有激动作用。有临床前研究表明,IL-27可改善自身免疫性疾病的症状[10-11]。
IP-10:又名γ-干扰素诱导蛋白10,也被称为CXCL10,属于Th1型细胞因子。是一种由固有免疫和适应性免疫诱导,并主要由抗原提呈细胞所表达的趋化因子。在适应性免疫应答过程中,其分泌主要由T细胞来源的IFN-γ驱动[12].有报道称,IP-10水平高于IFN-γ水平,提示IP-10可作为结核病和丙型肝炎病毒(HCV)等传染病的诊断标志物[13]。在HIV感染患者和儿童结核病的诊断中,IP-10反应比IFN-γ更强[14]。IFN-γ和脂肪酶可诱导多种细胞表达IP-10。与其它CXC趋化因子相比,IP-10对中性粒细胞没有趋化活性。IP-10抑制骨髓集落形成和血管生成,它还可以刺激NK细胞和T细胞的迁移,调节T细胞的成熟及调控粘附分子的表达。IP-10的表达与HIV感染相关,它能促进HIV-1感染者脑脊液腔内活化T细胞的聚集,逆转录病毒转激活剂HIV-1Tat是星形胶质细胞IP-10表达的强诱导剂。
YKL-40:又名人类软骨糖蛋白-39(HCgp39),是一种主要由巨噬细胞分泌的炎症和恶性肿瘤标志物[15]。它是一种糖蛋白,是人骨肉瘤细胞系体外分泌的蛋白,根据其nh2端氨基酸酪氨酸(Y)、赖氨酸(K)、亮氨酸(L)和分子量为40kda而命名。这种糖蛋白在迅速增殖和分化的组织中高度表达[16]。YKL-40最初被评估为炎症标志物,目前被用于研究支气管哮喘、慢性阻塞性肺病(COPD)和类风湿关节炎的恶化[17-18]。由于该糖蛋白在乳腺癌、结直肠癌、骨肉瘤、多形性胶质母细胞瘤等实体肿瘤中也有过表达。实验评估其作为肿瘤标志物的作用,一个重要的观察结果是血清YKL-40水平越高,生存期越短,因此该肿瘤标志物具有预后价值。然而,这种新的肿瘤标志物缺乏器官特异性[19]。由于在实体肿瘤

 
中发现的血清YKL-40升高可以外推到恶性胸腔积液。有学者对不同类型胸腔积液的血清和胸膜液YKL-40进行了比较研究,并探讨了该肿瘤标志物对恶性胸腔积液的诊断价值。由于这些研究的结果存在相互矛盾之处,因此,对于该标志物在恶性胸腔积液诊断中的应用还没有明确的结论[20-21]。
YKL-40具有几丁质蛋白生长因子类的生物活性类,几丁质样蛋白(CLPs)通过激活MAPK和AKT通路参与调控细胞生长和增殖。YKL-40是目前研究最多的几丁质样蛋白(CLP),通过介导AKT通路诱导滑膜细胞和皮肤成纤维细胞增殖[22]。YKL-40可抑制IFN-γ的表达,与IL-13的受体IL-13Ra2具有高度亲和力,调控肿瘤细胞的增殖,属于Th2型细胞因子的范畴[7]。它还被报道通过激活细胞外信号调节激酶,丝裂原激活蛋白激酶(ERK-MAPK通路)[23],促进HEK-293和U-373MG细胞的增殖[24],YKL-40表达水平升高与大肠癌上皮细胞增殖有关。此外,YKL-40被证实激活AKT/erk介导的通路,与胆管癌预后不良有关[25]。
YKL-39可激活人胶质瘤U87MG细胞中的ERK1/2磷酸化[26]。YKL-40激活ERK1/2磷酸化导致细胞增殖,而YKL-39激活ERK1/2磷酸化抑制细胞有丝分裂和增殖。这两种蛋白对MAPK信号的调控相反,可能对肿瘤的进展产生明显的影响。Areshkov等人使用的YKL-39蛋白来自于细菌源,是目前仅有的表明YKL-39对细胞增殖负作用的报道[27]。因此,需要用哺乳动物来源的YKL-39进一步研究来证实这一观察结果。此外,YKL-39也被证明是软骨细胞的生长因子。综上所述,这些研究均表明几丁质样蛋白(CLP)参与了类似于生长因子的细胞增殖调控。
本研究的目的:通过测定胸腔积液和血清中IL-27、YKL-40、IP-10三种细胞因子,并与患者同期的其他生物标志物相关比较,探讨各细胞因子单独和联合检测对良恶性胸腔积液的诊断和鉴别诊断价值。了解良恶性胸腔积液局部Th1和Th2免疫应答及Th1/Th2平衡状况,进一步探索胸腔积液患者胸腔局部免疫发病机制,为胸腔积液的免疫治疗提供新的理论依据,为良恶性胸腔积液的靶向干预探讨新的方法。

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