深入探討甲胎蛋白（AFP）及其在肝細(xì)胞癌（HCC）中的應(yīng)用

1.AFP概述

甲胎蛋白（AFP）是一種糖蛋白，它在人類早期胚胎發(fā)育和維持妊娠期間免疫平衡方面扮演著至關(guān)重要的角色。該蛋白主要分為AFP-L1、AFP-L2和AFP-L3三種亞型，這些亞型各自具有不同的凝集素結(jié)合能力，并且在各種病理狀態(tài)下，它們的數(shù)量會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。

2.AFP的生化結(jié)構(gòu)

AFP的分子量約為70 kDa，由一條包含590個(gè)氨基酸殘基的單肽鏈構(gòu)成，并通過15個(gè)二硫鍵（S-S）橋保持其穩(wěn)定性。AFP含有三個(gè)結(jié)構(gòu)域：I、II和III，每個(gè)結(jié)構(gòu)域大約由195個(gè)氨基酸殘基組成，這些結(jié)構(gòu)域在人類、大鼠、小鼠和牛中高度保守。

AFP獨(dú)特的結(jié)構(gòu)賦予其高度的構(gòu)象穩(wěn)定性，使其能夠在廣泛的pH范圍（4.5-10.5）、低于70°C的溫度、尿素濃度低于7.5 M以及鹽酸胍濃度低于2.0 M的條件下，依然保持其天然結(jié)構(gòu)。在臨床應(yīng)用中，這種穩(wěn)定性對(duì)于確保AFP在運(yùn)輸或儲(chǔ)存過程中的完整性至關(guān)重要。

3.AFP的生理功能

在免疫調(diào)節(jié)方面，AFP扮演著重要的角色，特別是在維持妊娠期間的免疫平衡上，它通過抑制母體的免疫反應(yīng)來有效防止對(duì)胎兒的排斥。到了妊娠的第12周左右，隨著卵黃囊的退化，胎兒肝臟成為AFP產(chǎn)生的主要部位。出生后，控制AFP的調(diào)節(jié)機(jī)制發(fā)生轉(zhuǎn)變。具體來說，那些在胎兒階段促進(jìn)AFP基因轉(zhuǎn)錄的AFP增強(qiáng)子，通常在出生后會(huì)受到基因啟動(dòng)子的抑制。然而，這些增強(qiáng)子并未停止活動(dòng)，而是轉(zhuǎn)而維持整個(gè)成年期白蛋白基因的轉(zhuǎn)錄。

母體AFP水平受胎兒大小及胎齡的顯著影響，這兩者共同作用于母體和胎兒循環(huán)系統(tǒng)中的AFP濃度。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，母體AFP水平與臍帶動(dòng)脈血及靜脈血中的AFP水平密切相關(guān)。因此，母體AFP水平可被視作胎兒是否存在異常的重要指標(biāo)之一，特別是針對(duì)神經(jīng)管缺陷和唐氏綜合征等疾病的篩查。目前，AFP已被納入產(chǎn)前篩查測(cè)試體系中。

4.AFP的病理功能

AFP作為首個(gè)被確認(rèn)的癌蛋白，常被納入肝細(xì)胞癌（HCC）的篩查策略中。在成人體內(nèi)，AFP的表達(dá)量通常維持在較低水平，一旦其水平升高，可能提示存在某些病理狀態(tài)，如活動(dòng)性肝再生、肝炎或是癌癥等。AFP不僅可由HCC分泌，還可能由其他具有侵襲性的腫瘤，如生殖細(xì)胞瘤、肝母細(xì)胞瘤產(chǎn)生，且這種情況多見于體積較大、分化程度低、伴有血管侵犯的腫瘤。因此，AFP水平在HCC中扮演著重要的預(yù)后指示角色。

4.1免疫抑制作用

在腫瘤學(xué)領(lǐng)域，腫瘤源性AFP（tAFP）對(duì)多種細(xì)胞類型展現(xiàn)出免疫抑制效應(yīng)，這些細(xì)胞包括自然殺傷細(xì)胞、T細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞（DC）。通過作用于這些廣泛的免疫細(xì)胞，tAFP在HCC的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。此外，免疫抑制作用的另一個(gè)潛在機(jī)制涉及調(diào)節(jié)性抑制細(xì)胞作用。AFP并不直接作用于T細(xì)胞，而是通過抑制單核細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，間接影響T細(xì)胞的功能。

4.2免疫逃逸

來自肝癌細(xì)胞的AFP可以通過PI3K/Akt通路觸發(fā)M0巨噬細(xì)胞極化為M2表型，從而阻止吞噬作用。除了促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2表型極化外，AFP還阻礙NK細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞的增殖，幫助肝癌免疫逃逸。此外，AFP與脂質(zhì)元素（如可改變細(xì)胞代謝的多不飽和脂肪酸）的相互作用可影響DC和自然殺傷細(xì)胞的特征、功能和代謝途徑。

4.3促進(jìn)癌細(xì)胞發(fā)展

AFP對(duì)癌細(xì)胞維持其未分化狀態(tài)及傳播能力具有顯著影響。眾多研究顯示，AFP通過一系列機(jī)制在腫瘤發(fā)展過程中扮演重要角色，這些機(jī)制包括抑制細(xì)胞凋亡、加速腫瘤增殖、以及促進(jìn)腫瘤的遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移。AFP可能通過調(diào)控p53/Bax/cytochrome c/caspase-3通路來抑制細(xì)胞凋亡過程。其中，caspase-3信號(hào)級(jí)聯(lián)是AFP抑制肝細(xì)胞癌（HCC）細(xì)胞凋亡的一個(gè)重要途徑。值得注意的是，AFP能夠直接與caspase-3的活性位點(diǎn)結(jié)合，從而阻止其被腫瘤壞死因子相關(guān)的凋亡誘導(dǎo)配體所激活。

AFP促進(jìn)HCC增殖的作用機(jī)制主要涉及激活cAMP/PKA和PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路。細(xì)胞外的AFP與細(xì)胞膜表面的AFP受體相結(jié)合，這一結(jié)合導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)cAMP水平上升，并隨之增強(qiáng)PKA的活性。這一系列反應(yīng)進(jìn)一步觸發(fā)癌基因（例如c-Fos、c-Jun和N-Ras）以及突變型p53和p21蛋白的過度表達(dá)，從而推動(dòng)腫瘤增殖。另一方面，細(xì)胞內(nèi)的AFP與PTEN蛋白結(jié)合激活PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路，導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）的轉(zhuǎn)錄水平上調(diào)。隨后，HIF-1α進(jìn)入細(xì)胞核，與Src、Ras和CXCR4等基因的啟動(dòng)子結(jié)合，誘導(dǎo)HCC細(xì)胞的增殖。

圖1.AFP與HCC相關(guān)的生物學(xué)途徑

縮寫：Ac，乙酰化；AFP，甲胎蛋白；AFPR，AFP受體；ATRA，全反式維甲酸；CBP，CREB結(jié)合蛋白；CXCR4，CXC趨化因子受體4；DR5，死亡受體5；FADD，F(xiàn)as相關(guān)死亡域；FasL，F(xiàn)as配體；HBx，乙型肝炎病毒X蛋白；HIF-1α，缺氧誘導(dǎo)因子1α；HuR，人抗原R；MMP，基質(zhì)金屬蛋白酶；PA，棕櫚酸；RAR，視黃酸受體；SIRT1，sirtuin 1型；TRAIL，腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體；Ub，泛素；UTR，未翻譯區(qū)域。

5.AFP升高的原因

AFP水平的升高可歸因于肝臟原因和非肝臟原因。在肝臟腫瘤條件下，HCC是最為人所熟知的引發(fā)AFP水平升高的原發(fā)性惡性腫瘤。表1還詳細(xì)列舉了非腫瘤性肝臟疾病，如肝硬化、病毒復(fù)制活躍的病毒性肝炎，以及其他肝臟疾病，這些疾病同樣可能導(dǎo)致AFP水平升高。非肝臟因素引起的AFP水平升高，也涵蓋了多種情形，其中包括生殖細(xì)胞腫瘤、胃癌等腫瘤性狀況，以及正常妊娠狀態(tài)、各類胎兒異常和自身免疫性病癥等非腫瘤性狀況。鑒于AFP升高的潛在原因多種多樣，當(dāng)遇到AFP水平上升時(shí)，必須采取詳盡且細(xì)致的鑒別診斷流程。

表1.AFP水平升高的病因

6.AFP在肝細(xì)胞癌（HCC）中的應(yīng)用

6.1檢測(cè)/篩選生物標(biāo)志物

AFP是首個(gè)獲得認(rèn)可的癌胚生物標(biāo)志物，不僅可用于HCC診斷，還可用于區(qū)分原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性肝腫瘤。然而，作為HCC的獨(dú)立生物標(biāo)志物，AFP的局限性顯而易見：大部分早期HCC患者并未表現(xiàn)出AFP水平升高，且在非病毒性HCC病例中，AFP水平通常較低。但值得注意的是，將AFP與超聲檢查相結(jié)合，可以提高早期HCC檢測(cè)的敏感性。盡管美國肝病研究協(xié)會(huì)（AASLD）和亞太肝臟研究協(xié)會(huì)（APASL）推薦AFP用于HCC超聲監(jiān)測(cè)，但歐洲肝臟研究協(xié)會(huì)（EASL）對(duì)此并未給予認(rèn)可。

6.2早期HCC檢測(cè)

在HCC診斷領(lǐng)域的不斷進(jìn)步中，探尋新型生物標(biāo)志物以強(qiáng)化AFP的檢測(cè)精度顯得極為關(guān)鍵。將AFP與其他多種生物標(biāo)志物聯(lián)合應(yīng)用，如AFP-L3%、脫-γ-羧基凝血酶原（DCP）、Glypican-3、GP73、熱休克蛋白90 α、中期因子以及骨橋蛋白不僅提高了AUROC在早期HCC篩查中的效能，而且相較于僅使用AFP檢測(cè)，展現(xiàn)出了更優(yōu)越的性能。

注：AFP-L3是一種AFP變體，主要出現(xiàn)在HCC患體內(nèi)，可特異性結(jié)合Lens culinaris凝集素。它與多項(xiàng)腫瘤晚期特征相關(guān)，包括腫瘤較大、門靜脈侵犯、腫瘤分期和較高的分級(jí)。AFP-L3占總AFP的百分比，稱之為AFP-L3%，已被廣泛研究并視為一種潛在的HCC生物標(biāo)志物。盡管與AFP相比，AFP-L3%在檢測(cè)早期HCC時(shí)展現(xiàn)出了92%的高特異性，但在針對(duì)2期和3期的生物標(biāo)志物研究中，其敏感性相對(duì)較低，僅為34%。

6.3預(yù)后生物標(biāo)志物

AFP已被證明是一個(gè)強(qiáng)大的預(yù)后生物標(biāo)志物，多個(gè)HCC預(yù)后模型證實(shí)了其獨(dú)立的預(yù)后預(yù)測(cè)效能。AFP水平的變化能夠有效地反映腫瘤的進(jìn)展以及對(duì)治療的響應(yīng)情況。具體而言，當(dāng)AFP水平顯著升高，特別是超過9000ng/mL時(shí)，與患者的無病生存期縮短密切相關(guān)，而當(dāng)AFP水平高于14000ng/mL時(shí)，則與總生存期（OS）縮短有關(guān)，這表明高AFP水平可能預(yù)示著疾病晚期階段。目前，MESH系統(tǒng)、臺(tái)北綜合評(píng)分系統(tǒng)以及肝癌意大利計(jì)劃（CLIP）評(píng)分等多個(gè)預(yù)后評(píng)分體系，均將AFP納入預(yù)測(cè)指標(biāo)，用于精確預(yù)測(cè)HCC患者的OS。

6.4肝移植患者選擇及結(jié)局預(yù)測(cè)

AFP在評(píng)估肝移植資格中的作用日益凸顯，為提高患者預(yù)后提供新途徑。聯(lián)合器官共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)顯示，移植前AFP水平可獨(dú)立預(yù)測(cè)HCC復(fù)發(fā)患者生存率。AFP≥500ng/mL者死亡風(fēng)險(xiǎn)較≤20ng/mL者增1.6倍（p<0.001）。此外，紐約癌癥研究院（NYCA）的評(píng)分體系引入了動(dòng)態(tài)的AFP變化率，這一創(chuàng)新性的方法在精確篩選肝移植候選者方面展現(xiàn)出了巨大的潛力。與傳統(tǒng)的靜態(tài)AFP測(cè)量相比，動(dòng)態(tài)的AFP變化率能夠更深入地反映患者的病情變化，從而有助于醫(yī)生做出更為精細(xì)的移植決策。研究表明，基于AFP的預(yù)后模型在預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性方面高于經(jīng)典的Milan標(biāo)準(zhǔn)，為肝移植候選者的選擇提供了一種新的、更為準(zhǔn)確的方法。通過綜合AFP等生物標(biāo)志物信息，我們可以進(jìn)一步優(yōu)化移植候選人分層，這不僅有助于提升移植術(shù)后的患者預(yù)后，還有望促進(jìn)肝病學(xué)資源更加公平、高效的分配。

Metroticket 2.0模型整合AFP數(shù)據(jù)，提升了肝移植后HCC死亡率的預(yù)測(cè)能力。與此同時(shí)，多種結(jié)合AFP的多因素預(yù)測(cè)體系也相繼得到發(fā)展，包括MORAL評(píng)分、nomogram、上海標(biāo)準(zhǔn)、RETREAT及R3-AFP模型等，這些體系共同提供了更為全面和深入的預(yù)后分析視角。此外，AFP-L3與DCP雙重生物標(biāo)志物模型在預(yù)測(cè)肝移植后復(fù)發(fā)方面展現(xiàn)出高預(yù)測(cè)性。前瞻性研究顯示，AFP-L3的比例≥15%，且DCP濃度≥7.5 ng/mL，是早期HCC復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的有力指標(biāo)。

7.總結(jié)

甲胎蛋白（AFP）作為一種重要的生物標(biāo)志物，在肝細(xì)胞癌（HCC）的診斷、預(yù)后和治療中發(fā)揮著重要作用。通過深入研究AFP的結(jié)構(gòu)與功能、調(diào)控機(jī)制以及與其他生物標(biāo)志物的聯(lián)合應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高AFP在HCC中的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化的結(jié)合是推動(dòng)AFP臨床應(yīng)用的關(guān)鍵。未來，隨著研究的不斷深入和技術(shù)的不斷發(fā)展，AFP有望在HCC的診斷和治療中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

Yeo YH, Lee YT, Tseng HR, et al. Alpha-fetoprotein: Past, present, and future. Hepatol Commun[J]. 2024,8(5):e0422.

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