膀胱癌患者尿液和血清中的氧化应激标志物

氧化应激被定义为活性氧的产生和抗氧化能力的不平衡状态，导致生物分子氧化损伤，导致细胞损伤并最终死亡。氧化应激介导多种癌症疾病的发生和发展，包括膀胱癌。我们研究的目的是同时测定同一患者血清和尿液中氧化应激水平的标志物。此外，我们试图评估氧化应激标志物与癌症类型、临床分期和等级之间的关联，以及膀胱癌患者血清和尿液标志物之间的相关性。包括 61 名膀胱癌患者和 50 名健康志愿者作为对照组。我们测定了高级氧化蛋白产物 (AOPP)、Amadori 产物、总抗氧化能力、总氧化状态 (TOS)、氧化状态指数 (OSI) 和丙二醛的血清和尿液水平。我们证实，与健康受试者相比，膀胱癌患者的血清和尿液中几乎所有标志物都升高了。此外，我们没有发现氧化应激标志物水平和肿瘤类型、临床分期和等级的差异。我们注意到血清和尿液生物标志物之间的相关性，特别是 TOS 和 OSI。我们的结果清楚地表明氧化应激参与了膀胱癌的发展。我们证实，与健康受试者相比，膀胱癌患者的血清和尿液中几乎所有标志物都升高了。此外，我们没有发现氧化应激标志物水平和肿瘤类型、临床分期和等级的差异。我们注意到血清和尿液生物标志物之间的相关性，特别是 TOS 和 OSI。我们的结果清楚地表明氧化应激参与了膀胱癌的发展。我们证实，与健康受试者相比，膀胱癌患者的血清和尿液中几乎所有标志物都升高了。此外，我们没有发现氧化应激标志物水平和肿瘤类型、临床分期和等级的差异。我们注意到血清和尿液生物标志物之间的相关性，特别是 TOS 和 OSI。我们的结果清楚地表明氧化应激参与了膀胱癌的发展。

一、简介

膀胱癌是世界上第七大男性最常诊断的癌症，而当考虑到两性时，它下降到十分之一。世界年龄标准（每 100,000 人/年）的发病率为男性 9.5 例，女性 2.4 例 [ 1 ]。关于死亡率，膀胱癌是全球第 13 位最致命的癌症，膀胱癌年龄标准化死亡率（每 100,000 人/年）男性为 3.3，女性为 0.86 [1 ]。不幸的是，新病例的数量继续增加，尤其是在发达国家 [ 2 ]。膀胱癌具有复杂的多因素病理生理学。尿路上皮细胞癌的发展涉及许多危险因素 [ 3 , 4]. 膀胱癌最重要的因素包括主动吸烟和被动吸烟，约占病例的50%[ 5 ]。此外，膀胱癌的第二大危险因素是职业接触芳香族化合物，如芳香胺或多环芳烃 [ 6 ]。放疗是增加接受外照射放疗或近距离放疗患者患膀胱癌风险的另一个因素 [ 7 ]。越来越多的人提到代谢紊乱是膀胱癌发展的重要危险因素 [ 8]. 在一项大型前瞻性研究中，代谢综合征和癌症项目、Me-Can 2.0 和代谢异常，尤其是血压升高和甘油三酯升高，与男性患膀胱癌的风险增加有关 [9 ]。越来越多的证据表明，遗传因素和家族关联可能会影响膀胱癌的发病率。膀胱癌的全基因组关联研究确定了几个易感位点 [ 10 ]。然而，膀胱癌的完整发病机制尚不完全清楚。此外，科学报告表明氧化应激参与了膀胱癌的发病机制 [ 11]]. 一方面，作为正常副产物产生的低到中等水平的活性氧 (ROS) 是多种细胞功能所必需的，但另一方面，ROS 的过量产生会促进促肿瘤信号传导，从而促进癌细胞增殖、存活和适应缺氧 [ 12 , 13 ] 。此外，高浓度的 ROS 会对所有类型的细胞和细胞外大分子造成不可逆转的损害，包括导致突变的 DNA [ 14 ]。此外，ROS 敏感信号通路在许多类型的癌症中增加，它们参与细胞生长、存活、增殖、分化、生化过程和炎症[ 15、16 ]]. 一些报告描述了膀胱癌中氧化应激标志物的水平；然而，分析这些标志物水平与临床分期和肿瘤分级之间关系的报道并不多。

TURBT 是原发性膀胱肿瘤的标准治疗方法。TURBT 的目的是实现组织病理学诊断和分期，这需要在切除标本中包含膀胱肌肉。根据TNM（Tumor, Node, Metastasis）分类局限于粘膜和侵犯固有层的肿瘤分别分为Ta期和T1期。局限于粘膜的扁平、高级别肿瘤被归类为原位癌 (Tis)。侵犯肌肉或膀胱周围组织的肿瘤分别分类为 T2 或 T3。在T4期，肿瘤侵犯以下任一部位：前列腺间质、精囊、子宫、阴道、盆壁、腹壁。大约 75% 的膀胱癌患者表现为局限于粘膜（Ta、TiS 期）或粘膜下层（T1 期）的疾病。

因此，我们的兴趣集中在与健康对照相比膀胱癌患者的氧化应激标志物水平，以及标志物与癌症临床分类的关联。我们的单中心横断面研究旨在平行测定同一患者血清和尿液中以下标志物的水平：高级氧化蛋白产物 (AOPP)、Amadori 产物、总抗氧化能力 (TAC)、总氧化状态 ( TOS)、氧化状态指数 (OSI) 和丙二醛 (MDA)。最后，我们试图评估膀胱癌患者血清和尿液标志物之间的相关性。据我们所知，这是第一项同时显示同一患者血清和尿液中氧化应激标志物水平的研究。

3. 结果

在这项研究中，16 名女性和 45 名男性膀胱癌参与者被纳入。同时，9名健康女性和41名男性被纳入对照组。表格1介绍研究参与者的人口统计学和临床实验室结果。

表格1注册时的参与者人口统计 *。

* BMI—体重指数，WBC—白细胞，LYM—淋巴细胞，MONO—单核细胞，NEU—中性粒细胞，EOS—嗜酸性粒细胞，BASO—嗜碱性粒细胞，INR—国际标准化比值，APTT—活化部分凝血活酶时间，TNM—分类恶性肿瘤（Tumor, Node, Metastasis）：Ta——非浸润性乳头状肿瘤；T1——肿瘤浸润上皮下结缔组织；T2——肿瘤侵犯膀胱壁肌层；TiS——尿路上皮原位癌；G1——低等级，G2——中等等级，G3——高等级。

膀胱癌患者比对照组年龄大，但两组之间的年龄范围相似。研究组之间的 BMI 相似。除了淋巴细胞和嗜酸性粒细胞百分比下降外，膀胱癌组和健康受试者的临床实验室结果没有差异 ( p < 0.001)。研究组具有相似的凝血指数。患者和健康对照之间的血清肌酐、葡萄糖和钾水平没有差异。膀胱癌患者血清尿素水平升高（p< 0.05)。超过一半的研究组由非浸润性膀胱癌患者组成。近 40% 的患者被诊断出患有浸润性膀胱癌。三名患者被诊断为尿路上皮原位癌。TNM 分期系统用于对癌症扩散的程度进行分类。在此基础上，患者被分为四个亚组。在研究参与者中，36 人观察到 Ta 肿瘤，14 人观察到 T1 肿瘤，8 人观察到 T2 肿瘤，而 3 例患有 TiS 肿瘤。此外，我们使用 G 标度来评估细胞分化。在近 40% 的患者中观察到定义为低等级的 G1 肿瘤，在 41% 的患者中观察到 G2 肿瘤（中等等级），而在近 15% 的参与者中观察到 G3 肿瘤（高等级）。

图 2,图 3,图 4和图 5目前膀胱癌患者和健康对照者的氧化应激标志物水平。在我们的研究中，我们注意到血清中 AOPP 的统计水平升高，这是最常估计的蛋白质氧化修饰标志物之一（252.63 ± 67.59 对比 215 ± 53.43 nmol/mg 蛋白质，p = 0.014，图 2A) 和尿液（29.47 ± 12.87 对比 14.03 ± 2.98 μmol/mmol 肌酐，p < 0.001，图 2B) 膀胱癌患者与对照组的比较。另一方面，另一种蛋白质修饰 Amadori 产品在患者和健康参与者的血清中处于相似的水平（图 2C）。然而，与对照组相比，癌症患者尿液中 Amadori 产品的浓度显着增加（p = 0.023，图 2D).

TOS 通常用于估计机体的整体氧化状态，而 OSI 是 TOS 与 TAC 的比值，可能是更精确的氧化应激指标。TOS 和 OSI 结果显示在图 4.与健康对照者相比，膀胱癌患者的血清和尿液中的 TOS 均显着升高（p < 0.001，图 4一个，乙）。同样，与对照组相比，膀胱癌组的 OSI 显着更高（p < 0.005，图 4光盘）。MDA属于评估脂质过氧化的主要生物标志物。血清和尿液中 MDA 的浓度显示在图 5.两种血清中的 MDA 在统计学上均升高（3.85 ± 0.78 对比 3.45 ± 0.42 μmol/L，p = 0.006，图 5A) 和尿液（1.12 ± 0.47 对比 0.89 ± 0.23 μmol/L，p = 0.019，图 5B) 膀胱癌患者与健康对照者的比较。

表 2显示膀胱癌患者氧化应激标志物的差异，这取决于癌症的类型。我们发现所研究的癌症类型之间的血清和尿液生物标志物水平没有差异。

表 2膀胱癌参与者的氧化应激标志物取决于癌症类型*。

* AOPP——高级氧化蛋白产物，FRAP——通过 FRAP 测量的总抗氧化能力，ABTS——通过 ABTS •测量的总抗氧化能力，TOS——总氧化状态，OSI——氧化状态指数，MDA——丙二醛。

表3根据 TNM 分类显示生物标志物的水平。与 Ta 患者相比，T2 患者血清的 TOS 显着增加 ( p = 0.012)。其他参数的水平在研究组之间没有统计学差异。

表3膀胱癌参与者的氧化应激标志物取决于 TNM 分类 *。

* AOPP—高级氧化蛋白产物，FRAP—FRAP 测量的总抗氧化能力，ABTS—ABTS •测量的总抗氧化能力，TOS—总氧化状态，OSI—氧化状态指数，MDA—丙二醛；Ta——非浸润性乳头状肿瘤；T1 = 肿瘤侵袭性上皮下结缔组织；T2——肿瘤侵犯膀胱壁肌层；TiS——尿路上皮原位癌。

表 4根据肿瘤的分级显示生物标志物的水平。我们发现通过 FRAP 方法测量的尿液 TAC 在 G1 和 G3 组之间存在统计学差异 ( p = 0.018)。根据肿瘤分类划分的受试者之间其他标志物的水平没有统计学差异。

表 4

膀胱癌参与者的氧化应激标志物取决于癌症分级 *。

* AOPP——高级氧化蛋白产物，FRAP——FRAP测定的总抗氧化能力，ABTS——ABTS•测定的总抗氧化能力，TOS——总氧化状态，OSI——氧化状态指数，MDA——丙二醛；G1——低等级，G2——中等等级，G3——高等级。

最后，我们试图评估血清标志物是否与尿液标志物相关。表 5显示了膀胱癌患者血清和尿液中氧化应激标志物之间的相关系数和p值。

表 5血清和尿液中氧化应激参数之间的Spearman 等级相关系数和p值 *。

* AOPP——高级氧化蛋白产物，FRAP——通过 FRAP 测量的总抗氧化能力，ABTS——通过 ABTS •测量的总抗氧化能力，TOS——总氧化状态，OSI——氧化状态指数，MDA——丙二醛。

我们发现血清 AOPP 和尿 AOPP 呈弱显着正相关。此外，血清中 FRAP 测量的 TAC 与尿液中 FRAP 测量的 TAC 相关。此外，血清 TOS 与通过 FRAP 和 ABTS 测量的尿液 TAC •呈负相关，而与尿液 TOS、OSI 和 MDA 呈正相关。同样，血清 OSI 与通过 FRAP 和 ABTS 测量的尿液 TAC •呈负相关，而与尿液 TOS 和 OSI • 呈正相关。有趣的是，尿液氧化应激标志物与血清 Amadori 产物、通过 ABTS •测量的 TAC和 MDA之间没有相关性。

4。讨论

氧化应激在泌尿生殖系统癌症的复杂病理生理学中的影响已被接受 [29、30、31 ]，其中炎症和氧化途径发挥了重要作用。此外，许多化合物（如烟草烟雾或其他环境化学物质）的代谢在某些条件下会导致 ROS 形成 [ 32 ]。如果身体暴露于大量或长期作用的外源性 ROS 生成物质，细胞结构和过程可能会受损，导致严重的疾病，随后可能引发肿瘤发生[ 33、34 ]]. ROS 通过实验诱导核元件 1 编码蛋白表达的长散布表达并促进膀胱癌细胞的迁移 [ 35 ]。使用氧化应激生物标志物和氧化应激相关基因特征来指导治疗决策以及免疫疗法的发展可能会使患者受益 [ 36 ]。此外，ROS 的增加可能与癌细胞微环境的受损有关 [ 37 ]。

该研究的主要目的是调查不同肿瘤类型、阶段和级别的膀胱癌中血清和尿液氧化应激标志物水平的差异。

我们研究的主要发现是与对照组相比，膀胱癌血清和尿液中氧化应激标志物水平升高和抗氧化能力降低。此外，我们没有观察到氧化应激标志物水平与肿瘤类型、临床分期和分级之间的关联。

在我们的研究中，属于蛋白质氧化标志物的 AOPP 在膀胱癌的血清和尿液中显着升高。在 Sawicka 等人的研究中，膀胱癌研究组的 AOPP 值显着高于对照组（279.96 ± 246.86 对比 119.26 ± 53.24 μmol/L，p < 0.01）。[ 38 ]。同样，膀胱癌患者的其他蛋白质损伤标志物——蛋白质羰基更高，而硫醇基明显低于健康对照组[ 39、40、41]. 据我们所知，我们对 Amadori 产品的研究是第一个报告膀胱癌血清和尿液水平的研究。在糖化过程中形成的 Amadori 产物会产生 ROS，例如超氧阴离子 [ 42 ]。在目前的研究中，Amadori 产品的水平在膀胱癌患者的血清和尿液中升高。

在我们的研究中，与对照组相比，膀胱癌患者血清和尿液中以中和自由基的能力表示的 TAC 均有所降低。由自由基 DPPH •和 ABTS •确定的膀胱癌患者血浆抗氧化能力降低的类似结果先前已有描述 [ 38 , 40 , 43 ]。

血清和尿液氧化应激参数检测显示，膀胱癌患者组TOS和OSI值较高；先前在参考文献中观察到类似的结果。[ 44 ]。TOS 水平升高可能与抗氧化酶活性降低和黄嘌呤氧化酶活性升高有关，后者参与膀胱癌中 ROS 的生成 [41 , 45 ]。此外，谷胱甘肽过氧化物酶属于抗氧化酶类，可显着增加膀胱癌的发病风险，并可能进一步影响膀胱癌的病情[ 46 ]。

MDA 是自由基对膜脂肪酸进行脂质过氧化反应的主要醛终产物 [ 47 ]。我们发现膀胱癌患者的血清和尿液中 MDA 水平升高。同样，与最近发表的研究中的对照组相比，癌症患者血浆样本中的MDA 甚至高出三倍 [ 38、40、43 ] 。与对照组相比，膀胱癌患者的尿液 MDA 也有所升高（9.54 ± 8.65 对比 6.76 ± 5.83 μmol/g 肌酐，p < 0.05）[ 48]. 此外，研究发现其他脂质过氧化标志物在膀胱癌组织中增加，例如 4-羟基壬烯醛，这表明脂质（包括膜磷脂）与蛋白质一起是膀胱上皮细胞中 ROS 的主要靶标 [ 35 ] .

我们研究的参与者中有三种癌症。我们没有观察到研究组之间氧化应激生物标志物水平的任何统计差异。因此，氧化应激的严重程度似乎与癌症的类型无关。

我们研究的下一步是根据癌症的临床分期确定氧化应激的标志物。除 TOS 外，我们没有观察到受检标记物水平因癌症临床分期而异的任何统计差异。但与T1、T2、TiS阶段相比，Ta阶段AOPP浓度有所降低，但差异无统计学意义。与我们的结果相反，与 Ta 和 T1 阶段相比，T2 阶段的 AOPP 浓度降低（151.9 对 252 和 258.1 μmol/L）[ 38 ]。

在 Sawicka 等人的研究中，与对照组相比，所有阶段患者的 MDA 血清浓度均显着增加。[ 38 ]。然而，与我们的研究类似，在 Ta、T1 和 T2 阶段之间的中位 MDA 水平没有观察到差异。另一方面，T1 和 T2-T4 组的 MDA 水平明显高于 Ta 组的 MDA 水平。然而，在 T1 和 T2-T4 组之间的 MDA 水平没有观察到显着差异 [ 49 ]。与我们的结果相反，具有更大进展潜力的膀胱癌侵袭性更强的阶段 (T2-T4) 与酶抗氧化活性增加和非酶抗氧化能力降低有关 [ 50]. 在某些情况下，尤其是在早期阶段，癌细胞可以通过增加其抗氧化系统来适应内在氧化应激或药物诱导的氧化应激 [ 51 ]。

关于研究参与者根据肿瘤等级的分布，我们没有发现除尿液 TAC 之外的任何差异，与 G1 组相比，G3 组的尿液 TAC 有所降低。我们没有观察到氧化应激标志物的浓度随着临床肿瘤分级的增加而增加。有趣的是，在最近的研究中，AOPP 浓度的降低伴随着癌症分级的增加 [ 38 ]。

我们没有发现研究组之间的 MDA 水平除以癌症的临床分级存在统计学差异。然而，与 G1 相比，G2 和 G3 组的 MDA 升高 [ 38 ]。然而，与我们的结果相反，最近的一项研究显示 TaG1 等级和 T1G2 等级之间存在显着差异，这表明膀胱癌的发展程度与氧化应激水平之间呈正相关 [40 ]。在我们的研究中，各组之间标记物水平没有显着差异可能是由于参与者人数较少。

最后，我们测试了氧化应激的血清和尿液标志物之间的相关性。我们发现了几种相关性，尤其是血清 TOS 和 OSI 与尿液 TAC、TOS 和 OSI 之间的相关性。与血清水平相比，尿液生物标志物水平代表了较长时间内氧化还原平衡的综合指标 [ 52 ]。

氧化应激的调节是参与肿瘤发展的重要机制，也是抗癌治疗有效性的重要机制。ROS 可能以浓度依赖性方式诱导几种不同的细胞或分子靶标，例如生长抑制、细胞分裂和死亡，这表明治疗膀胱癌的新治疗方法 [53 ]。

分子生物标志物，例如当前研究中采用的那些，是一种新兴且有前途的工具。然而，需要进行前瞻性验证研究，以便在膀胱癌患者的日常临床实践中采用可靠的预后标志物 [ 54 ]。此外，一些研究表明，高凝状态、炎症和营养不良会促进不同肿瘤的发生、发展、复发和转移，并与较差的术后过程和较差的肿瘤学结果相关[ 55、56、57、58]. 最近的研究结果表明，控制营养状况评分和术前白蛋白与纤维蛋白原的比率可能是接受根治性膀胱切除术治疗的膀胱癌患者的预后价值 [ 55 , 57 ]。

然而，这项研究有一些应该提到的局限性。首先，该研究是一项单中心研究，参与者数量有限，尤其是尿路上皮原位癌患者。对照组年龄稍小。此外，我们没有测量血清和尿液中的抗氧化水平。我们的研究也有优势——一组在临床上具有良好特征的患者，同时评估了血清和尿液中的氧化应激标志物。而且，迄今为止关于膀胱癌患者尿液中氧化应激标志物测定的报道并不多。

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5。结论

总之，我们的研究表明，与健康人相比，膀胱癌患者的氧化应激标志物水平显着增加，血清和尿液减少。然而，我们观察到氧化应激标志物水平几乎没有差异，具体取决于癌症类型、临床分期和等级。此外，在血清和尿液中评估的生物标志物，尤其是 TOS 和 OSI，彼此相关。总之，我们的结果表明氧化应激参与了膀胱癌的发展。然而，在氧化应激的生化标志物在膀胱癌进展评估中找到临床应用之前，应该在更多的参与者中研究氧化应激对肿瘤进展的贡献。从临床角度来看。

Galiniak S, Mołoń M, Biesiadecki M, Mokrzyńska A, Balawender K. Oxidative Stress Markers in Urine and Serum of Patients with Bladder Cancer. Antioxidants (Basel). 2023 Jan 26;12(2):277. doi: 10.3390/antiox12020277. PMID: 36829836; PMCID: PMC9952604.

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