术前血清GDF-8、TTF-1水平与腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的关系

Association of preoperative serum GDF-8 and TTF-1 levels with recurrence and metastasis after laparoscopic radical resection for colorectal cancer

摘要

目的 探讨术前血清生长分化因子-8（GDF-8）、甲状腺转录因子-1（TTF-1）水平与腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的关系。 方法 选取2022年10月—2024年10月于邢台医学院第二附属医院接受腹腔镜根治术的128例结直肠癌患者。根据术后12个月内复发转移情况将患者分为复发转移组（34例）和无复发转移组（94例）。比较两组血清GDF-8、TTF-1水平。绘制受试者工作特征（ROC）曲线评估预测价值；进行单因素分析，并通过多因素逐步Logistic回归模型分析腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的影响因素。 结果 复发转移组术前、术后GDF-8、TTF-1水平均高于无复发转移组；两组术后GDF-8水平均升高（P <0.05），术后TTF-1水平均降低（P <0.05）。ROC曲线结果显示，术前GDF-8联合TTF-1预测腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的曲线下面积为0.904（95% CI：0.873，0.942），高于单独预测。联合预测的敏感性为85.3%（95% CI：0.832，0.873），特异性为86.2%（95% CI：0.842，0.881）。复发转移组年龄≥60岁占比、TNM分期Ⅲ期占比、低分化占比、脉管侵犯率、神经侵犯率和肿瘤直径≥5 cm占比均高于无复发转移组（P <0.05）。多因素逐步Logistic回归分析结果显示，TNM分期Ⅲ期［O^R=3.435（95% CI：1.562，7.553）］、分化程度低［O^R=3.016（95% CI：1.592，5.714）］、肿瘤直径≥5 cm［O^R=2.678（95% CI：1.436，4.994）］、术前GDF-8≥16.83 μg/L［O^R=2.782（95% CI：1.509，5.127）］、术前TTF-1≥15.47 μg/L［O^R=2.759（95% CI：1.428，5.331）］均为腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的危险因素（P <0.05）。 结论 术前血清GDF-8、TTF-1升高与腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移密切相关，且两者联合检测的预测效能较好。

Abstract

Objective To investigate the association of preoperative serum levels of growth differentiation factor-8 (GDF-8) and thyroid transcription factor-1 (TTF-1) with postoperative recurrence and metastasis in patients undergoing laparoscopic radical resection for colorectal cancer. Methods A total of 128 patients with colorectal cancer who underwent laparoscopic radical resection at our hospital between October 2022 and October 2024 were enrolled. Patients were categorized into recurrence/metastasis (n = 34) and non-recurrence/metastasis (n = 94) groups based on postoperative events within 12 months. Serum GDF-8 and TTF-1 levels were compared between groups. Predictive value was assessed via receiver operating characteristic (ROC) curve analysis. Univariable analysis was performed, followed by multivariable stepwise logistic regression analysis to identify factors influencing postoperative recurrence and metastasis in patients undergoing laparoscopic colorectal cancer resection. Results Preoperative and postoperative GDF-8 and TTF-1 levels were significantly higher in the recurrence/metastasis group than in the non-recurrence/metastasis group (P < 0.05). Postoperative GDF-8 levels increased in both groups (P < 0.05), while postoperative TTF-1 levels decreased in both groups (P < 0.05). ROC curve analysis revealed that the AUC of preoperative GDF-8 combined with preoperative TTF-1 in predicting postoperative recurrence and metastasis in colorectal cancer patients undergoing laparoscopic radical resection was 0.904 (95% CI: 0.873, 0.942), higher than that of either individual marker. The combined prediction demonstrated a sensitivity of 85.3% (95% CI: 0.832, 0.873) and a specificity of 86.2% (95% CI: 0.842, 0.881). The proportions of patients aged ≥ 60 years and those with TNM stage III disease, poorly differentiated tumors, lymphovascular invasion, perineural invasion, and tumor diameter ≥ 5 cm were all higher in the recurrence/metastasis group than in the non-recurrence/metastasis group (P < 0.05). Multivariable stepwise logistic regression analysis revealed that TNM stage III disease [O^R = 3.435 (95% CI: 1.562, 7.553) ], poorly-differentiated tumors [O^R = 3.016 (95% CI: 1.592, 5.714) ], tumor diameter ≥ 5 cm [O^R = 2.678 (95% CI: 1.436, 4.994) ], preoperative GDF-8 ≥ 16.83 μg/L [O^R = 2.782 (95% CI: 1.509, 5.127) ], and preoperative TTF-1 ≥ 15.47 μg/L [O^R = 2.759 (95% CI: 1.428, 5.331) ] were all risk factors for postoperative recurrence and metastasis in colorectal cancer patients undergoing laparoscopic radical resection (P < 0.05). Conclusion Elevated preoperative serum GDF-8 and TTF-1 levels are closely associated with postoperative recurrence and metastasis in colorectal cancer patients undergoing laparoscopic radical resection, and combined detection of both markers demonstrates good predictive efficacy.

Graphical abstract

关键词

结直肠癌 / 生长分化因子-8 / 甲状腺转录因子-1 / 腹腔镜结直肠癌根治术 / 复发转移

Key words

colorectal cancer / growth differentiation factor-8 / thyroid transcription factor-1 / laparoscopic radical resection for colorectal cancer / recurrence and metastasis

结直肠癌是具有高发病率和高致死率的消化道恶性肿瘤，典型临床症状包括排便习惯改变、便血及腹部不适等，严重影响患者生活质量^[1]。腹腔镜根治术是结直肠癌标准的根治手段，能够有效切除原发病灶并延缓疾病进展^[2-3]，然而结直肠淋巴引流结构复杂、血供丰富且吻合交通密集，加之肿瘤细胞具有高度侵袭性且容易发生转移，因此即便患者接受手术治疗，仍存在较高的复发与转移风险。相关数据显示，腹腔镜结直肠癌根治术后1年复发率可达20%以上，显著增加患者不良预后的发生风险^[4-5]。因此，探寻高效、可靠的术后复发转移预测生物标志物具有重要意义。生长分化因子-8（growth differentiation factor-8, GDF-8）也称为肌肉生长抑制素，在肌肉发育过程中发挥着关键的调控作用^[6]。相关研究显示，GDF8不仅可促进癌症的发生、发展，而且在细胞上皮间转化中同样发挥重要作用^[7-8]。甲状腺转录因子-1（thyroid transcription factor-1, TTF-1）是一种核蛋白，是NKX2转录因子家族成员之一，亦称作NKX2-1，被视为一种新的原癌基因候选物，对肺癌和甲状腺癌的诊断具有较高的特异性^[9-10]。因此，本研究探究术前血清GDF-8、TTF-1水平与腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的关系。

1 资料与方法

1.1　一般资料

选取2022年10月—2024年10月于邢台医学院第二附属医院接受腹腔镜根治术的128例结直肠癌患者。根据术后12个月内复发或转移情况将患者分为复发转移组（34例）和无复发转移组（94例）。本研究经医院医学伦理委员会批准同意（202406）。

1.2　纳入与排除标准

1.2.1　纳入标准

①确诊为原发性结直肠腺癌^[11]；②TNM分期Ⅰ～Ⅲ期；③年龄≥18岁；④首次接受腹腔镜根治术。

1.2.2　排除标准

①合并其他肿瘤；②患有其他结直肠疾病，如克罗恩病等；③合并凝血功能障碍；④出现心、肝、肾等重要器官功能障碍；⑤妊娠期或哺乳期女性。

1.3　方法

1.3.1　临床资料收集

收集患者年龄、性别、体质量指数（body mass index, BMI）、高血压病史、糖尿病史、肿瘤生长方式、TNM分期、分化程度、病理学类型、脉管是否侵犯、神经是否侵犯、肿瘤部位、肿瘤直径等。

1.3.2　血清GDF-8、TTF-1水平检测

术前及术后次日采集患者空腹静脉血3 mL，3 500 r/min离心30 min，分离血清。采用酶联免疫吸附试验检测血清GDF-8、TTF-1水平，试剂盒分别购自上海钦诚生物科技有限公司、美国Invitrogen公司。

1.3.3　术后复发转移判定

所有结直肠癌患者依据《腹腔镜结直肠癌根治术操作指南（2023版）》^[12]实施腹腔镜根治术。术后随访1年，每3个月门诊随访1次，并复查胸部CT、腹部超声等常规项目。随访时间截至2025年10月或发生肿瘤复发转移事件。肿瘤复发的判定标准为原切除病灶范围内出现新病灶，肿瘤转移则定义为发生远处器官转移病灶，两者均须经影像学或病理学检查确诊^[13]。

1.4　统计学方法

数据分析采用SPSS 26.0统计软件。计数资料以构成比或率（%）表示，比较用χ²检验；计量资料以均数±标准差（x±s）表示，比较用t 检验；绘制受试者工作特征（receiver operating characteristic, ROC）曲线；影响因素分析采用多因素逐步Logistic回归模型。P <0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1　两组手术前后血清GDF-8、TTF-1水平比较

复发转移组与无复发转移组术前、术后GDF-8、TTF-1水平比较，经t 检验，差异均有统计学意义（P <0.05）；复发转移组术前、术后GDF-8、TTF-1水平均高于无复发转移组。复发转移组术前与术后GDF-8、TTF-1水平比较，经t 检验，差异均有统计学意义（t =2.568和8.875，P =0.012和0.000）；无复发转移组术前与术后GDF-8、TTF-1水平比较，经t 检验，差异均有统计学意义（t =4.341和16.420，均P =0.000）；两组术后GDF-8水平均升高，术后TTF-1水平均降低。见表1。

2.2　术前血清GDF-8、TTF-1水平对结直肠癌根治术后复发转移的预测价值

以术后是否复发转移为终点，绘制ROC曲线。结果显示，术前GDF-8联合TTF-1预测腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的曲线下面积（area under the curve, AUC）为0.904（95% CI：0.873，0.942），GDF-8、TTF-1单独预测的AUC分别为0.835（95% CI：0.796，0.865）、0.742（95% CI：0.704，0.783），联合预测AUC高于单独预测。联合预测的敏感性为85.3%（95% CI：0.832，0.873)，特异性为86.2%（95% CI：0.842，0.881）。见表2和图1。

2.3　腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的单因素分析

复发转移组与无复发转移组性别构成、BMI、高血压患病率、糖尿病患病率、肿瘤生长方式构成、病理学类型构成和肿瘤部位构成比较，经t /χ²检验，差异均无统计学意义（P >0.05）。复发转移组与无复发转移组年龄构成、TNM分期构成、分化程度构成、脉管侵犯率、神经侵犯率和肿瘤直径构成比较，经χ²检验，差异均有统计学意义（P <0.05）；复发转移组年龄≥60岁占比、TNM分期Ⅲ期占比、低分化占比、脉管侵犯率、神经侵犯率和肿瘤直径≥5 cm占比均高于无复发转移组。见表3。

2.4　结直肠癌根治术后复发转移的多因素逐步Logistic回归分析

以患者术后是否复发转移（否=0，是=1）为因变量，年龄（<60岁=0，≥60岁=1）、TNM分期（Ⅰ、Ⅱ期=0，Ⅲ期=1）、分化程度（中高分化=0，低分化=1）、脉管侵犯（否=0，是=1）、神经侵犯（否=0，是=1）、肿瘤直径（<5 cm=0，≥5 cm=1）、术前GDF-8（<16.83 μg/L=0，≥16.83 μg/L=1）、术前TTF-1（<15.47 μg/L=0，≥15.47 μg/L=1）为自变量，进行多因素逐步Logistic回归分析（引入水准为0.05，排除水准为0.10）。结果显示，TNM分期Ⅲ期[O^R =3.435（95% CI：1.562，7.553）]、分化程度低[O^R =3.016（95% CI：1.592，5.714）]、肿瘤直径≥5 cm[O^R =2.678（95% CI：1.436，4.994）]、术前GDF-8≥16.83 μg/L[O^R =2.782（95% CI：1.509，5.127）]、术前TTF-1≥15.47 μg/L[O^R =2.759（95% CI：1.428，5.331）]均为腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的危险因素（P <0.05）。见表4。

3 讨论

目前，根治性切除术是结直肠癌最有效的治疗手段^[14]，但由于结直肠癌具有高复发转移倾向，仍有较多患者在术后出现复发转移或病灶扩散^[15]。研究表明，结直肠癌复发转移与基因异常表达、炎症反应等多种机制密切相关^[16]。因此，筛选与腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移有关的血清标志物，对于早期风险预警、优化防治策略及改善患者临床结局具有重要临床意义。

本研究发现，复发转移组术前、术后血清GDF-8水平均高于无复发转移组，且两组术后GDF-8水平均高于术前。提示腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移与GDF-8有关。高侵袭性肿瘤常伴随显著的炎症微环境和代谢紊乱，而肿瘤源性因子可诱导GDF-8表达，形成促转移前微环境。术后两组GDF-8水平同步升高，提示手术创伤可激活全身炎症反应，刺激骨骼肌分泌GDF-8。GDF-8作为转化生长因子-β超家族成员，是骨骼肌质量的负向调节因子，其过表达可通过激活素Ⅱ型受体介导的ALK4/ALK5轴，诱导Smad2/3磷酸化，并抑制Akt-TORC1合成代谢途径，导致肌肉萎缩和脂肪消耗。该机制在癌症的发生、发展中发挥重要作用^[17]。恶病质被定义为持续的骨骼肌质量流失，常规的营养支持无法得到完全逆转，最终导致患者功能逐渐衰退。恶病质常见于恶性肿瘤及其他多种慢性疾病，不仅损害患者的躯体功能、降低生活质量、削弱对抗癌治疗的耐受性，而且缩短生存期^[18-19]。除代谢调控外，GDF-8通过介导Smad信号通路促进上皮间充质转化（epithelial mesenchymal transition, EMT）^[20]。EMT是细胞表型由上皮型向间充质型转变的动态过程，不仅参与胚胎发育、伤口愈合等生理过程，而且在肿瘤恶性转化中发挥关键作用^[21]。经历EMT的肿瘤细胞具备干细胞特性、药物抗性及迁移能力增强等恶性肿瘤典型特征。EMT的诱导受Snail、Slug、ZEB1/ZEB2和Twist等核心转录因子调控，而转化生长因子-β通过上调上述转录因子，在EMT中发挥核心调控作用，STAT3亦是EMT的正向调控因子。与转化生长因子-β类似，GDF-8通过与激活素ⅡA/ⅡB型受体结合，进而激活ALK4/ALK5 Ⅰ型受体，最终启动SMAD2/3信号通路，实现对EMT的促进作用^[22]。GDF-8的双重作用机制使其成为连接癌症代谢异常与转移扩散的关键分子，并有望成为结直肠癌术后管理的新型生物标志物和治疗靶点。

本研究结果显示，复发转移组术前及术后血清TTF-1水平均高于无复发转移组，而术后两组TTF-1水平均低于术前。术前TTF-1在复发转移组中高表达，反映了肿瘤固有的高侵袭性生物学特征。TTF-1可通过双重机制促进肿瘤恶性进展：一方面，其激活磷脂酰肌醇-3激酶/蛋白激酶B等原癌信号通路，驱动正常上皮细胞向恶性转化^[23]；另一方面，TTF-1通过调控下游靶基因，诱导肿瘤细胞增殖、抑制终末分化，进而形成低分化表型^[24-25]。TTF-1通过激活细胞周期素D1-细胞周期蛋白依赖性激酶4/6轴，加速残留癌细胞增殖周期，并协同B细胞淋巴因子-2家族蛋白，抑制放化疗诱导的细胞凋亡，最终导致术后复发风险显著升高^[26]。术后TTF-1水平的普遍下降与手术减瘤效应密切相关，腹腔镜根治术通过清除原发病灶，显著降低肿瘤负荷，进而减少循环中癌细胞来源的TTF-1。然而，复发转移组术后TTF-1水平仍显著高于无复发转移组，说明残留的微转移灶或隐匿性肿瘤细胞仍维持TTF-1的高表达状态。这种对肿瘤细胞恶性行为及增强治疗抵抗性的双重调控功能，使TTF-1成为预测术后复发转移的重要标志物。

ROC曲线分析结果显示，术前血清GDF-8联合TTF-1预测腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的AUC为0.904，显著高于单独预测，表明两者联合预测腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的效能更高。因此，建议将GDF-8联合TTF-1检测纳入术后监测体系，以早期识别复发转移高风险人群，为临床及时干预提供依据。多因素逐步Logistic回归分析结果显示，TNM分期Ⅲ期、分化程度低、肿瘤直径≥5 cm、术前GDF-8 ≥16.83 μg/L、术前TTF-1 ≥15.47 μg/L是腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移的独立危险因素。根据上述结果，对具备≥2项高危因素的患者，建议实施多学科联合干预，包括强化辅助化疗周期、靶向治疗及加强影像学随访，以期通过早期识别与精准干预改善预后。

综上所述，术前血清GDF-8、TTF-1水平升高与腹腔镜结直肠癌根治术后复发转移关系密切，且两者联合检测的预测效能较好。然而，本研究存在一定局限性：采用单中心回顾性设计，且混杂因素控制不充分，可能影响标志物预测效能的稳定性。未来研究需通过多中心、大样本、前瞻性队列研究、延长随访周期，以验证标志物在不同地域、病理亚型患者中的普适性。

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基金资助

河北省卫生健康委员会2025年度医学科学研究课题计划项目(20251405)

邢台市重点研发计划自筹项目(2024ZC81)