引用本文: 郭大鑫, 黄文霞, 黄晓丽, 何馥倩, 苏鸣岗, 姜勇. 浸润性肺腺癌 18F-FDG PET/CT SUVmax 值与 PD-L1 蛋白表达的关系. 中国胸心血管外科临床杂志, 2020, 27(3): 290-296. doi: 10.7507/1007-4848.201908023 复制
肺癌是我国及世界范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一[1],其治疗方法主要有手术、放疗、化疗、分子靶向治疗及免疫检查点抑制剂。细胞程序性死亡分子-1 配体(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)免疫检查点抑制剂(nivolumab、pembrolizumab、atezolizumab、durvalumab、avelumab)在非小细胞肺癌(NSCLC)的二线(PD-L1 表达>1%)、甚至一线(PD-L1 表达>50%)治疗方面均有显著临床获益[2-4],为 NSCLC 的精准治疗提供了又一种选择。18F-脱氧葡萄糖(18F-FDG)正电子发射断层扫描/计算机断层扫描(PET/CT)利用肿瘤组织与正常组织代谢差异对肿瘤组织进行诊断和定位,是肺癌早期诊断及临床分期的重要工具[5]。肺腺癌的发病率逐年增高,已成为肺癌中的主要病理类型,其比例高达 50% 以上。2015 版 WHO 肺肿瘤组织学以肿瘤的生长方式为基础,将浸润性肺腺癌分为贴壁型、腺泡型、乳头型、微乳头型、实体型[6]。本研究回顾性分析了 84 例浸润性肺腺癌患者治疗前 18F-FDG PET/CT 最大标准化摄取值(SUVmax)及临床资料,探讨浸润性肺腺癌组织中 PD-L1 蛋白的表达和 18F-FDG PET/CT 的 SUVmax 值的关系以及 PD-L1 和 SUVmax 值与临床因素的相关性。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
回顾性分析 2016 年 8 月至 2018 年 11 月于四川大学华西医院行肺癌切除术 84 例患者的临床资料,其中男 38 例、女 46 例,年龄 60(32~85)岁。纳入标准:手术前完成 18F-FDG PET/CT 检查且手术后病理活检结果为浸润性腺癌者。排除标准:既往肿瘤病史患者,合并肿瘤患者,手术前放化疗者。病理亚型:乳头为主型 20 例,实体为主型 5 例,贴壁为主型 19 例,微乳头为主型 3 例,腺泡为主型 37 例。并将病理亚型分为低级别组织学亚型(贴壁为主型)、中级别组织学亚型(腺泡为主型和乳头为主型)、高级别组织学亚型(实体为主型和微乳头为主型)。
1.2 18F-FDG PET/CT 检查
实施 18F-FDG PET/CT 检查前,对受试者禁食 6 h 以上,控制其末梢血糖水平在 11.1 mmol/L 以下,然后对患者静脉注射 0.15 mCi/kg 18F-FDG。患者平静休息 60 min,排尿后运用 Gemini TF Nano 128 成像仪(飞利浦公司,荷兰)对患者行 PET/CT 检查,扫描范围为大腿中部至颅顶,3 min/床位。首先对患者给予 CT 透射扫描检查,扫描电流参数为 80 mA,扫描电压参数为 120 kV;接着对患者进行 PET 采集。运用 CT 透射扫描得到的数据给予衰减校正,并将校正后的 PET 图像与 CT 图像进行融合,以获取横断面、矢状面、冠状面三维断层图像。PET/CT 图像识别由 2 位有经验的核医学科医师一起确定,并通过计算机程序自动获取 18F-FDG PET/CT 显像中的 SUVmax 值。
1.3 PD-L1 测定
运用石蜡标本作成厚度为 4 μm 的切片,用二甲苯脱蜡操作后,再用分级乙醇和蒸馏水再水化,随后运用 3% 过氧化氢消除内源性过氧化物酶活性 10 min,进行抗原修复及血清封闭后加入一抗孵育过夜后冲洗,加入二抗后实施 DAB 显色及苏木素复染。采用 PBS 液代替一抗当作阴性对照。PD-L1 的判断标准为:PD-L1 以细胞膜和(或)细胞质呈棕黄色或棕褐色颗粒状为阳性。肿瘤细胞染色<1% 者为阴性。取人胎盘切片作为阳性对照。
1.4 统计学分析
采用 SPSS 22.0 进行统计学分析。采用卡方检验对 PD-L1 在各临床因素间的表达情况进行分析,采用独立样本 Kruskal-Wallis 检验及独立样本 Mann-Whitney U 检验对 SUVmax 值在各临床因素的高低情况进行分析,检验水准 α=0.05,双侧检验。采用 Bonferroni 法调整 α 进行多组两两比较。对 SUVmax 值与其他临床病理特征的关系进行多因素线性回归分析,对 PD-L1 蛋白表达与其他病理特征的关系进行多因素 logistic 回归分析。通过受试者工作特征(ROC)曲线分析确定 SUVmax 的界值。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 浸润性肺腺癌常见亚型 18F-FDG PET/CT SUVmax 摄取值与及 PD-L1 的关系
在浸润性肺腺癌整体组(P=0.002)、中级别组织学亚型组(P=0.016),PD-L1 表达组的 SUVmax 值显著高于非 PD-L1 表达组;见表 1。而在低级别组织学亚型组(P=0.842)和高级别组织学亚型组(P=0.786)PD-L1 表达组和非表达组的 SUVmax 值的差异无统计学意义。对浸润性肺腺癌整体组及中级别组织学亚型组的 PD-L1 表达的 SUVmax 的界值作了分析(图 1),整体组界值 5.34[曲线下面积(AUC):0.732,P=0.002],中级别组织学亚型组界值 5.34(AUC:0.720,P=0.017)。


a:浸润性肺腺癌整体组 PD-L1 表达的 SUVmax 界值;b:中级别组织学亚型组 PD-L1 表达的 SUVmax 界值;c:低级别组织学亚型组与中级别组织学亚型组的 SUVmax 界值;d:中级别组织学亚型组与高级别组织学亚型组的 SUVmax 界值
2.2 SUVmax 值的单因素及多因素分析
对 SUVmax 值的单因素分析显示:吸烟史(P=0.008)、胸膜受累(P<0.001)、脉管癌栓(P=0.005)、病理亚型(P<0.001)、肿瘤直径(P<0.001)、分化程度(P<0.001)、分期(P<0.001)、PD-L1 表达(P=0.002)、淋巴结转移(P<0.001)各组间的 SUVmax 值的分布差异有统计学意义(表 2)。经两两比较后发现 SUVmax 值的分布在三种级别组织学亚型之间差异有统计学意义(P<0.05)。将吸烟史、肿瘤直径、胸膜受累、脉管癌栓、淋巴结转移、PD-L1 表达、分化程度、TNM 分期及病理亚型纳入多因素分析(表 2),显示胸膜受累、脉管癌栓及肿瘤直径的增加可增加 SUVmax 值,中分化相对于低分化可降低 SUVmax 值,而其它因素与 SUVmax 值的高低无关。进一步做 ROC 曲线分析各病理亚型组间的 SUVmax 界值,得出低级别组织学亚型与中级别组织学亚型、中级别组织学亚型与高级别组织学亚型的界值分别为 1.54(AUC:0.854,P<0.001)、5.79(AUC:0.889,P<0.001,图 1)。


2.3 PD-L1 表达的单因素及多因素分析
对 PD-L1 表达的单因素分析显示:不同病理亚型(P=0.014)、不同分化程度(P<0.001)、不同分期(P<0.001)、SUVmax 值的高低组(P=0.011)以及淋巴结有无转移组(P<0.001)中的 PD-L1 表达比例不同,差异有统计学意义(表 3),进一步两两比较显示低分化与中分化组、分期 Ⅰ 期与 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 期的差异有统计学意义。将吸烟史、胸膜受累、SUVmax 值、肿瘤直径、淋巴结转移、TNM 分期、分化程度、病理亚型纳入多因素分析显示(表 3),胸膜受累[P=0.021,OR=0.022,95%CI(0.001,0.558)]及中分化(相对于低分化)[P=0.004,OR=0.053,95%CI(0.007,0.042)]可降低 PD-L1 的表达,而其它因素与 PD-L1 的表达无关。
3 讨论
细胞程序性死亡分子 1(PD-1)通路是主要的免疫检查点。PD-L1 与 PD-1 的结合可诱导活化的 T 细胞凋亡或耗竭,在免疫逃逸及肿瘤的发生发展中发挥着重要作用[7]。阻断这种抑制信号的药物可增强 T 细胞的活性,使 NSCLC 患者生存率显著提高[8-10]。已有研究[11-13]表明 NSCLC 的 18F-FDG PET/CT 摄取值与 PD-L1 的表达显著相关。Takada 等[12]研究发现,PD-L1 蛋白表达的 NSCLC 患者 SUVmax 值显著高于无 PD-L1 蛋白表达者,并通过多因素分析显示,在 579 例手术切除的原发性肺癌中,高 SUVmax 值、吸烟、胸膜受累可作为 PD-L1 阳性表达的独立预测因素。Kaira 等[13]研究发现,肺腺癌 PD-L1 的表达水平与 18F-FDG 摄取、糖代谢和缺氧密切相关。PD-L1 高表达组 18F-FDG 摄取的累积量明显高于 PD-L1 低表达组,通过多变量分析确定 PD-L1 和 SUVmax 值作为预测预后较差的独立因素。本研究结果表明浸润性肺腺癌整体组及中级别组织学亚型的 PD-L1 表达组的 SUVmax 值显著高于非 PD-L1 表达组,与之前的研究结果相符。
本研究通过单因素及多因素分析得出有胸膜受累及中分化(相对于低分化)可降低 PD-L1 表达,而其它因素与 PD-L1 表达无关。PD-L1 表达与临床因素之间的相关性仍然存在争议,这可能与 PD-L1 表达的阳性界值及检查 PD-L1 表达的抗体不同有关[14-15]。一些研究将 5% 作为 PD-L1 表达的界值[12],一些研究将中位数作为界值[16]。
18F-FDG PET/CT 是一种无创的全身代谢性显像技术,18F-FDG 是 PET/CT 常见的显像剂,属于葡萄糖类似物,被引入人体之后可以被细胞摄取,起到示踪的作用,进而反映病灶的葡萄糖代谢情况及病灶的精确定位,在肺部病变良恶性鉴别、肺癌的分期、疗效判断及肺癌患者的生存期预测方面发挥重要作用[17-19]。本研究发现 SUVmax 值的高低在肺腺癌各病理亚型中的分布有差异,进一步两两分析得出,SUVmax 值在低、中、高级别组织学亚型中依次增高。最近有研究[20-21]表明在小腺癌中,贴壁为主型预后好,实体和微乳头为主型预后差。本研究将肺腺癌高、中、低级别组织学亚型的 SUVmax 的界值作了分析,因此可根据 SUVmax 值的高低预估患者预后。一半以上肺癌患者年龄在 65 岁以上,并且老年肺癌患者死亡率高于年轻患者[22]。老年患者往往有多个相关的危险因素,如身体机能下降、合并多种基础疾病和肺功能的下降,因此高龄被认为是手术后发生肺部并发症的一个不良预后因素[23]。Nosaki 等[24]研究发现 pembrolizumab 相比化疗可更好地改善晚期 PD-L1 阳性 NSCLC 老年患者的生存期且具有更好的安全性。由于本身状况的限制,很多老年患者无法完成穿刺活检进行 PD-L1 的检测来进行针对性治疗,而痰脱落细胞检测阳性率低,也限制了老年患者治疗的机会。因此临床上不能通过手术切除肿瘤来治疗的老年肺癌患者,是否可通过 18F-FDG PET/CT 的 SUVmax 值来预测 PD-L1 蛋白的表达情况以确定能否选择 PD-L1 免疫检查点抑制剂,这需要更大样本量的进一步研究。
本研究存在一些局限性:本文为回顾性分析,各个分组样本量相对较少,PD-L1 阳性患者数量有限;仅选用一种抗体检测 PD-L1 表达情况,没有采用不同的抗体做进一步分析;没有对患者的预后进行分析。
综上所述,研究肺癌组织中 PD-L1 蛋白表达和 SUVmax 值的关系以及 PD-L1 和 SUVmax 值与临床因素的相关性有助于通过 18F-FDG PET/CT SUVmax 值及相关临床因素对肺癌恶性程度进行评估,对肺癌的治疗及预后的评估具有潜在价值。
利益冲突:无。
肺癌是我国及世界范围内发病率和死亡率最高的恶性肿瘤之一[1],其治疗方法主要有手术、放疗、化疗、分子靶向治疗及免疫检查点抑制剂。细胞程序性死亡分子-1 配体(programmed cell death-ligand 1,PD-L1)免疫检查点抑制剂(nivolumab、pembrolizumab、atezolizumab、durvalumab、avelumab)在非小细胞肺癌(NSCLC)的二线(PD-L1 表达>1%)、甚至一线(PD-L1 表达>50%)治疗方面均有显著临床获益[2-4],为 NSCLC 的精准治疗提供了又一种选择。18F-脱氧葡萄糖(18F-FDG)正电子发射断层扫描/计算机断层扫描(PET/CT)利用肿瘤组织与正常组织代谢差异对肿瘤组织进行诊断和定位,是肺癌早期诊断及临床分期的重要工具[5]。肺腺癌的发病率逐年增高,已成为肺癌中的主要病理类型,其比例高达 50% 以上。2015 版 WHO 肺肿瘤组织学以肿瘤的生长方式为基础,将浸润性肺腺癌分为贴壁型、腺泡型、乳头型、微乳头型、实体型[6]。本研究回顾性分析了 84 例浸润性肺腺癌患者治疗前 18F-FDG PET/CT 最大标准化摄取值(SUVmax)及临床资料,探讨浸润性肺腺癌组织中 PD-L1 蛋白的表达和 18F-FDG PET/CT 的 SUVmax 值的关系以及 PD-L1 和 SUVmax 值与临床因素的相关性。
1 资料与方法
1.1 临床资料和分组
回顾性分析 2016 年 8 月至 2018 年 11 月于四川大学华西医院行肺癌切除术 84 例患者的临床资料,其中男 38 例、女 46 例,年龄 60(32~85)岁。纳入标准:手术前完成 18F-FDG PET/CT 检查且手术后病理活检结果为浸润性腺癌者。排除标准:既往肿瘤病史患者,合并肿瘤患者,手术前放化疗者。病理亚型:乳头为主型 20 例,实体为主型 5 例,贴壁为主型 19 例,微乳头为主型 3 例,腺泡为主型 37 例。并将病理亚型分为低级别组织学亚型(贴壁为主型)、中级别组织学亚型(腺泡为主型和乳头为主型)、高级别组织学亚型(实体为主型和微乳头为主型)。
1.2 18F-FDG PET/CT 检查
实施 18F-FDG PET/CT 检查前,对受试者禁食 6 h 以上,控制其末梢血糖水平在 11.1 mmol/L 以下,然后对患者静脉注射 0.15 mCi/kg 18F-FDG。患者平静休息 60 min,排尿后运用 Gemini TF Nano 128 成像仪(飞利浦公司,荷兰)对患者行 PET/CT 检查,扫描范围为大腿中部至颅顶,3 min/床位。首先对患者给予 CT 透射扫描检查,扫描电流参数为 80 mA,扫描电压参数为 120 kV;接着对患者进行 PET 采集。运用 CT 透射扫描得到的数据给予衰减校正,并将校正后的 PET 图像与 CT 图像进行融合,以获取横断面、矢状面、冠状面三维断层图像。PET/CT 图像识别由 2 位有经验的核医学科医师一起确定,并通过计算机程序自动获取 18F-FDG PET/CT 显像中的 SUVmax 值。
1.3 PD-L1 测定
运用石蜡标本作成厚度为 4 μm 的切片,用二甲苯脱蜡操作后,再用分级乙醇和蒸馏水再水化,随后运用 3% 过氧化氢消除内源性过氧化物酶活性 10 min,进行抗原修复及血清封闭后加入一抗孵育过夜后冲洗,加入二抗后实施 DAB 显色及苏木素复染。采用 PBS 液代替一抗当作阴性对照。PD-L1 的判断标准为:PD-L1 以细胞膜和(或)细胞质呈棕黄色或棕褐色颗粒状为阳性。肿瘤细胞染色<1% 者为阴性。取人胎盘切片作为阳性对照。
1.4 统计学分析
采用 SPSS 22.0 进行统计学分析。采用卡方检验对 PD-L1 在各临床因素间的表达情况进行分析,采用独立样本 Kruskal-Wallis 检验及独立样本 Mann-Whitney U 检验对 SUVmax 值在各临床因素的高低情况进行分析,检验水准 α=0.05,双侧检验。采用 Bonferroni 法调整 α 进行多组两两比较。对 SUVmax 值与其他临床病理特征的关系进行多因素线性回归分析,对 PD-L1 蛋白表达与其他病理特征的关系进行多因素 logistic 回归分析。通过受试者工作特征(ROC)曲线分析确定 SUVmax 的界值。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 浸润性肺腺癌常见亚型 18F-FDG PET/CT SUVmax 摄取值与及 PD-L1 的关系
在浸润性肺腺癌整体组(P=0.002)、中级别组织学亚型组(P=0.016),PD-L1 表达组的 SUVmax 值显著高于非 PD-L1 表达组;见表 1。而在低级别组织学亚型组(P=0.842)和高级别组织学亚型组(P=0.786)PD-L1 表达组和非表达组的 SUVmax 值的差异无统计学意义。对浸润性肺腺癌整体组及中级别组织学亚型组的 PD-L1 表达的 SUVmax 的界值作了分析(图 1),整体组界值 5.34[曲线下面积(AUC):0.732,P=0.002],中级别组织学亚型组界值 5.34(AUC:0.720,P=0.017)。


a:浸润性肺腺癌整体组 PD-L1 表达的 SUVmax 界值;b:中级别组织学亚型组 PD-L1 表达的 SUVmax 界值;c:低级别组织学亚型组与中级别组织学亚型组的 SUVmax 界值;d:中级别组织学亚型组与高级别组织学亚型组的 SUVmax 界值
2.2 SUVmax 值的单因素及多因素分析
对 SUVmax 值的单因素分析显示:吸烟史(P=0.008)、胸膜受累(P<0.001)、脉管癌栓(P=0.005)、病理亚型(P<0.001)、肿瘤直径(P<0.001)、分化程度(P<0.001)、分期(P<0.001)、PD-L1 表达(P=0.002)、淋巴结转移(P<0.001)各组间的 SUVmax 值的分布差异有统计学意义(表 2)。经两两比较后发现 SUVmax 值的分布在三种级别组织学亚型之间差异有统计学意义(P<0.05)。将吸烟史、肿瘤直径、胸膜受累、脉管癌栓、淋巴结转移、PD-L1 表达、分化程度、TNM 分期及病理亚型纳入多因素分析(表 2),显示胸膜受累、脉管癌栓及肿瘤直径的增加可增加 SUVmax 值,中分化相对于低分化可降低 SUVmax 值,而其它因素与 SUVmax 值的高低无关。进一步做 ROC 曲线分析各病理亚型组间的 SUVmax 界值,得出低级别组织学亚型与中级别组织学亚型、中级别组织学亚型与高级别组织学亚型的界值分别为 1.54(AUC:0.854,P<0.001)、5.79(AUC:0.889,P<0.001,图 1)。


2.3 PD-L1 表达的单因素及多因素分析
对 PD-L1 表达的单因素分析显示:不同病理亚型(P=0.014)、不同分化程度(P<0.001)、不同分期(P<0.001)、SUVmax 值的高低组(P=0.011)以及淋巴结有无转移组(P<0.001)中的 PD-L1 表达比例不同,差异有统计学意义(表 3),进一步两两比较显示低分化与中分化组、分期 Ⅰ 期与 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 期的差异有统计学意义。将吸烟史、胸膜受累、SUVmax 值、肿瘤直径、淋巴结转移、TNM 分期、分化程度、病理亚型纳入多因素分析显示(表 3),胸膜受累[P=0.021,OR=0.022,95%CI(0.001,0.558)]及中分化(相对于低分化)[P=0.004,OR=0.053,95%CI(0.007,0.042)]可降低 PD-L1 的表达,而其它因素与 PD-L1 的表达无关。
3 讨论
细胞程序性死亡分子 1(PD-1)通路是主要的免疫检查点。PD-L1 与 PD-1 的结合可诱导活化的 T 细胞凋亡或耗竭,在免疫逃逸及肿瘤的发生发展中发挥着重要作用[7]。阻断这种抑制信号的药物可增强 T 细胞的活性,使 NSCLC 患者生存率显著提高[8-10]。已有研究[11-13]表明 NSCLC 的 18F-FDG PET/CT 摄取值与 PD-L1 的表达显著相关。Takada 等[12]研究发现,PD-L1 蛋白表达的 NSCLC 患者 SUVmax 值显著高于无 PD-L1 蛋白表达者,并通过多因素分析显示,在 579 例手术切除的原发性肺癌中,高 SUVmax 值、吸烟、胸膜受累可作为 PD-L1 阳性表达的独立预测因素。Kaira 等[13]研究发现,肺腺癌 PD-L1 的表达水平与 18F-FDG 摄取、糖代谢和缺氧密切相关。PD-L1 高表达组 18F-FDG 摄取的累积量明显高于 PD-L1 低表达组,通过多变量分析确定 PD-L1 和 SUVmax 值作为预测预后较差的独立因素。本研究结果表明浸润性肺腺癌整体组及中级别组织学亚型的 PD-L1 表达组的 SUVmax 值显著高于非 PD-L1 表达组,与之前的研究结果相符。
本研究通过单因素及多因素分析得出有胸膜受累及中分化(相对于低分化)可降低 PD-L1 表达,而其它因素与 PD-L1 表达无关。PD-L1 表达与临床因素之间的相关性仍然存在争议,这可能与 PD-L1 表达的阳性界值及检查 PD-L1 表达的抗体不同有关[14-15]。一些研究将 5% 作为 PD-L1 表达的界值[12],一些研究将中位数作为界值[16]。
18F-FDG PET/CT 是一种无创的全身代谢性显像技术,18F-FDG 是 PET/CT 常见的显像剂,属于葡萄糖类似物,被引入人体之后可以被细胞摄取,起到示踪的作用,进而反映病灶的葡萄糖代谢情况及病灶的精确定位,在肺部病变良恶性鉴别、肺癌的分期、疗效判断及肺癌患者的生存期预测方面发挥重要作用[17-19]。本研究发现 SUVmax 值的高低在肺腺癌各病理亚型中的分布有差异,进一步两两分析得出,SUVmax 值在低、中、高级别组织学亚型中依次增高。最近有研究[20-21]表明在小腺癌中,贴壁为主型预后好,实体和微乳头为主型预后差。本研究将肺腺癌高、中、低级别组织学亚型的 SUVmax 的界值作了分析,因此可根据 SUVmax 值的高低预估患者预后。一半以上肺癌患者年龄在 65 岁以上,并且老年肺癌患者死亡率高于年轻患者[22]。老年患者往往有多个相关的危险因素,如身体机能下降、合并多种基础疾病和肺功能的下降,因此高龄被认为是手术后发生肺部并发症的一个不良预后因素[23]。Nosaki 等[24]研究发现 pembrolizumab 相比化疗可更好地改善晚期 PD-L1 阳性 NSCLC 老年患者的生存期且具有更好的安全性。由于本身状况的限制,很多老年患者无法完成穿刺活检进行 PD-L1 的检测来进行针对性治疗,而痰脱落细胞检测阳性率低,也限制了老年患者治疗的机会。因此临床上不能通过手术切除肿瘤来治疗的老年肺癌患者,是否可通过 18F-FDG PET/CT 的 SUVmax 值来预测 PD-L1 蛋白的表达情况以确定能否选择 PD-L1 免疫检查点抑制剂,这需要更大样本量的进一步研究。
本研究存在一些局限性:本文为回顾性分析,各个分组样本量相对较少,PD-L1 阳性患者数量有限;仅选用一种抗体检测 PD-L1 表达情况,没有采用不同的抗体做进一步分析;没有对患者的预后进行分析。
综上所述,研究肺癌组织中 PD-L1 蛋白表达和 SUVmax 值的关系以及 PD-L1 和 SUVmax 值与临床因素的相关性有助于通过 18F-FDG PET/CT SUVmax 值及相关临床因素对肺癌恶性程度进行评估,对肺癌的治疗及预后的评估具有潜在价值。
利益冲突:无。