深入探討甲胎蛋白（AFP）及其在肝細胞癌（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個氨基酸殘基的單肽鏈構(gòu)成，并通過15個二硫鍵（S-S）橋保持其穩(wěn)定性。AFP含有三個結(jié)構(gòu)域：I、II和III，每個結(jié)構(gòu)域大約由195個氨基酸殘基組成，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)定性對于確保AFP在運輸或儲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)機制發(fā)生轉(zhuǎn)變。具體來說，那些在胎兒階段促進AFP基因轉(zhuǎn)錄的AFP增強子，通常在出生后會受到基因啟動子的抑制。然而，這些增強子并未停止活動，而是轉(zhuǎn)而維持整個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。進一步的研究發(fā)現(xiàn)，母體AFP水平與臍帶動脈血及靜脈血中的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之一，特別是針對神經(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)前篩查測試體系中。

4.AFP的病理功能

AFP作為首個被確認的癌蛋白，常被納入肝細胞癌（HCC）的篩查策略中。在成人體內(nèi)，AFP的表達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，如生殖細胞瘤、肝母細胞瘤產(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）對多種細胞類型展現(xiàn)出免疫抑制效應(yīng)，這些細胞包括自然殺傷細胞、T細胞和樹突狀細胞（DC）。通過作用于這些廣泛的免疫細胞，tAFP在HCC的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用。此外，免疫抑制作用的另一個潛在機制涉及調(diào)節(jié)性抑制細胞作用。AFP并不直接作用于T細胞，而是通過抑制單核細胞的炎癥反應(yīng)，間接影響T細胞的功能。

4.2免疫逃逸

來自肝癌細胞的AFP可以通過PI3K/Akt通路觸發(fā)M0巨噬細胞極化為M2表型，從而阻止吞噬作用。除了促進巨噬細胞向M2表型極化外，AFP還阻礙NK細胞和T淋巴細胞的增殖，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和自然殺傷細胞的特征、功能和代謝途徑。

4.3促進癌細胞發(fā)展

AFP對癌細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通過一系列機制在腫瘤發(fā)展過程中扮演重要角色，這些機制包括抑制細胞凋亡、加速腫瘤增殖、以及促進腫瘤的遷移、侵襲和轉(zhuǎn)移。AFP可能通過調(diào)控p53/Bax/cytochrome c/caspase-3通路來抑制細胞凋亡過程。其中，caspase-3信號級聯(lián)是AFP抑制肝細胞癌（HCC）細胞凋亡的一個重要途徑。值得注意的是，AFP能夠直接與caspase-3的活性位點結(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HCC增殖的作用機制主要涉及激活cAMP/PKA和PI3K/AKT/mTOR信號通路。細胞外的AFP與細胞膜表面的AFP受體相結(jié)合，這一結(jié)合導(dǎo)致細胞內(nèi)cAMP水平上升，并隨之增強PKA的活性。這一系列反應(yīng)進一步觸發(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，從而推動腫瘤增殖。另一方面，細胞內(nèi)的AFP與PTEN蛋白結(jié)合激活PI3K/AKT/mTOR信號通路，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進入細胞核，與Src、Ras和CXCR4等基因的啟動子結(jié)合，誘導(dǎo)HCC細胞的增殖。

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，當遇到AFP水平上升時，必須采取詳盡且細致的鑒別診斷流程。

表1.AFP水平升高的病因

6.AFP在肝細胞癌（HCC）中的應(yīng)用

6.1檢測/篩選生物標志物

AFP是首個獲得認可的癌胚生物標志物，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的獨立生物標志物，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檢測的敏感性。盡管美國肝病研究協(xié)會（AASLD）和亞太肝臟研究協(xié)會（APASL）推薦AFP用于HCC超聲監(jiān)測，但歐洲肝臟研究協(xié)會（EASL）對此并未給予認可。

6.2早期HCC檢測

在HCC診斷領(lǐng)域的不斷進步中，探尋新型生物標志物以強化AFP的檢測精度顯得極為關(guān)鍵。將AFP與其他多種生物標志物聯(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，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。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生物標志物。盡管與AFP相比，AFP-L3%在檢測早期HCC時展現(xiàn)出了92%的高特異性，但在針對2期和3期的生物標志物研究中，其敏感性相對較低，僅為34%。

6.3預(yù)后生物標志物

AFP已被證明是一個強大的預(yù)后生物標志物，多個HCC預(yù)后模型證實了其獨立的預(yù)后預(yù)測效能。AFP水平的變化能夠有效地反映腫瘤的進展以及對治療的響應(yīng)情況。具體而言，當AFP水平顯著升高，特別是超過9000ng/mL時，與患者的無病生存期縮短密切相關(guān)，而當AFP水平高于14000ng/mL時，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)、臺北綜合評分系統(tǒng)以及肝癌意大利計劃（CLIP）評分等多個預(yù)后評分體系，均將AFP納入預(yù)測指標，用于精確預(yù)測HCC患者的OS。

6.4肝移植患者選擇及結(jié)局預(yù)測

AFP在評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水平可獨立預(yù)測HCC復(fù)發(fā)患者生存率。AFP≥500ng/mL者死亡風(fēng)險較≤20ng/mL者增1.6倍（p<0.001）。此外，紐約癌癥研究院（NYCA）的評分體系引入了動態(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測量相比，動態(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)生做出更為精細的移植決策。研究表明，基于AFP的預(yù)后模型在預(yù)測準確性方面高于經(jīng)典的Milan標準，為肝移植候選者的選擇提供了一種新的、更為準確的方法。通過綜合AFP等生物標志物信息，我們可以進一步優(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)測能力。與此同時，多種結(jié)合AFP的多因素預(yù)測體系也相繼得到發(fā)展，包括MORAL評分、nomogram、上海標準、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雙重生物標志物模型在預(yù)測肝移植后復(fù)發(fā)方面展現(xiàn)出高預(yù)測性。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)險的有力指標。

7.總結(jié)

甲胎蛋白（AFP）作為一種重要的生物標志物，在肝細胞癌（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)控機制以及與其他生物標志物的聯(lián)合應(yīng)用，可以進一步提高AFP在HCC中的應(yīng)用價值。同時，加強基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化的結(jié)合是推動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

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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