Прескочи към главното съдържание на страницата

Архив


БРОЙ 10 2022

От антиген на семенната плазма към туморен маркер в серума. История на простатно-специфичния антиген

виж като PDF
Текст A
д-р Владислав Младенов, дм
Клиника по урология, УМБАЛ „Александровска”, МУ София


Простатно-специфичният антиген (ПСА) притежава много висока точност в сравнение с всички останали познати методи за диагностика на карцинома на простатата[1]. От промените в неговата концентрация могат да се направят заключения за прогресията на заболяването. Най-всеобхватното проучване в тази насока е Baltimore Longitudinal Study of Aging, в което пациенти доброволци се подлагат на всеки две години на серия от медицински изследвания. Carter et al.[2] изследват серумите на участниците, които в рамките на това проучване биват архивирани средно в продължение на 17 години.

ПСА се повишава значимо средно 9 години преди диагнозата за метастази на простатния карцином. От тези данни може да се предположи, че при мъжете с карцином на простатата би трябвало най-малко 10 години преди появата на метастазите да е съществувал локално напреднал карцином. В резултат на това P. Walsh стига до извода, че смъртността, установена в рамките на едно десетилетие след диагнозата на локално ограничения карцином на простатата, показва неефективността на проведеното лечение и неговата непотребност[3].

Чрез допълнителното определяне на свободния ПСА (с-ПСА) може да се повиши специфичността при диагностициране на простатния карцином и да се намали отношението между проведените простатни биопсии и диагностицираните карциноми. Особено важен е подборът на мъжете, при които да бъде изследван с-ПСА, тъй като той не носи допълнителна информация при много високи или много ниски концентрации на т-ПСА и голям обем на простатата. Не е установена зависимост и между отношението с/т-ПСА и възраст­та на мъжете.

Физиологични функции на ПСА
И досега съществува малко информация за физиологичните функции на ПСА. Той се открива само при примати и във високи концентрации в мъжкия еякулат – 0.5-5 mg/ml. Човешкият ПСА и този на резус маймуните имат секвентна аминокиселинна хомоложност от 89%. Туморният маркер не е доказан в мишки. Липсата на ПСА при кучета е учудваща, тъй като до сега доброкачествена простатна хиперплазия и карцином на простатата се диагностицират само при кучета и хора.

В човешката тъкан ПСА се открива вътреклетъчно доброкачественият и малигнен простатен епител. Той се намира в цитоплазмените гранули и мехурчета, в ендоплазмения ретикулум, в ацините, но не и в базалните клетки. Вероятно ПСА се произвежда в ендоплазмения ретикулум и чрез екзоцитоза се освобождава в жле­зистия лумен. Предполага се, че той се образува като субстанция от 261 аминокиселини и след откъсването на 17 от тях се отделя като инактивен цимоген в лумена. Загубата на още седем аминокиселини води до зрялата, ензимно активна, екстрацелуларна форма с 237 аминокиселини. Ензимите, които превръщат цимогена в активен ПСА, не бяха известни до скоро. През 1997 г. Thomas Takayama[4], Abhay Kumar[5] и Janita Lövgren[6] независимо един от друг възпроизвеждат рекомбинантно този ПСА прекурсор, тъй като ПСА в неговата неактивна форма не може да бъде изолиран от семенната плазма. Трите работни групи стигат до заключението, че секретиращата се прекурсорна форма на ПСА се активира екстрацелуларно от човешкия каликреин 2. Чрез трипсинен подход той отделя малка част от 244-те аминокиселини на прекурсорната форма на ПСА, след което се образува зрялата активна ПСА молекула с 237 аминокиселини.

Досега са известни три тъканни каликреина. Човешкият каликреин 2 и 3, което е формалното наименование за ПСА, са специфични за простатата. Трипсиноподобната серинпротеаза hK2 и химотрипсиноподобната серинпротеаза hK3 (=ПСА) имат висока структурна хомоложност от 78%. Подобно на ПСА човешкият каликреин 2 се секретира от жлезистата простатна клетка като проензим в екстрацелуларното пространство, където той като единствен по рода си тъканен каликреин се самоактивира и служи за активирането на ПСА.

Интрацелуларното съотношение между човешкия каликреин 2 и ПСА е около 1:10, а екстрацелуларното – 1:100 до 1:1000. Човешкият каликреин 2 притежава четири пъти по-голям ензимен активитет в сравнение с ПСА, което помага в чувствително по-ниски концентрации да въздейства на същите субстрати в семенната плазма, на които въздейства и ПСА. Наскоро бяха идентифицирани единадесет нови, подобни един на друг тъканни каликреина от простатата. Това дава повод да се предположи възможност за комплексно взаимодействие при активирането и регулирането на ензимите в про­статата и извън нея.

фигура 1: Триизмерен молекулен модел на с-ПСА, изготвен от Rittenhouse et al.[7] по данни на Villoutreix et al.[8] с помощта на програмата HyperChem (Hypercube Inc., Gainesville, Florida). Сивите ареали маркират епитопи, които служат за разпознаване на молекулата на с-ПСА чрез антитела, за да се избегнат кръстосани реакции с човешкия каликреин 2, който на тези места най-силно се различава от с-ПСА

Регулация
Концентрацията на ПСА в простатната тъкан е възрастово и тесто­стероново зависима. Налице са високи концентрации на маркера при раждането. Шест месеца по-късно ПСА вече не може да бъде доказан в плазмата. Концентрацията на антигена започва отново да се покачва приблизително след десетата година, като по време на пубертета достига фазата на плато. Тези промени в нивото на ПСА корелират позитивно с концентрацията на тестостерона в серума. Проведените изследвания in vitro показват регулация на експресията на ПСА чрез андрогенен рецептор.

Ензимен активитет
ПСА има широк спектър на протеолизинова активност и принадлежи към групата на човешките каликреинни протеази. Редица изследвания показват, че ензимната протеолизинова активност на ПСА е трипсино- и химотрипсино подобна. Каликреините упражняват важни регулаторни функции в различни физиологични системи. Хомоложността в аминокиселинната секвенция между ПСА и останалите протеини на каликреин ген фамилията варира между 60 до 80%.

Репродукция
Кинините увеличават подвижността на сперматозоидите и тяхната способност за пенетрация в мукуса. ПСА разпада различните гликопротеини в течността на семенните мехурчета включително семиногелин и семенно мехурчестия специфичен антиген, като по този начин втечнява еякулата. Ензимното действие на ПСА в течността на семенните мехурчета води до образуването на кининоподобна субстанция, която предизвиква контракции на гладката мускулатура и увеличаване подвижността на сперматозоидите. Този процес може да бъде блокиран чрез антагонист на брадикинина.

Растежни фактори
ПСА е първата химично дефинирана протеаза като Insulin-Like Growth Factor Binding Protein (IGFBP-3). In vitro той води до отделянето на инсулиноподобни растежни фактори и стимулиране растежа на простатните епителни клетки. Чрез отделянето на такива растежни фактори той благоприятства образуването на костни метастази чрез хемотаксис или чрез отделянето на Parathyroid hormone-related protein.

История на простатно-специфичния антиген и утвърждаването му като туморен маркер

Между 1960 и 1970 г. американците Ablin и Flocks откриват антигени в тъканни екстракти от простата, които те определят като специфични за нея[9].

През 1966 г. Hara et al. откриват в Япония анигенна компонента в еякулата – гама-семинопротеин[10]. През 1971 г. същата работна група[11] опис­ва някои физикални и химични качества на този протеин.

По-късно през 1973 г. американците Li и Beling изолират антиген от семенната течност с молекулярно тегло 31 kDa. Те назовават този протеин Е1-антиген въз основа на неговия електрофорезен мобилитет[12].

През 1978 г. американците Sensa­baugh et al.[13] изолират протеин от човешката семенна течност. Те го назовават p30, тъй като той има молекулярно тегло 30 kDa (SDS-Page). По-нататъшните изследвания водят до заключението, че този протеин произхожда от простатата.

През 1979 г. работната група на Wang[14] успява да покаже с помощта на имунна преципитация на антигени от нормална, хипертрофирала и малигнена простатна тъкан, че протеинът е простатно-специфичен. Те доказват, че този антиген се различава имунологично и химично от простатно-специфичната киселинна фосфатаза, използвана от 1938 г. насам за диагностика на простатния карцином. Протеинът получава името простатно специфичен антиген (ПСА).

През последните години въпросът, дали при споменатите гама-семинопротеин, Е1, р30 и ПСА се касае за един и същ протеин, е бил предмет на множество изследвания.

Предположението, че описаният още през 1970 г. от Ablin и Flocks протеин е всъщност идентичен с ПСА води до разгорещени дискусии. След 1992 г. може да се приеме, че гама-семинопротеин, Е1, р30 и ПСА се кодират от един-единствен генетичен локус[15] и произлизат от идентичността на протеина, наречен след 1979 г. насам ПСА[16].

През 1980 г. Papsidero et al.[17] установяват, че ПСА се среща в серума на пациенти с карцином на простатата. С помощта на имунна електрофореза, която може да установи минимум от 0.5 μg/ml ПСА, той сравнявал серумите на 219 пациенти с напреднал карцином на простатата и 175 пациенти с други туморни заболявания със серума на контролна група от 20 пациенти. Само в 17 от 219 серума на пациенти с карцином на простатата той е доказал наличие на ПСА. Останалите серуми не реагирали положително. Серумният ПСА на пациентите с простатен карцином бил идентичен с ПСА от екстрактите на резецирани туморни тъкани – 36 kDa (SDS-Page) и 90-100 kDa (гелна филтрация). Откриването на антигена в серума на пациенти с карцином на простатата се тълкува като резултат от патологичното състояние на простатната жлеза аналогично с простатната кисела фосфатаза[17]. Величините 36 kDa и 90-100 kDa се обясняват от авторите с полимеризацията на 36 kDa тежката ПСА молекула.

През 1991 г. Lilja et al.[18] обясняват различните молекулни величини с това, че ПСА се свързва в серума предимно с α1-антихимотрипсин в комплекс от 90-100 kDa.

През 1984 г. Chu, Wang и Papsidero получават патентно право в САЩ за използването на ПСА за ранна диагностика на простатния карцином[16].

ПСА става значим като туморен маркер след 1980 г., когато Kuriyama et al.[19] откриват чувствителен метод за определяне на ПСА. Методът се състоял от един ензимен имунен Assay (ELISA), който притежавал заешки анти-IgG-антитела срещу ПСА. Авторите сравнявали екстракти от простатна тъкан и серуми на пациенти с карцином на простатата или с други туморни заболявания с такива на здрави хора. По този начин те дефинирали първите стойности на референтните граници на ПСА (0.1-1.792 ng/ml). Изследването на ПСА в женски серуми не давало изчисляеми концентрации при долна граница на доказване от 0.1 ng/ml. Най-високите концентрации се намерили в серумите на пациенти с напреднал карцином на простатата. Серумните ПСА концентрации на мъже с локално ограничен простатен карцином не се различавали от тези на пациенти с доброкачествена простатна хиперплазия[19].

През следващата 1981 г. Kuriyama et al.[20] доказват, че ПСА има най-голяма прогностична стойност по отношение на преживяемостта на пациенти с напреднал карцином на простатата в сравнение с други непростатоспецифични критерии. Колкото по-ниска била концентрацията на ПСА в серума след лечение, толкова по-дълго било времето на преживяемост. Те документират и факта, че метастазите на простатния карцином също отделят ПСА, който попада в кръвообращението. Постепенно простатната кисела фосфатаза, като неорганно специфичен ензим, загубва своята диагностична стойност при простатния карцином. В проучване от 1989 г. ПСА показва двойно по-висока чувствителност г. при изследване серума на 553 пациенти в различен и особено в по-ранен стадий на заболяването. По този начин простатната кисела фосфатаза се превръща в туморен маркер при напреднал карцином на простатата.

През 1989 г. Stamey и Kabalin публикуват подобни резултати при сравняването на 209 пациенти с простатен карцином преди лечение[21]. По-късно простатната кисела фосфатаза се оказва неподходяща като прогностичен критерий след радикална простатектомия, защото серумните концентрации при пациенти с рецидив не се различават от тези при пациенти без рецидив.

От края на 80-те години след многобройни проучвания ПСА се утвърждава като надежден метод за ранна диагностика на карцинома на простатата и неговото динамично проследяване след започване на лечението. Проблемът, възникнал още през 1980 г., когато Kuriyama et al.[19] определят ПСА в серума чрез метода на ELISA неразрешен и досега. И днес леко завишените стойности на ПСА (сивата зона между 4-10 ng/ml) не могат със сигурност да отдиференцират доброкачествената простатна хиперплазия от локално ограничения простатен карцином[22]. Затова продължава търсенето на нови методи, които да повишат диференциално-диагностичните възможности на туморния маркер. Към това спада проучването на нови диагностични критерии като съотношение между с-ПСА и т-ПСА, с-ПСА и АСТ-ПСА, съотношението между концентрацията на ПСА и ехографски определеният простатен обем, използването на възрастово зависими референтни стойности и др. Самостоятелното определяне на свободния ПСА най-вероятно е обещаваща възможност за увеличаване специфичността при разпознаването на простатния карцином.

Заключение
Комбинацията от дигитално ректално туширане на простатата и определяне на т-ПСА в серума важи и до днес като диагностичен стандарт. Досегашният опит показва, че простатният карцином се диагностицира по-често чрез увеличените стойности на ПСА, отколкото чрез ректално туширане при суспектни пациенти. Повишаване честотата на заболяването в САЩ с 38% от 1987 до 1994 г. най-вероятно се дължи на въведеното изследване на ПСА като диагностичен метод. Значението му за диагностиката и прогнозата на простатния карцином се отразява и върху въведената през 1992 г. поправка в TNM-класификацията – палпаторно неразпознаваеми карциноми, диагностицирани само чрез увеличената ПСА концентрация в серума се определят като самостоятелен клиничен туморен стадий T1c[23]. При 84% от пациентите в този стадий след радикална простатектомия се установява най-висока петгодишна преживяемост без прогресия[24]. Според Stamey et al. високите стойности на ПСА при негативна палпаторна и ехографска находка в повечето случаи се дължат на големите по обем карциноми в преходната зона на простатата. Въпреки това те са органно локалирзирани и само 10% от пациентите имат метастази[25]. В друго проучване от последните години се установява, че не съществува разлика в ПСА концентрациите при тумори на периферната и преходната зона при един и същи обем на простатната жлеза[26]. Elgamal et al.[27] съобщават само за леко по-високи стойности на ПСА при по-големи тумори в преходната зона.
И днес ПСА продължава да бъде най-добрият туморен маркер за ранна диагностика на простатния карцином. Неговото използване и интерпретиране трябва да бъде изключително внимателно, критично, строго индивидуално и съобразно правилата на добрата медицинска практика. ПСА остава неразделна част от профилактиката на мъжкото здраве след 45-50 години и трябва да се разглежда като част от комплексната диагностика, която уролозите имат на разположение за диагностициране на простатния карцином. n

книгопис:
Книгописът е на разположение в редакцията.