CC BY
26
УДК: 612.015.13:616.65-006-092
НОВЫЕ БИОХИМИЧЕСКИЕ МАРКЕРЫ РЕЦИДИВА РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ ПОСЛЕ ЕГО ЛЕЧЕНИЯ
1 2 1 Чибичян М.Б. , Черногубова Е.А. , Коган М.И.
1 Кафедра урологии и репродуктивного здоровья человека с курсом детской урологии-андрологии ГБОУ ВПО РостГМУ Минздрава России, г.Ростов-на-Дону Институт аридных зон Южного научного центра РАН, г.Ростов-на-Дону
Адрес: 344022, г. Ростов-на-Дону, пер. Нахичеванский, 29, тел. (863)2014448 Эл.почта: [email protected], [email protected], [email protected]
Исследовано состояние протеолитических систем крови (активность калликреина (К) и содержание прекалликреина (ПК), суммарная активность сериновых протеиназ и эластазоподобная активность, активность лейкоцитарной эластазы (ЛЭ), ангиотензин-превращающего фермента (АПФ) и ингиби-торная активность а1-протеиназного ингибитора (а1-ПИ) и а2-макроглобулина (а2-МГ) у 36 больных после радикальной простатэктомии (РПЭ). I группу составили 28 больных без биохимического рецидива (БР) после РПЭ. У18 пациентов в этой группе был локально-ограниченный рак, у 10 больных -рТ3. II группу составили 8 больных после РПЭ с развитием БР. Стадия рака простаты во II группе: у 7 пациентов - рТ3, у одного - pT4. Средний возраст пациентов в группах - 61,44±1,39 года. Медиана ПСА до РПЭ - 8,05 нг/мл (LQ=5,01; UQ=12). Среднее значение объема простаты в группах составило 52±2,74 см3. Медиана наблюдения - 18 месяцев. Контрольную группу составили 20 практически здоровых мужчин. У больных II группы через 1 месяц после РПЭ активность АПФ на 136,5% (p¡<0,001) выше, а активность ЛЭ на 29,0% (pl<0,05) ниже, соответствующих показателей в I группе. Средний ПСА в группе Iв этот срок составил 0,02±0,01 нг/мл, во II- 0,2±0,04 нг/мл. Таким образом, увеличение активности АПФ на фоне снижения антипротеолитического потенциала крови у больных после РПЭ является метаболической основой развития биохимического рецидива и может явиться маркером его прогрессии. Увеличение активности АПФ и уменьшение активности ЭА являются предикторами развития БР уже через 1 месяц после РПЭ, когда элевация ПСА еще не наступила.
Ключевые слова: рак простаты, биохимический рецидив, протеолитическая система крови, маркеры
NEW BIOCHEMICAL MARKERS OF RECURRENCE OF PROSTATE CANCER
AFTER HIS TREATMENT
1 2 1 Chibichyan M.B. , Chernogubova E.A. , Kogan M.I.
department of Urology and Human Reproductive Health with a Course of Pediatric Urology-Andrology Rostov State Medical University, Rostov-on-Don Institute of Arid Zones of Southern Scientific Centre of RAS, Rostov-on-Don
We studied the condition of the blood proteolytic systems (activity of kallikrein (К) and level of prekallikrein (PK), the total proteolytic activity of serine proteinases and elastase-like activity, the leukocytic elastase (LE) activity, the angiotensin-converting enzyme (ACE) activity, and the inhibitor activity of the a1-proteinase inhibitor (a1-PI) and a2-macroglobulin (a2-MG) in 36 patients after radical prostatectomy (RPE). Group I was composed of 28 patients without biochemical recurrence (BR) after RPE. In this group, ¡8 patients had locally limited cancer, and 10 patients had рТ3. Group II included 8 patients after RPE with development of BR. The prostate cancer stage in Group II was as follows: рТ3 in 7 patients, andpT4 in one patient. The average age of the patients in the groups was 61.44±1.39 years. The median PSA before RPE was 8.05 ng/ml (LQ=5.01; UQ=12). The average prostate volume in the groups was 52±2.74 cm3. The median of observations was ¡8 months. The control group consisted of 20 healthy males. In Group IIpatients at 1 month after the RPE, the ACE activity was ¡36.5% (pl<0.00l) higher, and the LE activity was 29.0% (pl<0.05) lower than the corresponding indicators in Group I. The median PSA in Group I at that time was 0.02±0.01 ng/ml, and in Group II it was 0.2±0.04 ng/ml. Thus, increased activity ofACE against the background of the reduced antipro-teolytic potential of the blood in patients after RPE is the metabolic basis for development of biochemical recurrence, and can be a marker of its progression. Increased activity of ACE and reduced activity of EA are predictors of BR development as early as at 1 month after RPE, when the PSA level is not yet elevated. Key words: prostate cancer, biochemical recurrence, blood proteolytic system, markers
ВВЕДЕНИЕ
настоящее время «золотым стандартом» ранней диагностики, степени распространенности, определения стадии болезни и мониторинга терапии рака предстательной железы (РПЖ) является определение простата-специфического антигена (ПСА) - представителя мультигенного семейства тканевых калликреинов [1, 2].
Однако ПСА является органоспеци-фичным, а не канцероспецифичным маркером, что обуславливает низкую прогностическую ценность ПСА при дифференциальной диагностике у пациентов с доброкачественной гиперплазией простаты и малыми, не симп-томными формами рака простаты [3]. Разработан новый диагностический тест - PCA3 [4]. В перспективе определение хепсина - трансмембранной се-риновой протеазы (transmembranepro-tease, serine 1 - TMPRSS1), в сыворотке крови может быть использовано для диагностики рака простаты и как тканевой маркер для дифференциальной диагностики агрессивных и неагрессивных форм рака [5 ,6].
Однако, несмотря на интенсивные поиски, открытые и используемые в настоящее время онкомаркеры не обладают необходимой для клинической практики чувствительностью и специфичностью, что сохраняет актуальность проблемы и на сегодняшний день.
Перспективность анализа протеоли-тических процессов при раке предста-
тельной железы и его рецидиве объясняется высокой биологической активностью протеиназ, их участием в защитных реакциях организма, процессах роста и деления клеток, ангиогенезе, деградации соединительнотканных структур при инвазии опухолевых клеток и метастазировании [7, 8].
Ранее, нами установлено, что при РПЖ в сыворотке крови и секрете простаты отмечается активация протеиназ калликреин-кининовой, ренин-ангио-тензиновой систем крови, при ослаблении контроля за их активностью со стороны пула ингибиторов. Увеличение активности АПФ и калликреина в сыворотке крови и секрете простаты приводит к накоплению пептидных регуляторов мито- и ангиогенеза - ангиотен-зина II и брадикинина при раке предстательной железы [9, 10].
Решение проблемы мониторинга эффективности терапии РПЖ связано, по нашему мнению, с изучением протео-литических процессов.
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
Для идентификации биохимических маркеров развития рецидива рака предстательной железы после радикальной простатэктомии (РПЭ) была сформирована группа больных, у которых определялись показатели калликреин-кининовой, ренин-ангиотензиновой и эластолитической систем в крови через 1, 6, 12 и 18 месяцев после операции. По результатам мониторинга пациенты,
подвергнутые радикальной простатэк-томии, были разделены на две группы:
I группа - пациенты, у которых за период наблюдения не зафиксированы элевация ПСА в крови и клинические признаки болезни. 2 группа - пациенты, у которых отмечен биохимический рецидив (БР) болезни с развитием клинической симптоматики.
В I группе состояло 28 больных. У 18 пациентов в этой группе был локально-ограниченный рак, у 10 - рТ3.
II группу составили 8 больных после РПЭ с развитием БР. Стадия рака простаты во II группе: у 7 пациентов - рТ3, у одного - рТ4. Средний возраст пациентов в группах - 61,44±1,39 года. Медиана ПСА до РПЭ - 8,05 нг/мл ^0=5,01; и0=12). Среднее значение объема простаты в группах составило
-5
52±2,74 см . Медиана наблюдения -18 месяцев. Контрольную группу составили 20 практически здоровых мужчин.
В сыворотке крови определяли следующие показатели протеолитических систем организма: активность калли-креина (КФ 3.4.21.8) (К) и содержание прекалликреина (ПК) после отделения от других сериновых протеиназ с помощью ионообменной хроматографии на ДЭАЭ-сефадексе А-50 по скорости гидролиза №бензоил-1-аргинин этилового эфира (БАЭЭ) [11], ингибиторную активность а1-протеиназного ингибитора (а1-ПИ) и а2-макроглобулина (а2-МГ) унифицированным энзимати-
ческим методом [12], активность кини-назы II (ангиотензинпревращающего фермента (АПФ), КФ 3.4.15.1) с использованием в качестве субстрата фу-рилакрилоилфенилаланилглицилгли-цина (ФАПГГ) [13], общую аргинин-эстеразную активность (ОАЭА) по отношению к БАЭЭ [14], активность эла-стазы и эластазоподобную активность по скорости гидролиза №третбутокси-карбонил-аланин-р-нитрофенилового эфира (В0С-А1а-0^) [15,16].
РЕЗУЛЬТАТЫ
Анализ состояния протеолитических систем крови показал, что у больных 2 группы через 1 месяц после РПЭ активность АПФ на 136,5% (р1<0,001) выше, а активность лейкоцитарной эла-стазы и ингибиторная активность а1 -протеиназного ингибитора на 29,0% (р1<0,05) и 41,2 % (р1<0,001) ниже, соответствующих показателей в 1 группе (рис. 1). Принципиально важно, что через месяц после РПЭ у больных 1 и 2 групп не отмечено отличий в уровне ПСА.
Через 6 месяцев после РПЭ не отмечается отличий в активности изучаемых протеаз и их ингибиторов, за исключением содержания ПСА, которое резко увеличивается у пациентов 2 группы (с 0,02 до 4,4 нг/мл).
Через 12 месяцев после РПЭ в сыворотке крови больных с БР активность АПФ на 291,7% (р1<0,001) выше, а активность ЛЭ - на 60,7% ниже, чем в первой группе (рис. 2).
250% 200% 150% 100% 50% 0%
236,5%*
100%
III Г
100%
и
100%
га Ш а
0
1 <
и с
а
1 месяц К ВПК ЫОАЭА
6 месяцев
I а2-МГ и а1-ПИ иАПФ УОЭА ВЭ
Рис. 1. Биохимические маркеры развития БР через 1 и 6 месяцев после РПЭ * -статистически достоверные различия между группами 1 и 2 (р<0,05).
500%
400%
300%
200%
100%
0%
391,7%*
100%
46,4
100%
12 месяцев К ВПК ИОАЭА
442,2%*
100%
39,3%* н | |
100%
га Ш а
0
1 <
и с
18 месяцев 1а2-МГ и а1-ПИ АПФ и ОЭА ИЭ
Рис. 2. Биохимические маркеры развития БР через 12 и 18 месяцев после РПЭ ^-статистически достоверные различия между группами 1 и 2 (р<0,05).
При развитии БР через 12 месяцев после РПЭ отмечается также снижение антипротеолитического потенциала крови за счет уменьшения ингибиторной активность а1-ПИ на 53,6% (р1<0,001) по сравнению с таковым у пациентов 1 группы на этом же этапе исследования.
Через 18 месяцев после РПЭ не выявлено отличий в изучаемых показателях, за исключением активности АПФ, которая при БР на 342,2% (р1<0,001)
превышала соответствующие показатели в 1 группе (рис.2).
ОБСУЖДЕНИЕ
Анализируя особенности нарушения протеиназно-ингибиторного баланса в крови больных после РПЭ в разные сроки после операции необходимо отметить, что маркером развития биохимического рецидива является увеличение активности АПФ (рис. 3). Через 1 и 12 месяцев после операции развитие
биохимического рецидива заболевания, системам крови - протеолитическим кроме увеличения активности АПФ, со- системам, участвующим в метаболизме провождается снижением активности пептидных регуляторов мито- и ангио-лейкоцитарной эластазы и а1-протеи- генеза - ангиотензина II и брадикинина. назного ингибитора, что свидетельству- Основные функции ангиотензина II и ет о фазности нарушения протеиназно- брадикинина (воспаление, ангиогенез и ингибиторного баланса на разных эта- миграция) также связаны с прогресси-пах развития БР (рис. 4). рованием рака [17]. Впервые показано,
что ангиотензин II оказывает непосредственное воздействие на раковые клетки, способствуя росту опухоли, за счет влияния на адгезию, миграцию и подвижность клеток, ускоряя прогрес-сирование мета-стазирования [18].
В этой связи заслуживает особого внимания обнаруженное нами снижение активности лейкоцитарной эла-
Способность к метастазированию и стазы при развитии рецидива РПЖ, инвазии - одно из фундаментальных что свидетельствует об истощении ее свойств злокачественных опухолей. Ас- запасов (рис. 4). Субстратом эластазы социированные с опухолью протеоли- кроме эластина являются коллагены III, тические ферменты участвуют в разру- VI и VIII генетических типов, интегри-шении базальной мембраны и внекле- ны, протеогликаны, гистоны, основной точного матрикса, в неоангиогене- белок миелина, гемоглобин и множест-зе [17]. Особое внимание в последнее во белков плазмы крови, в том числе время привлечено к калликреин- факторы гемокоагуляции, фибринолиза, кининовой и ренин-ангиотензиновой калликреин-кининовой системы и ком-
АПФ
250
ПСА
200 --
150 --
100 --
50 --
г***
исход
1
6
12
АПФ без рецидива АПФ б/х рецидив
ПСА без рецидива ПСА б/х рецидив
**
10
-- 9 -- 8 -- 7 -- 6 -- 5 -- 4 -- 3 -- 2 -- 1 -- 0
18
Месяцы
* - значимость различий между группами (р<0.05) ** - значимость различий между группами (р<0.01) *** - значимость различий между группами (р<0.001)
Рис. 3. Динамика активности АПФ и содержания ПСА в крови в разные сроки после РПЭ
0
ЭА
0,8 ■
0,7 ■ 0,6 ■ 0,5 0,4 ■ 0,3 ■ 0,2 ■ 0,1 ■ 0
t***
исход
12
ПСА
10
ЭА без рецидива ЭА б/х рецидив
ПСА без рецидива ПСА б/х рецидив
-- 9 -- 8 -■ 7 -■ 6 -- 5 -■ 4 -- 3
* - значимость различий между группами (р<0.05)
* - значимость различий между группами (р<0.01)
1 - значимость различий между группами (р<0.001)
40
18
Месяцы
Рис. 4. Динамика активности лейкоцитарной эластазы и содержания ПСА в крови
в разные сроки после РПЭ
1
6
племента [19]. Лейкоцитарная эластаза участвует также в активации матричных протеиназ (ММР-2), катепсина G, протеиназы-3, участвующих в клеточной инвазии и метастазировании [20].
ВЫВОДЫ
Увеличение активности АПФ на фоне снижения антипротеолитического потенциала крови у больных после РПЭ является метаболической основой развития биохимического рецидива и может явиться маркером его прогрессии.
Увеличение активности АПФ и уменьшение активности ЭА являются предикторами развития БР уже через 1 месяц после РПЭ, когда элевация ПСА еще не наступила.
Таким образом, определение ключевых показателей ренин-ангиотензино-вой, калликреин-кининовой систем крови, протеиназ лейкоцитов с целью мониторинга эффективности лечения и поиска предикторов развития рецидива РПЖ после РПЭ представляется перспективным.
ЛИТЕРАТУРА
1. Manji, M. Prostate-specific antigen et al. // J. Urol. - 2007. - V.178(6). -(PSA): an overview / M. Manji / Annals P.2252-2259.
of Saudi Medicine. - 2002. - V.22(1-2). 3. Соловов, В.А. Биология проста- P.1-3. тического специфического антигена и
2. Biomarkers for prostate cancer detec- его роль в патогенезе рака простаты / tion / D.J. Parekh, D.P. Ankerst, D. Troyer В.А. Соловов // Вестник СамГУ. Есте-
ственно-научная серия. - 2005. - Т. 5. -№39. - C.200-208.
4. Prostate Cancer Gene 3 (PCA3): development and integration of new nomograms biopsy / F.K. Chun, A. de la Taille, H. van Poppel et al. // J. European Urology - 2009. - 56(4)
5. Hepsin inhibits cell growth/invasion in prostate cancer cell / V. Srikantan, M. Valladares, J.S. Rhim et al. // Cancer Research. - 2002. - Vol.62. - P.6812-6816.
6. Detection of early prostate cancer using a hepsin-targeted imaging agent / K.A. Kelly, S.R. Setlur, R. Ross et al. // Cancer Res. - 2008. - Vol.68(7). -P.2286-2291.
7. Яровая, Г.А. Биорегулирующие функции и патогенетическая роль про-теолиза / Г.А. Яровая // Лабораторная медицина - 2003. - №6. - С.48-54.
8. Functional imaging of tumor proteolysis / B.F. Sloane et al. // Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol. - 2006. - Vol.46. -P.301-315.
9. Активность протеолитических ферментов и их ингибиторов в секрете простаты при доброкачественной гиперплазии и раке предстательной железы / М.И. Коган, Е.А. Черногубова, М.Б. Чибичян, Д.Г. Матишов // Онко-урология. - 2011. - №2. - С.46-51.
10. Angiotensin-Converting Enzyme and Kallikrein as a New Concept in the Study of Prostate Cancer / M. Kogan, M Chibichyan, A. Ilyash, E. Chernogu-bova // UROLOGY 80 (Supplement 3A). - 2012. - P.S81-S82.
11. Пасхина, Т.С. Упрощенный метод определения калликреиногена и калликреина в сыворотке (плазме) крови человека в норме и при некоторых патологических состояниях / Т.С. Пас-хина, А.В. Кринская // Вопросы медицинской химии. - 1974. - Т.20. - №6. -С.660-663.
12. Нартикова, В.Ф. Унифицированный метод определения активности а1-антитрипсина и а2-макроглобулина в сыворотке (плазме) крови человека / В.Ф. Нартикова, Т.С. Пасхина // Вопросы медицинской химии. - 1979. -Т.25. - №4. - С.494-502.
13. Голиков, П.П. Экспресс-метод определения активности ангиотензин-превращающего фермента в сыворотке крови / П.П. Голиков, Н.Ю. Николаева / Клин. Лаб. Диагностика. -1998. - №1. - С.11-13.
14. Пасхина, Т.С. Калликреин сыворотки крови человека. Активность фермента и хроматографический метод определения / Т.С. Пасхина, Г.А. Яровая // Биохимия. - 1970. - Т.35. - №5. -С1055-1058.
15. Доценко, В.Л. Выявление лейкоцитарной эластазы человека из комплекса с плазменным а1-протеиназ-ным ингибитором по ее энзиматиче-ской активности с синтетическим субстратом / В.Л. Доценко, Е.А. Нешкова, Г.А. Яровая // Вопросы медицинской химии. - 1994.- Т.40. - №3. - С.25-31.
16. Активность протеиназ грануло-цитов и уровень кислотостабильных
ингибиторов протеиназ в бронхиальном секрете детей с бронхопатиями различной этиологии / В.Л. Доценко, Е.А. Нешкова, Г.А. Яровая и др. // Вопросы медицинской химии. - 1980. -Т.3. - №26. - С.387-392.
17. George, A.J. The renin-angiotensin system and cancer: old dog, new tricks / A.J. George, W.G. Thomas, , R.D. Han-nan // Nat Rev Cancer. - 2010. - Vol.10. - P.745-759.
18. Angiotensin II Facilitates Breast Cancer Cell Migration and Metastasis / S.M. Rodrigues-Ferreira, M.P. Abdelka-
rim, P. Dillenburg-Pilla et al. // PLoS ONE. - 2012. - Vol.7(4). - P.1-8.
19. Neutrophil Elastase Inhibition: A New Cancer Therapy / N. Sato, M. Yoshida, T. Satoshi et al. // Current Enzyme Inhibition. - 2008. - Vol.4(2). -P.82-85.
20. Activation of progelatinase A (MMP-2) by neutrophil elastase, cathepsin G, and proteinase-3: a role for inflammatory cells in tumor invasion and angiogene-sis / P. Shamamian, J.D. Schwartz, B.J. Pocock et al. // J Cell Physiol. - 2001. - Vol.189(2). - P.197-206.
- X -
