Пса и его изоформы в сыворотке крови женщин в норме и при патологических процессах в молочной железе

Простатический специфический антиген является одним из наиболее изученных и широко используемых в клинической практике серологических опухолеассоциированных маркеров. Первые работы, результатом которых стало открытие этого белка, начались в 1960-х гг. ХХ в., первоначально в аспекте идентификации антигенов человеческой спермы, ассоциированных с мужским бесплодием [1, 2], а также поисков маркеров изнасилования для применения в судебной медицине [3]. Закрепившееся название белка – простатический специфический антиген (ПСА) – предложено в 1970 г. [4]. В дальнейшем ПСА был обнаружен в сыворотке крови (СК) больных раком предстательной железы (РПЖ) [5]. В 1987 г. было показано, что уровни ПСА в СК больных коррелируют со стадией рака простаты и пропорциональны объему опухолевых масс [6]. Эти работы положили начало многочисленным исследованиям клинической значимости данного протеина как опухолеассоциированного маркера РПЖ.

Простатический специфический антиген представляет собой гликопротеин из семейства калли-креинов с молекулярной массой 34 кДа. Подобно другим представителям этого семейства, ПСА является протеолитическим ферментом с химо- трипсиноподобной активностью. Его секреция происходит в железистом эпителии предстательной железы, далее он накапливается в семенных протоках, обеспечивая разжижение эякулята [7]. Первично ПСА синтезируется как препропеп-тид, содержащий 261 аминокислоту. В процессе посттрансляционной модификации молекула укорачивается, зрелая форма ПСА содержит 237 аминокислотных остатков [8, 9]. В ткани простаты преобладающая доля ПСА (~98 %) находится в свободной форме (свПСА). При попадании в кровь до 90 % ферментативно активного ПСА необратимо инактивируется связыванием с α-1-антихимотрипсином и небольшое количество – с α-2-макроглобулином [10]. Оставшийся свободным ПСА в крови в относительно равных долях представлен несколькими формами, не способными связывать ингибиторы: доброкачественным ПСА (~28 %), проПСА (~39 %), а также «урезанными» формами проПСА: ([-2]проПСА ~6 %, [-4]проПСА ~10 %, [-5]проПСА ~17 %).

С момента описания ПСА в 1960-х гг. и появления первых коммерческих тест-систем для его определения в СК были выполнены десятки тысяч научных исследований, посвященных использованию этого антигена при РПЖ: в диагностике (в том числе ранней), мониторинге лечения и докли- ническом выявлении рецидивов. В клинической практике нашли применение и изоформы этого антигена – свПСА, [-2]проПСА, а также алгоритм ИЗП (индекс здоровья простаты) на их основе.

В течение многих лет единственным источником ПСА в организме считалась предстательная железа, что даже нашло отражение в его названии. Однако сегодня описано много непростатических источников ПСА не только у мужчин, но и у женщин, одним из которых является молочная железа (МЖ), и начаты исследования возможности его использования в качестве биомаркера непростатических раков [11].

Непростатические источникии регуляция синтеза ПСА у женщин

Впервые экспрессия ПСА у женщин была обнаружена в парауретральных железах (железах Скина), которые расположены у наружного отверстия мочеиспускательного канала и представляют собой гомолог предстательной железы [12]. ПСА-положительными оказались примерно две трети гистологических образцов парауретральных желез [13]. Показано также, что при крайне редко встречающихся злокачественных новообразованиях этого органа (0,003 % среди всех опухолей репродуктивного тракта у женщин) наблюдается повышение уровня ПСА в СК пациенток [14].

ПСА в ткани МЖ был впервые выявлен в 1993 г., первоначально при иммуноанализе цитозольного экстракта образцов рака молочной железы (РМЖ). Позднее этот антиген был обнаружен и в ткани здоровой МЖ, а также в молозиве и молоке. Установлено, что в молозиве около половины ПСА находится в комплексе с ингибиторами протеаз; в молоке до 75 % этого белка находится в свободной форме, однако доля связанного ПСА при лактации со временем возрастает [15, 16]. Предполагается, что экспрессия ПСА происходит в эпителии протоков МЖ, при этом активатором его синтеза служит изменение гормонального фона при беременности, лактации и приеме оральных контрацептивов [15, 17, 18]. Кроме того, экспрессия ПСА в МЖ находится в прямой зависимости от андрогенов. Активация промотора/энхансера гена KLK3 при андрогенной стимуляции была подтверждена in vitro на модели РМЖ [15].

Clements et al. [19] показали, что ПСА образуется и в эндометрии и может играть регуляторную роль в функционировании этого органа. ПСА был также обнаружен в амниотической жидкости при нормальной и осложнённой беременности, при этом его концентрация в СК у беременных женщин оказалась выше, чем у здоровых небеременных женщин [20, 21].

Одним из минорных источников ПСА является поджелудочная железа, главным образом ее экзокринная часть [22]. Отмечено, что уровни свПСА и общПСА могут возрастать при хроническом и остром панкреатите, однако роль этого белка при данных патологических состояниях неясна [23]. Экспрессия ПСА в ткани яичников может наблюдаться как в норме, так и при ряде патологических состояний, включая избыток андрогенов и синдром поликистозных яичников [24, 25]. При помощи ПЦР в реальном времени, гибридизации in situ и иммуногистохимического анализа незначительная экспрессия ПСА была выявлена и в ряде других тканей: трахее, щитовидной железе, коже, слюнных железах, тонкой кишке, уретре, яичках, семенных пузырьках, эпидидимисе, почках, надпочечниках и головном мозге [22].

Таким образом, ПСА, помимо предстательной железы, был обнаружен в достаточно широком спектре тканей как у мужчин, так и у женщин. Это позволяет рассматривать его в качестве потенциального серологического маркера опухолей различной локализации. Тем не менее данная область применения ПСА остается сравнительно малоизученной и требует дальнейших исследований. Кроме того, в 2018 г. C.D. Figueroa et al. [26] опубликовали обзор о роли различных калликреи-нов (включая ПСА) в регуляции ряда физиологических и патологических процессов. Это возродило интерес к ПСА как к протеазе, регулирующей активность PAR-рецепторов (протеаза-активируемых рецепторов) в норме и при опухолях непростатической локализации в аспекте поиска новых мишеней для таргетной терапии [26].

ПСА в СК женщин без патологических процессов в молочной железе и при гормональных нарушениях

Сывороточные концентрации ПСА у женщин примерно в 1000 раз меньше, чем у мужчин, и в среднем составляют 0,004 нг/мл. В качестве верхней границы нормы этого антигена у женщин предлагают принять значение 0,01 нг/мл [27]. У большинства здоровых женщин и пациенток с доброкачественными заболеваниями МЖ основная масса сывороточного ПСА представлена изоформой, связанной с ингибитором α-антихимотрипсина, тогда как при злокачественных опухолях он преимущественно обнаруживается в СК в свободной форме [28].

Показано, что уровень ПСА в СК достигает максимума в период от середины до конца фол-ликулиновой фазы менструального цикла. При этом период между пиками ПСА и прогестерона составил приблизительно 10–12 дней, что указывает на возможную регуляцию экспрессии ПСА стероидными гормонами желтого тела [29]. Это предположение было подтверждено R. Nagar и A.A. Msalati [30], которые изучали корреляцию сывороточного ПСА с эстрадиолом и прогестероном. В исследование было включено 110 образцов СК и 10 образцов слюны здоровых женщин в возрасте 18–45 лет с нормальным менструальным циклом.

Для анализа применяли высокочувствительный тест PSA DSL-9700 с пределом обнаружения 0,001 нг/мл. ПСА был обнаружен в 38,2 % всех сывороточных образцов и 10 % образцов слюны, при этом наиболее высокие уровни протеина были отмечены во время фолликулярной фазы (между 4-м и 9-м днями цикла). Изменение сывороточных уровней ПСА соответствовало изменениям концентрации прогестерона и в то же время не имело никакой связи с уровнем эстрадиола [30]. Aksoy et al. [31] выполнили анализ уровней ПСА в СК и слюне 30 здоровых женщин (возраст 23–35 лет) во время менструального цикла. Концентрация протеина в СК и слюне на 9-й день (фолликулярная фаза) и 14-й день (середина цикла) была значительно выше, чем на 4-й день (начало фолликулярной фазы) и 21-й день (лютеиновая фаза). Сывороточные уровни ПСА положительно коррелировали с концентрациями ПСА слюны во все фазы менструального цикла, в то же время корреляции с уровнями прогестерона или эстрогенов отмечено не было [31]. Это нашло подтверждение в работе Mannello et al. [32]. Однако другие авторы не наблюдали значительных различий в уровнях ПСА на разных этапах менструального цикла, а также между женщинами с сохранной менструальной функцией и после менопаузы [33]. Таким образом, вопрос о регуляции синтеза ПСА эстрадиолом и прогестероном остается открытым.

Имеются работы, касающиеся взаимосвязи ПСА с гиперандрогенизмом у женщин и его клиническими проявлениями , в частности с синдромом поликистозных яичников (СПКЯ) и гирсутизмом. Так, по данным ряда авторов, уровни ПСА в СК у женщин, страдающих СПКЯ, значительно повышены [33, 34]. Отмечена также умеренная корреляция между концентрациями данного маркера в моче и сывороточными уровнями другого маркера гиперандрогенизма – 3-α-андростендиола, а также сывороточным тестостероном [34]. В некоторых работах говорится о том, что при СПКЯ концентрации сывороточного и свободного ПСА увеличены как у женщин с сохранной овуляторной функцией, так и у женщин с ановуляторным менструальным циклом и коррелируют с гирсутизмом и другими проявлениями гиперандрогенизма [33, 34]. Таким образом, уровень общего ПСА, а также отношение общего ПСА к свободному ПСА при СПКЯ имеют диагностическую значимость, сравнимую с таковой при раке предстательной железы [35].

Помимо этого, распространенным проявлением гиперандрогенизма у женщин выступает гирсутизм, который наблюдается у 80 % пациенток с гиперпродукцией андрогенов [36]. У женщин с гирсутизмом уровни сывороточного ПСА значительно повышены [24], при этом у пациенток, принимавших в течение 6 мес антиандрогенную терапию, его концентрация заметно снижалась [36]. Другое исследование, направленное на поиски возможных источников синтеза ПСА, показало, что надпочечники и яичники не способствуют повышенной экспрессии этого антигена у женщин, страдающих гирсутизмом [36]. В целом, ПСА в СК и моче женщин рассматривается как маркер андрогенной активности.

Уровни ПСА у женщинс доброкачественными заболеваниями МЖ

Первые исследования, посвященные оценке ПСА при доброкачественных заболеваниях молочных желез, выполнены в 1990-х гг. [37–39]. Было установлено, что у 7 % пациенток с ДЗМЖ уровни ПСА в СК превышали 0,03 нг/мл, среди здоровых женщин подобное явление наблюдалось в 1,5 % случаев [38, 39]. При этом у женщин с фиброаденомами и кистами МЖ уровни циркулирующего в крови ПСА в отдельных случаях достигали значений, сравнимых с его сывороточными концентрациями у мужчин, что значимо выше, чем у женщин без патологии МЖ [38, 40, 41].

P. Dash et al. показали, что значения общПСА и свПСА у пациенток с доброкачественными и злокачественными новообразованиями МЖ существенно не различались, но были значительно выше, чем у здоровых женщин [42]. Чувствительность общПСА и свПСА среди больных ДЗМЖ составила 86 % и 28 %, при РМЖ – 70 и 38 % соответственно. При этом чувствительность соотношения свПСА/общПСА (>50 %) при доброкачественных заболеваниях оказалась невелика – 24 % против 94 % при РМЖ [43]. Таким образом, наиболее информативной сывороточной изоформой в диагностике ДЗМЖ оказался общПСА. С другой стороны, определение ПСА у женщин с ДЗМЖ не имеет диагностической ценности, поскольку по результатам их исследования уровни ПСАобщ при ДЗМЖ и РМЖ практически не отличались от значений у здоровых женщин, а повышение уровней этого маркера при ДЗМЖ наблюдалось лишь у 7 % пациенток [44].

Таким образом, данные литературы, затрагивающие вопрос уровней фракций ПСА в СК у женщин с ДЗМЖ, ввиду своей противоречивости не позволяют прийти к единому заключению. Следует также отметить, что в вышеперечисленных исследованиях в группы ДЗМЖ включались лишь фиброаденомы и единичные кисты МЖ, в то время как случаи внутрипротоковых папиллом МЖ и фиброзно-кистозной мастопатии не рассматривались. Следовательно, этот вопрос требует дальнейшего изучения.

Применение общПСА и свПСАв диагностике РМЖ

Выявление ПСА в гистологических образцах новообразований МЖ послужило толчком к исследованию этого маркера в СК больных РМЖ. Впервые оценка сывороточных концентраций

ПСА у таких пациенток была произведена в 1995 г. [45]. Доля больных с уровнями ПСА≥0,03 нг/мл оказалась несколько выше при РМЖ в сравнении с контрольной группой – 11 против 4 %. Авторы также обнаружили, что большая часть сывороточного ПСА у больных РМЖ находится в свободной форме [45].

С разработкой новых высокочувствительных методик обнаружения сывороточных форм ПСА стала возможной более точная оценка уровней этого маркера у женщин с новообразованиями МЖ. M. Black et al. [41] продемонстрировали, что уровни общПСА и свПСА были существенно выше у больных РМЖ и с кистами МЖ по сравнению с контрольной группой. При этом доля обследуемых, имевших определяемые уровни общПСА (>0,001 нг/мл), оказалась выше среди пациенток с кистами МЖ (75 %), чем при РМЖ (57 %). Чувствительность общПСА в данной работе составила 57 %, специфичность (против больных с кистами МЖ) – лишь 25 %. Для свПСА эти показатели были равны 20 и 96 % соответственно [41].

В исследовании F. Mashkoor et al. [46] сывороточные уровни как общПСА, так и свПСА оказались значительно выше в группе больных РМЖ, чем у доноров (1,373 vs 0,517 нг/мл и 0,882 vs 0,148 нг/мл соответственно). Увеличение концентраций ПСА у больных РМЖ относительно здоровых женщин было подтверждено в ряде других работ [43, 47]. С другой стороны, не было выявлено значимых различий в уровнях общПСА между группами больных РМЖ и здоровыми женщинами, значения маркера, превышавшие 0,03 нг/мл, отмечены у 1 % доноров и 5,6 % больных РМЖ [44].

В работе S. Das et al. [43] общПСА был выявлен у 86 % больных ДЗМЖ и лишь у 70 % больных РМЖ. У этих же групп пациенток свПСА был повышен в 28 и 38 % случаев соответственно. Таким образом, общПСА оказался сравнительно чувствительным (70 %), но низкоспецифичным маркером РМЖ (у доноров – 67 %, у больных ДЗМЖ – 25 %). Напротив, свПСА имел меньшую чувствительность (40%), но большую специфичность (у доноров – 90 %, у больных ДЗМЖ – 72 %) [43]. В качестве дискриминационных уровней для дифференциальной диагностики РМЖ предложено использовать значение 0,31 нг/мл для общПСА и 0,19 нг/мл для свПСА, что позволяет достичь показателей чувствительности и специфичности, близких к 100 % [28].

В 2018 г. A.J. Usoro et al. [48] опубликовали данные об отсутствии различий в уровнях общПСА у больных РМЖ (n=80) и здоровых женщин (n=50) сходных возрастных групп. В то же время значимые различия были установлены в уровнях свПСА. В целом же из 6 маркеров (общПСА, свПСА, РЭА, эстрадиол, пролактин и маммаглобин) наилучшими диагностическими характеристиками обладал маммаглобин [48].

В то же время L. Zhang et al. [49] в 2018 г. сообщили, что из трех маркеров (общПСА, РЭА и СА15-3) общПСА обладает наилучшей чувствительностью и специфичностью в дискриминации злокачественных и доброкачественных процессов в молочной железе. Авторы установили ассоциацию общПСА с менструальным статусом больных РМЖ и отсутствие таковой с молекулярными подтипами РМЖ (люминальный А, В, трипл-позитивный/не-гативный РМЖ) [49].

Сывороточные концентрации ПСА оказались выше среди больных с ранними стадиями РМЖ [43, 46]. Такая закономерность может быть обусловлена потерей способности к секреции гормонов опухолями на распространенных стадиях [43]. Уменьшение уровней общПСА также было отмечено при снижении степени дифференцировки опухоли: от 1,813 нг/мл при высокодифференцированном РМЖ до 1,070 нг/мл – при низкодифференцированном. Снижение свПСА оказалось не столь выраженным: от 1,149 нг/мл при высокодифференцированных опухолях до 1,002 нг/мл – при низкодифференцированных [47]. Более высокие уровни общПСА и свПСА были ассоциированы с молодым возрастом (менее 50 лет) и пременопаузальным статусом больных РМЖ [43, 46]. Вероятно, это связано с изменением гормонального статуса пациенток после наступления менопаузы [43]. С другой стороны, Romppanen et al. [44] отметили обратную корреляцию ПСА с возрастом у здоровых женщин, но не у больных РМЖ.

Отмечено, что значения ПСА при РМЖ положительно коррелировали с экспрессией на опухолевых клетках прогестероновых рецепторов. Корреляция выражена столь значительно, что авторы предложили заменить исследование прогестероновых рецепторов измерением сывороточных уровней ПСА как более дешевым и быстрым методом. В то же время наличие в опухоли эстрогеновых рецепторов оказалось не связанным с концентрациями ПСА, а экспрессия HER-2 neu имела обратную корреляцию с уровнями маркера [43].

Важным показателем, учитываемым многими авторами при оценке изоформ ПСА у больных РМЖ, является отношение свПСА/общПСА. В отличие от рака предстательной железы, при РМЖ наблюдается увеличение доли свПСА в СК. По данным ряда авторов, преобладание свПСА (> 50 % от общПСА) может служить более чувствительным и специфичным диагностическим критерием РМЖ, чем оценка отдельных изоформ ПСА [41, 43, 46]. M. Black et al. [41] отметили, что преобладание свПСА среди больных РМЖ наблюдалось в 5 раз чаще, чем у здоровых женщин и пациенток с ДЗМЖ. В более поздней работе показано, что соотношение свПСА/общПСА >50 % имело место у 83,6 % больных РМЖ против 0 % в контрольной группе и не зависело от стадии опухолевого процесса [46]. По данным S. Das et al., свПСА пре- обладал в СК 94 % больных РМЖ и лишь у 26 % пациенток с ДЗМЖ. При этом данный показатель имел как высокую чувствительность (94,8 %), так и специфичность (97 % против доноров, 96 % против больных с ДЗМЖ) [43]. Результаты представленных работ свидетельствуют о селективной секреции свПСА в СК клетками РМЖ. Это может быть обусловлено активным синтезом опухолевыми клетками эндопептидаз, которые осуществляют посттрансляционную модификацию ПСА, в результате чего предотвращается формирование его комплекса с антихимотрипсином и доля свПСА в СК возрастает [41, 50].

В 2018 г. H. Li et al. [51] опубликовали результаты метаанализа 10 публикаций, касающихся ПСА и РМЖ. В анализ вошли данные, касающиеся 770 случаев РМЖ и 799 доноров. Чувствительность общПСА составила 71,8 %, специфичность 52,8 %, а свПСА – 78,3 % и 67,9 % соответственно. Авторы сделали заключение о том, что ПСА является полезным маркером РМЖ и дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных образований в молочной железе.

Роль синтеза ПСА в ткани РМЖ остается до конца неясной. Предполагается, что этот антиген участвует в деградации белков экстрацеллюлярного матрикса (фибронектина и ламинина), провоцируя отслаивание опухолевых клеток и облегчая таким образом, инвазию и метастазирование [52]. ПСА способен также расщеплять IGFBP-3 – белок, связывающий инсулиноподобные факторы роста (IGF) и обладающий самостоятельной антипро-лиферативной и апоптотической активностью в клетках РМЖ [53, 54]. Вследствие этого происходит возрастание в СК уровней IGF, являющихся стимуляторами опухолевого роста [53].

Таким образом, возрастание сывороточных концентраций общПСА и свПСА у больных РМЖ было продемонстрировано в многочисленных работах. В то же время каждая из изоформ ПСА как диагностический маркер РМЖ имеет ряд недостатков. Так, общПСА характеризуется низкой специфичностью, повышаясь при ДЗМЖ, в то время как свПСА обладает недостаточной чувствительностью. Кроме того, концентрации обеих изоформ имеют тенденцию к снижению у постменопаузальных пациенток и при распространенных стадиях РМЖ. В то же время значительный интерес представляет оценка соотношения свПСА/ общПСА, диагностическая значимость которого изучена недостаточно. По данным ряда исследований [41, 43, 46], преобладание свПСА в СК (> 50 % общПСА) способно служить эффективным диагностическим критерием РМЖ с чувствительностью и специфичностью, превышающими 90 %, однако для подтверждения этих данных необходимы дальнейшие исследования.

Совершенно иное обоснование целесообразности исследования ПСА при РМЖ обсуждают в своей публикации 2019 г. T. Hanamura et al [55]. Авторы полагают, что одной из причин развития нечувствительности ER+ РМЖ к антиэстрогено-вой терапии является переключение опухолевых клеток с ER-зависимости на AR (андрогеновый рецептор)-зависимость. А поскольку экспрессия ПСА в определенной степени зависит от андроген-ассоциированных генов, то ПСА можно будет использовать в качестве маркера для отбора больных РМЖ на антиандрогенную терапию [55].

ПСА в оценке эффективности лечения и выявления рецидивов рака молочной железы

Данные литературы свидетельствуют о том, что хирургическое вмешательство при РМЖ приводит к значимому снижению сывороточных уровней ПСА [42, 43, 46, 56]. Это представляется закономерным, поскольку с удалением опухоли устраняется основной источник этого антигена у больных РМЖ. В исследовании C. Mashkoor et al. [46] среднее значение общПСА после операции уменьшилось с 1,373 нг/мл до 0,685 нг/мл, а свПСА – с 0,882 нг/мл до 0,177 нг/мл. При этом послеоперационные уровни обеих изоформ все-таки оставались несколько выше, чем у женщин-доноров: общПСА – 0,685 против 0,517 нг/мл, свПСА – 0,177 против 0,148 нг/мл [46]. S. Das et al. [43] отметили значительное снижение ПСА (в среднем более чем на 90 % от исходного уровня) у 78 % больных РМЖ, перенесших хирургическое вмешательство; умеренное снижение (на 50–90 %) – в 12 %, менее чем 50 % – в 7 % случаев. Однако в работе других авторов у больных РМЖ через полгода после лечения отмечено снижение лишь свПСА (0,23 нг/мл против 0,30 нг/мл на старте лечения, p<0,001), в то время как общПСА даже несколько возрос (0,88 нг/мл против 0,77 нг/мл на старте лечения, p<0,001) [28]. Но такие публикации являются единичными.

Снижение концентраций ПСА в СК больных РМЖ после операции достигается главным образом за счет свободного компонента [42, 46]. По данным F. Mashkoor et al. [46], медиана общПСА уменьшилась на 34,6 %, свПСА – на 82,4 %. При этом соотношение свПСА/общПСА на старте лечения было равно 59,4 %, после операции – 23,7 %. Это подтверждает гипотезу о посттрансляционной модификации ПСА в ткани РМЖ и как следствие снижении его способности связываться с белками плазмы.

Количество исследований, посвященных возможной прогностической роли ПСА при РМЖ, невелико. В одной из таких работ отмечено, что в тех случаях, когда после операции не наблюдалось снижения сывороточных уровней ПСА, при гистологическом исследовании операционного материала были выявлены положительные края резекции [43]. В связи с этим авторы предложили использовать ПСА в качестве индикатора радикаль- ности хирургического вмешательства. Согласно результатам другого исследования, обнаружение ПСА в цитозоле опухолевых клеток было ассоциировано с хорошим прогнозом (по безрецидивной выживаемости), однако эти данные оказались справедливы лишь для опухолей, негативных по рецепторам стероидных гормонов [56]. При этом связь ПСА с общей выживаемостью этих пациенток оказалась статистически недостоверной. ПСА-положительные опухоли несколько лучше отвечали на адъювантную химиотерапию, однако эти различия также не достигали статистически значимого уровня (р=0,09) [56].

Представленные результаты нуждаются в подтверждении, обосновывая, таким образом, необходимость дополнительных исследований ПСА для оценки эффективности оперативного и адъювантного лечения, а также для прогноза течения опухолевого процесса.

Заключение

Простатический специфический антиген является одним из наиболее изученных и широко используемых в клинико-лабораторной практике