Онкомаркеры

 

      Онкомаркер или опухолевой маркер является биологическим маркером, который можно обнаружить в крови, моче или других тканях организма, причем значения такого маркера повышаются при наличии одного или нескольких типов рака. Однако, несмотря на результаты любых лабораторных и инструментальных исследований диагноз рака всегда должен быть подтвержден биопсией. Повышенный уровень онкомаркера может указывать на наличие рака, но отмечается его повышение и при других физиологических и патологических состояниях (ложноположительное значение).

      Более высокие уровни предоперационных опухолевых маркеров сыворотки крови представляют собой опухолевую нагрузку, связанную с размером опухоли и метастазированием лимфатических узлов и прогнозирует более плохую  выживаемость, например ,  при раке молочной железы. Значительно более высокие уровни опухолевых биомаркеров отмечены не только в статусе опухоли, но  и стадии рака, что указывает на связь между высоким уровнем опухолевых биомаркеров и опухолевой нагрузкой. Поскольку уровень CA15-3 тесно связан с метастазированием венозной и лимфатической сосудистой сети, высокая концентрация CA 15–3 в начале предсказывает худший исход рака молочной железы. В частности, прогностическое значение стадии TNM полностью исключено в многомерном анализе с включением других классических прогностических элементов, таких как опухолевый и узловой статусы.

   Из-за отсутствия специфичности к органам и опухолям, низкой чувствительности использование опухолевых маркеров для принятия терапевтических решений в целом признано недействительным. Тем не менее, некоторые исследования показали, что дооперационный уровень опухолевых маркеров может быть полезен в сочетании с другими показателями для оценки необходимости дополнительного лечения.

    Таким образом, онкомаркеры не отражают пролиферативную активность. Напротив, опухолевые маркеры цитокератина при раке молочной железы измеряют пролиферативную активность, которая является одной из наиболее важных фенотипических характеристик агрессивности опухоли, и, таким образом, могут быть более полезными в качестве прогностического показателя, чем сывороточные опухолевые маркеры, о которых сообщалось ранее

   При исследовании трех онкомаркеров (СА 19–9, СЕА, СА 125) в сочетании с различными параметрами периферической крови все биомаркеры были достоверно связаны с лейкоцитами, а СА 19–9 и СА 125 - с уровнями нейтрофилов. Противоречивы данные о связи  СЕА с лейкоцитами у пациентов с распространенным раком прямой кишки.

      В некоторых исследованиях уровни LDH коррелировали с СА 19–9, СЕА и СА 125.  LDH является ключевым ферментом, участвующим в процессе превращения пирувата в лактат при анаэробной конверсии. Кроме того, LDH избыточно экспрессируется в тканях гипоксической опухоли и в тканях метастатического рака; его уровни связаны с инвазией опухоли и метастазированием.

    Исходные уровни лейкоцитов, нейтрофилов, LDH, СА 19–9, СЕА и СА 125 в сыворотке коррелируют с прогнозом рака поджелудочной железы. Исходные уровни нейтрофилов, уровни LDH, СА 19–9 и СА 125 идентифицированы как независимые факторы общей выживаемости при раке. 

Альфа – фетопротеин

    Альфа – фетопротеин (AFP) - это гликопротеин с молекулярным весом 69 000 Да, состоящий из одной полипептидной цепи, включающей ~ 600 аминокислот и содержащей около 4 % углеводов. Альфа- фетопротеин образуется при развитии эмбриона и плода.

   Тройной скрининг сочетает альфа-фетопротеиновый тест с определением уровня двух гормонов, несвязанного эстриола и хорионического гонадотропина. Этот тест применяют для выявления и мониторинга , опухоли половых клеток, первичной гепатоцеллюлярной карциномы, возникающей, как правило, при циррозе печени, а также с целью мониторинга эффективности терапии.

 

Альфа – фетопротеин при беременности

Повышение

Многоплодная беременность

Крупный плод

Некроз печени плода ( вирусная инфекция)

Пороки развития нервной трубки (анэнцефалия, расщелина позвоночника)

Пупочная грыжа плода

Аномалии почек и мочевыводящих путей

Несращение передней брюшной стенки плода и другие пороки развития плода ( атрезия пищевода и двенадцатиперстной кишки)

Синдром Шерешевского Тернера

Снижение

Синдром Дауна у плода ( после 10 недель беременности)

Трисомия 18

Задержка развития плода

Гибель плода

Угроза самопроизвольного выкидыша

Пузырный занос

Ложная беременность

 

      Повышение или снижение альфа – фетопротеина как маркера осложнений беременности недостаточно , поскольку для выявления дефектов необходим амниоцентез и ультразвуковое исследование

  Для женщин, у которых менструальный цикл короче или длиннее 28 дней, а также нерегулярен определить сроки или интерпретировать результаты альфа-фетопротеинового теста почти невозможно.

    Опухоли, продуцирующие альфа – фетопротеин встречаются редко и они в основном легочного происхождения. Однако, они также описаны и при поражении желудочно – кишечного тракта, причем, поражение пищевода при опухолях гепатоидов описывались в единичных случаях.

     α-фетопротеин  является одним из наиболее распространенных диагностических показателей рака печени, причем,  исследования показали, что у пациентов с AFP-положительным раком печени показатели выживаемости ниже, чем у пациентов с АFP-отрицательным раком печени.     

Эритроциты

   При злокачественных новообразованиях яичников уровень гемоглобина до и во время химиотерапии может быть важным прогностическим фактором, а концентрация гемоглобина имеет прогностический фактор при плоскоклеточном раке полости рта. При пограничных опухолях яичников уровни эритроцитов, гематокрита и гемоглобина выше на стадии IA по сравнению с групповой стадией IB-IIIC.

Лейкоциты

    Более высокая частота изменений лейкоцитов в периферической крови обнаружена у больных распространенным раком шейки матки, а нейтрофилия может быть показателем инвазивности опухоли 

   

Лимфоциты

      В литературе сообщалось об идентификации производного AFP -  СD4+Т – клеточного эпитопа, который распознается циркулирующими лимфоцитами при гепатоцеллюлярной карциноме в связи с HLA-DR. Анти – AFP CD4+T ответ обнаружен тоько у пациентов с гепатоцеллюлярной карциномой с нормальным или умеренно повышенным уровнем AFP, которые находились на раннй стадии заболевания ( Alisa A., 2005).  Иммуносупрессия при гепатоцеллюлярной карциноме  может также достигаться за счет нарушения CD4 + Т-клеток. Гены МНС класса II являются одними из наиболее часто экспрессируемых генов в опухолях гепатоцеллюлярной карциномы, а избыточная экспрессия молекул МНС класса II приводит к анергии CD4 + Т-клеток.  

   Одним из биологических свойств AFP является его регулирующее воздействие на иммунный ответ . Высокие концентрации AFP подавляют функцию иммунных клеток in vitro , при этом функция CD4 + Т-клеток, выделенных от пациентов с гепато-целлюлярной карциномой  с высокими концентрациями AFP  в сыворотке нарушен.  Ответ CD4 + Т-клеток увеличивается на ранних стадиях этого онкологического заболевания и , как правило, связан с низкими концентрациями сывороточного AFP, тогда как этот ответ  исчезает на более поздних стадиях из-за высокой концентрации сывороточного AFP. Отсутствие AFP-специфической помощи CD4 + T-клеток может способствовать истощению CD8 + T-клеток. Результаты подобных исследований могут свидетельствовать об обратной корреляции между альфа – фетопротеином и лимфоцитами.

Тромбоциты

  У пациентов с уровнем поверхностного антигена вирусного гепатита В (HBsAg) , более 500 МЕ/ мл уровни HBcAg достоверно и отрицательно коррелировали  с уровенями AFP и PLT (Acuta N., et.al., 2013).

Таким образом, можно предполагать наличие прямой корреляции между PLT и AFP , по крайней мере , при вирусном гепатите В. Также была обнаружена взаимосвязь AFP и фибриногена при рецидиве гепатоцеллюлярной карциномы.

Комплексные показатели

       Высокий NLR связан с наличием сосудистой инвазии первичного рака печени и повышенным уровнем AFP ( Xue T-X., et.al., 2014).  Высокий LMR коррелировал с отрицательным AFP и более низкими уровнями D-димера и FDP у больных с гепатоцеллюлярной карциномой ( Wang H., et.al., 2020). Кроме того, АFP способствует развитию, росту, инвазии и метастазированию этой формы рака.

CA-19,9

      Углеводный антиген (СА) 19–9, принадлежит к сиалилированной группе крови по Льюису ( Luo G., et.al., 2016).

     CA 19–9 представляет собой гликопротеин клеточной поверхности, который участвует в клеточной адгезии и может участвовать в метастазировании опухоли, причем более высокие уровни наблюдаются в инвазивных опухолях.

      У более чем 80% пациентов с прогрессирующим раком поджелудочной железы уровни СА 19–9 повышены ( Viviane H., et.al., 2008).  Кроме того, CA 19-9 является единственным биомаркером, который рекомендуется для клинического использования при этой форме рака в соответствии с рекомендациями Национальной комплексной онкологической сети (NCCN). В дополнение к СА 19-9, другой, менее часто используемый диагностический, раково-эмбриональный антиген (СЕА), повышен у 30-60% пациентов с раком поджелуджочной железы и коррелирует здесь с выживаемостью.

     У пациенток с пограничными опухолями яичников, муцинозным гистологическим типом, предоперационный уровень СА 19,9  повышен чаще, чем СА 125 или СЕА, а аномальные уровни онкомаркеров предсказывают рецидив в последующем течении заболевания.

   При исследовании нейтрофилов было обнаружено, что уровни LDH, СА 19–9 и СА 125 связаны с общей выживаемостью (ОS) при раке и являются независимыми прогностическими факторами (Deng G., et.al., 2020).

      Пациентки с раком яичников имеют гематологические аномалии (уровни HB и HCT ниже, а PLT выше, значения лимфоцитов ниже) по сравнению с пациентами с доброкачественными опухолями яичников.

    Некоторые исследования показали возможную связь IL-6 с уровнями гемоглобина и тромбоцитов при злокачественных новообразованиях. Высокое количество тромбоцитов до лечения и низкий уровень гемоглобина до лечения могут быть негативными прогностическими факторами у пациенток с раком яичников; наблюдалась взаимосвязь уровней IL-6 в кистозной жидкости с количеством тромбоцитов и уровнем гемоглобина (Van der Zee A., et.al., 1995).

   CA 19–9 коррелировал с количеством лет курения; диабетом и годами диабета; исходным уровнем гликемии; и числом нейтрофилов (Deng G., et.al., 2020).  Привычки курения могут изменять уровни СА 19–9. CA 19–9 связан с диабетом и гликемическим уровнем. В одном исследовании, сравнивавшем пациентов с диабетом с субъектами без диабета, уровни СА 19–9 были выше у пациентов с диабетом и нарушением гликемической регуляции по сравнению с субъектами без диабета в анамнезе ( Huang Y., et.al., 2012).

СА-125

   СА 125 в основном распределяется в мезотелиальных клетках плевры, брюшины и перикарда, что может объяснить, почему перитонеальное распространение влияет на уровни СА 125 в сыворотке

     Уровни СА-125 могут быть выше у пациентов с пограничными опухолями на более поздних стадиях. Дооперационные уровни СА-125 в сыворотке, значительно более высокие у пациентов с поздней стадией по сравнению с пациентами со стадией I при пограничных опухолях яичников. На стадии II и III, только удаление кисты (с сохранением ткани яичника) и более высокий уровень СА-125 в предоперационной сыворотке являются независимыми переменными, предсказывающими рецидив в этих опухолях (Wu T., et.al., 2009).

    СА 125, превосходит СА 19–9 для прогнозирования рака поджелудочной железы (Luo G., et.al., 2016)

     В исследовании G. Deng et.al. ( 2020)  исходные уровни СА 19–9, СЕА и СА 125 были положительно связаны с локализацией первичной опухоли, метастазами в печень и количеством метастазов в органах. СА 19–9, СЕА и СА 125 коррелировали с исходными уровнями лейкоцитов и LDH. Уровни СА 125 были связаны с исходным количеством нейтрофилов и перитонеальными метастазами.  

CEA

    СЕА является поверхностным гликопротеином со свойствами клеточной адгезии, используется для проведения прогностического мониторинга рака поджелудочной железы (Hammarstrom S., 1999).

 

A 15-3

     CA 15-3 (carcinoma antigen 15-3, Mucin-1) - белок человека, опухолевой маркер,  использующийся при мониторинге течения и оценке эффективности терапии карциномы молочной железы. Относится к высокомолекулярным гликопротеинам   муцинового типа с молекулярной массой 300 000 Да. Кодируется геном MUC1. В здоровом организме находится на поверхности эпителиальных клеток, особенно в органах дыхания, молочной железы и матке. Также экспрессируется активированными и неактивированными Т – лимфоцитами. В больших количествах выделяется клетками эпителиальных (рак груди, яичников) и неэпителиальных опухолей. Изоформа 7 экспрессируется только опухолевыми клетками

   В клинической практике наиболее распространенными опухолевыми маркерами, используемыми при диагностике и прогнозе рака молочной железы, являются CA15-3 и CEA (карциноэмбриональный антиген ) . Тем не менее, исследование китайских больных раком молочной железы показывает, что уровни CEA и CA15-3 повышены только у 7,2% и 12,3% этих пациентов соответственно.Сывороточные уровни СА15-3 и СЕА не зависят от стадии рака молочной железы.

     CA 15-3 обладает низкой чувствительностью (10%) для выявления опухолей на ранней стадии, но широко используется для мониторинга терапии пациентов с поздними стадиями рака молочной железы. Общая чувствительность анализа CA 15-3 к раку молочной железы находится в диапазоне от 20 до 50%.

    Сывороточные уровни 25 (OH) D и ионизированного кальция в группе пациентов с раком молочной железы значительно ниже, чем в контрольной группе, в то время как сывороточные уровни фосфора и CA15-3 в группе пациентов с раком молочной железы выше, чем в контрольной группе. Сывороточный ионизированный кальций и 25 (OH) D превосходят по своей прогностической значимости сывороточный CA15.3 и фосфор для прогнозирования рака молочной железы (Moneim A., et.al., 2015)

    Повышенный уровень CA15-3 сопровождается снижением RBC, HCT, HB, MCV и повышением PLT

 

Белок S100

       В 1965 году было открыто и доказано, что одна группа белков семейства S100 находится только внутри клетки, другая -  часто находится вне клетки (как секреторная молекула), а третья группа может находится, как внутри, так и снаружи клетки.

      S100 является мультигенным семейством на повсеместных Са (2+) – модулированных белков типа EF – hand (helix – loop – helix) , экспрессируемых исключительно у позвоночных и учавствующих во внеклеточной и внеклеточной регуляторно й активности. Это семейство включает 25 гомологичных низкомолекулярных внутриклеточных кальций-связывающих белков, которые демонстрируют паттерны экспрессии в тканях и клетках. Двадцать один из генов S100 являются кластерном в хромосомной области 1q21 - область, которая часто удаляется, транслоцируется или скопирована в опухолях, что указывает на их возможное участие в новообразованиях. 

     Внутри клеток большинство членов S100 существует в форме антипараллельно упакованных гомодимеров (в некоторых случаях гетеродимеров), способных функционально скрещивать два гомологичных или гетерологичных белка-мишени с Ca (2 +) - зависимым (и, в некоторых случаях, Ca (2+) – независимым образом. Внутри клеток белки S100 участвуют в регуляции фосфорилирования белка, некоторых ферментативных активностей, динамики компонентов цитоскелета, факторов транскрипции, гомеостаза Ca (2+), и пролиферации и дифференцировке клеток. Определенные члены S100 выходят во внеклеточное пространство неизвестным механизмом. 

     Внеклеточные белки S100 стимулируют выживание и / или дифференцировку нейронов и пролиферацию астроцитов, вызывают гибель нейронов через апоптоз и стимулируют (в некоторых случаях) или ингибируют (в других случаях) активность воспалительных клеток. Рецептор клеточной поверхности, RAGE, был идентифицирован на воспалительных клетках и нейронах для S100A12 и S100B, который трансдуцирует эффекты S100A12 и S100B. Неизвестно, является ли RAGE универсальным рецептором S100, но члены S100 взаимодействуют с другими рецепторами клеточной поверхности, или взаимодействие белка S100 с другими внеклеточными факторами определяет биологические эффекты данного белка S100 на клетку-мишень. Разнообразие внутриклеточных целевых белков белков S100 и, в некоторых случаях, одного белка S100, и клеточная специфичность экспрессии определенных членов S100 предполагает, что эти белки могут играть роль в тонкой регуляции эффекторных белков и / или специфических этапов сигнальных путей / клеточных функций

     При связывании кальция большинство белков S100 претерпевает конформационные изменения, чтобы взаимодействовать с различными мишенями, проявляя различные внутриклеточные регуляторные активности.

Белок S100

Повышение

Меланома

Нейросаркома

Липома

Хондросаркома

Астроцитома

Опухоли желудочно- кишечного тракта

Стома

Рак слюнной железы

Некоторые виды аденокарциномы

Гистиоцитарная опухоль ( дендритные клетки , макрофаги) .

S100A7

Повышение

Антимикробная активность ( разрушение мембран микробов при низком pH

S100A8

Повышение

Усиление активности нейтрофилов, моноцитов и эпителиальных клеток  (провоспалительный хемоаттрактант для нейтрофилов и моноцитов)

Повышенная чувствительность каналов кальция

Миграция нейтрофилов в очаг воспаления  

 

 

S100A9

Повышение

Антибактериальная и антигри бковая активность

Повышенная чувствительность каналов кальция

Миграция нейтрофилов в очаг воспаления

Рак молочной и поджелудочной желез

Воспалительные заболевания ( ревматоидных артрит, болезнь Крона )    

 

S100β

Повышение

Астроглиоз

Дегенеративные и инфекционно – воспалительные заболевания головного мозга

S100В

Повышение

Усиление экспрессии в мозге и спинномозговой жидкости

Разрушение астроцитов  

Подавление активности нейтрофилов

Нейропротекторный эффект

Маркер острого повреждения мозга

Повышенная проницаемость гемато – энцефалического барьера

Восстановление после черепно-мозговой травмы

 

 

      Семейство белков S100 является одним из потенциальных кандидатов на лекарственные препараты. Так, реактивные астроциты после инъекции S100β не реагируют на эндоканнабиноиды.

 

S100A

 

    Хемотаксический эффект S100 A9 на иммунные клетки также показывает U тип кривой доза-ответ. Различные механизмы могут объяснить инвертированную U-форму кривой доза-эффект, и некоторые из этих механизмов могут быть связаны со структурой мембраны белкового рецептора и / или доступностью. Однако сообщалось, что S100 A9 может образовывать гомо- и гетеродимеры в зависимости от концентрации белка и доступности кальция, которые могут влиять на его трехмерную структуру, а также модифицировать сайты взаимодействия и связываться с различными мишенями.

     Внутриклеточные S100A8 и S100A9 действуют как сенсоры Ca 2+, играя роль в перестройках цитоскелета и высвобождаются во время воспалительных реакций. Высокие концентрации S100A8 и S100A9 сообщаются при воспалительных состояниях, таких как ревматоидный артрит, инфаркт миокарда и болезнь Крона и эти белки могут оказывать некоторые из своих эффектов, обеспечивая образование NLRP3-воспаления. и перерабатывать IL-1 с помощью TLR4- и активных форм, зависящих от вида кислорода.

      Обычная секреция S100A8 / A9 моноцитами позволяет предположить, что нейтрофилы вполне могут быть обычно хемоатрифицированы в моноциты.

 S100A8, S100A9 и S100A12 могут вызывать хемотаксис нейтрофилов и моноцитов, адгезию к фибриногену и диапедезу, а также миграцию нейтрофилов в места воспаления и могут быть определены в качестве ключевых биомаркеров при воспалительных заболеваниях, включая COPD и нейтрофильные доминантные инфекции

     

S100B

     

    Белок S100B токсичен при очень высоких концентрациях.  Современные данные также подтверждают, что благодаря своей способности преодолевать биологические барьеры, такой как гематоэнцефалический барьер (BBB) , S100B ингибирует воспалительные пути, которые могут вызвать повреждение головного мозга.

      При наномолярных концентрациях S100-B может повысить выживаемость нейронов во время развития и стимулировать рост нейритов в корковых нейронах. SB100 также обладает нейротрофической активностью во время созревания нейронов и пролиферации глиальных клеток.            S100B уменьшает гибель клеток и защищает от потери функции митохондрий в результате лишения глюкозы. Благодаря своим нейротрофическим и глиотрофическим действиям S100B играет важную роль в нормальном развитии CNS и восстановлении после травмы

   S100-B был предложен в качестве биомаркера неврологических расстройств благодаря его экспрессии в мозге и CSF, его низким концентрациям в сыворотке нормальных субъектов, его возможной экстравазации в случаях расстройства BBB и его высвобождению из клеточного лизиса

    S100B - астроцитарный белок, взаимодействует и стабилизирует белки, связанные с микротрубочками, такие как тау и MAP-2, и оказывает вредное воздействие на нейтрофилы в зависимости от его концентрации в тканях мозга.

    Острое черепно-мозговое повреждение, приводящее к большому разрушению астроцитов, приводит к массовому (в 50-100 раз) высвобождению S100B в сыворотке, тогда как уровни S100B при психических расстройствах только в три раза выше у пациентов по сравнению с контролем, что хорошо коррелирует с их нейропротекторной способностью.  Однако из-за короткого периода полураспада в сыворотке, примерно 2 часа, его оценка ограничена для случаев кратковременного острого повреждения головного мозга.