Acute phase proteins in patients with head and neck cancer

Wstęp
Wykorzystywane w diagnostyce biochemicznej nowotworów głowy i szyi oznaczenia markerów nowotworowych, tj. CEA, SCC-Ag, CYFRA 21-1, cechuje niezadowalająca czułość i swoistość diagnostyczna [1, 2]. Poszukuje się więc innych wskaźników biochemicznych, których wyniki badań mogłyby dawać dodatkowe informacje, przydatne w diagnostyce nowotworów głowy i szyi, w tym również w ocenie odpowiedzi na leczenie. Jedną z dziedzin budzącą w tym aspekcie znaczne zainteresowanie są badania m.in. szeregu białek ostrej fazy. Wzrost lub zahamowanie ich syntezy jest wyrazem rozwijającej się w odpowiedzi na obecność nowotworu reakcji systemowej. Biologiczne znaczenie białek ostrej fazy ciągle nie jest w pełni wyjaśnione, uważa się, że odgrywają one istotną rolę w reakcjach obronnych ustroju zmierzających do przywrócenia, zaburzonej w następstwie zmian chorobowych, homeostazy [3]. Nasilenie zmian stężenia białek ostrej fazy pozwala w pewnym stopniu na ocenę zagrożenia, wynikającego z rozwijającej się choroby, jej rozległości czy agresywności. Wyniki badań tych białek są rodzajem biochemicznego odpowiednika oceny stanu ogólnego chorych. Zmiany stężeń białek ostrej fazy nie są swoiste dla nowotworów, spotyka się je również w chorobach o innej etiologii. W nowotworach złośliwych nasilenie, względnie zahamowanie produkcji białek ostrej fazy wyraźnie koreluje z zaawansowaniem procesu chorobowego [4]. Wyniki ich badań mogą jednak być użyteczne na różnych etapach procesu diagnostycznego u chorych na raka. O ile dane dotyczące kształtowania się stężeń białek ostrej fazy w niektórych nowotworach, jak np. raku jelita grubego, są stosunkowo wyczerpujące, to informacje dotyczące użyteczności ich oznaczeń u chorych na nowotwory głowy i szyi są raczej fragmentaryczne. Celem podjętych badań była ocena kształtowania się stężeń wybranych białek ostrej fazy i wyliczanych na podstawie ich wyników różnych wskaźników u chorych na nowotwory głowy i szyi w aspekcie przydatności wyników badań w przewidywaniu reakcji chorych na leczenie napromienianiem.
Materiał i metody
Badania albuminy (ALB), prealbuminy (PRE), transferyny (TRF), alfa-1 kwaśnej glikoproteiny (AAG), alfa-1 antytrypsyny (AAT) oraz białka C-reaktywnego (CRP) przeprowadzono przed leczeniem u 33 chorych na płaskonabłonkowego raka gardła i krtani o zaawansowaniu klinicznym T_1–4 N_0–2 M₀, zakwalifikowanych do radioterapii radykalnej. Grupę porównawczą stanowiło 40 osób uznanych za zdrowe, w zbliżonym do chorych przedziale wieku oraz z podobnym odsetkiem palaczy tytoniu. Pomiary stężenia prealbuminy, transferyny, alfa-1 kwaśnej glikoproteiny, alfa-1 antytrypsyny oraz CRP wykonywano przy użyciu przeciwciał monoklonalnych oraz kalibratorów firmy Dade Behring na nefelometrze BN II tej samej firmy. Stężenie albuminy wyliczano na podstawie poziomu białka całkowitego oznaczanego metodą biuretową na analizatorze Express 550 i wyników pomiarów densytometrycznych elektroforegramów (czytnik CDS-200 firmy Beckman) uzyskanych po rozdziale białek surowicy krwi na żelu agarozowym. Dla każdego z badanych wyliczono wartość surowiczego wskaźnika nowotworowego, tj. CSI, jako stosunek stężeń alfa-1 kwaśnej glikoproteiny do prealbuminy, wartość wskaźnika CRP/prealbumina oraz wartość wskaźnika PINI (CRP x AAG/ALB x PRE). W statystycznym opracowaniu wyników do oceny istotności różnic pomiędzy analizowanymi grupami wykorzystano test Kruskal-Wallisa oraz analizę regresji prostoliniowej w celu określenia zależności pomiędzy badanymi parametrami.
Wyniki
U chorych na płaskonabłonkowe raki głowy i szyi w porównaniu z grupą referencyjną stwierdzano istotnie wyższe stężenie białka C-reaktywnego, alfa-1 antytrypsyny, a także istotnie wyższe wartości wskaźnika CSI, CRP/PRE, PINI oraz istotnie niższe stężenia prealbuminy i albuminy (tab. 1.). Obniżone stężenie PRE obserwowano u 45,5%, podczas gdy podwyższone stężenia CRP miało 57,6% badanych (ryc. 1.). U chorych na nowotwory głowy i szyi stężenie CRP wykazywało istotną odwrotną korelację ze stężeniami albuminy oraz istotną dodatnią zależność względem wartości wskaźnika CSI (ryc. 2., 3.). Analizując kształtowanie się stężeń badanych parametrów w zależności od wielkości guza (T_1–2 vs T_3–4), stwierdzano istotne różnice tylko w zakresie albuminy, alfa-1 kwaśnej glikoproteiny oraz białka C-reaktywnego (tab. 2.). Brak było zasadniczo istotnych różnic w poziomach badanych parametrów pomiędzy podgrupami wyodrębnionymi ze względu na stan węzłów chłonnych (N₀ vs N_1–3), jednak w grupie chorych z zajętymi przerzutowo węzłami chłonnymi w porównaniu z pozostałymi stwierdzano istotnie niższe stężenie albuminy (tab. 3.). U chorych o większym stopniu zaawansowania choroby stwierdzano istotnie częściej podwyższone wartości wskaźnika PINI (p=0,03) (ryc. 4.). W grupie chorych z klinicznymi objawami progresji procesu chorobowego rok od zakończenia leczenia w porównaniu z pozostałymi stwierdzano istotnie niższe stężenie albuminy z okresu przed rozpoczęciem leczenia, przy braku znamiennych różnic w wartościach pozostałych wskaźników (tab. 4.). U chorych z progresją obserwowano tendencję do wyższych odsetków badanych z wyjściowym stężeniem albuminy niższym od 35 g/l oraz istotnie częściej stwierdzano podwyższone wartości wskaźnika PINI (p=0,0973) (ryc. 5.).
Dyskusja
Niezadowalająca użyteczność diagnostyczna badań markerów nowotworowych, niezależnie od przyczyn determinujących ten stan, uzasadnia poszukiwania innych wskaźników, których wyniki oznaczeń komplementarnych w stosunku do badań markerów, zwłaszcza CYFRA 21-1 i SCC-Ag, mogłyby przynieść istotną poprawę efektywności diagnostyki biochemicznej chorych na nowotwory głowy i szyi [1, 2]. Od wielu lat znaczne zainteresowanie, zwłaszcza w aspekcie oceny stanu ogólnego chorych, wzbudzają badania białek surowicy, w tym szczególnie białek ostrej fazy. Czynnik urazowy, jakim oprócz zakażenia bakteryjnego, urazu mechanicznego czy oparzenia jest nowotwór, może przy współudziale różnych mediatorów, m.in. cytokin, prostaglandyn, histaminy, serotoniny, prowadzić do powstania reakcji systemowej, której wyrazem są zaburzenia w zakresie systemu immunologicznego, dokrewnego oraz przemian metabolicznych [3, 5, 6]. Wzrost lub zahamowanie syntezy wielu białek – określanych mianem dodatnich, względnie ujemnych reaktantów ostrej fazy – wytwarzanych głównie w wątrobie, jest jednym z objawów reakcji systemowej [7]. Białkom ostrej fazy jest przypisywana istotna rola w reakcjach obronnych ustroju, zmierzających do przywrócenia zaburzonej homeostazy [3]. Nasilenie zmian ich stężenia jest rodzajem biochemicznego odpowiednika oceny stanu ogólnego chorych, któremu jest przypisywana m.in. istotna wartość prognostyczna [8–10]. W procesach obronnych organizmu ważną rolę odgrywa białko C-reaktywne. Jego najważniejszą poznaną funkcją jest usuwanie z organizmu obcych antygenów, martwych komórek oraz fragmentów chromatyny, pochodzących z uszkodzonych komórek [7, 11]. Uważa się, że w chorobie nowotworowej niepowikłanej zakażeniami bakteryjnymi wzrost stężenia białka C-reaktywnego jest umiarkowany [12]. W badanej grupie chorzy na nowotwory głowy i szyi cechowali się istotnie wyższymi stężeniami CRP w porównaniu z osobami zdrowymi. Stwierdzana u tych chorych ujemna korelacja pomiędzy albuminą i CRP jest w pewnej mierze wyrazem rozwijającej się reakcji obronnej organizmu gospodarza stymulowanej rozwojem nowotworu. Stężenia wyższe od górnej granicy zakresu referencyjnego obserwowano u ponad połowy (57,6%) badanych. W przypadku nowotworów litych wzrost poziomu CRP jest wiązany z wielkością guza i progresją choroby. Niektórzy badacze podwyższonym stężeniom CRP przypisują wartość prognostyczną [4, 13–15]. W badanej grupie chorych na nowotwory głowy i szyi, u których w rok po zakończeniu leczenia napromienianiem nie obserwowano poprawy stanu zdrowia, nie stwierdzano zależności pomiędzy stężeniem CRP przed leczeniem a progresją choroby. Rozwój nowotworu oraz uszkodzenie tkanek z nim sąsiadujących przyczyniają się do wzrostu stężenia w krążeniu i płynach ustrojowych enzymów proteolitycznych. Za jedną z najsilniejszych antyproteaz uznawana jest alfa-1 antytrypsyna [16]. Podwyższone stężenia tego białka stwierdzano m.in. u chorych na nowotwory jelita grubego, piersi, płuca [17, 18]. W badanej grupie chorych na nowotwory głowy i szyi tylko u 18% obserwowano podwyższone wartości AAT, jakkolwiek różnice w stosunku do grupy referencyjnej były istotne statystycznie. W swoich badaniach przeprowadzonych u chorych na nowotwory głowy i szyi Wolf i wsp. wykazali, że poziom alfa-1 antytrypsyny wzrasta wraz z zaawansowaniem [19, 20]. Natomiast prezentowane badania dotyczyły wyselekcjonowanej pod względem zaawansowania grupy chorych na nowotwory głowy i szyi, zakwalifikowanych do radykalnego leczenia napromienianiem. Oprócz białek ostrej fazy w ocenie stanu ogólnego chorych rozważa się przydatność różnych wskaźników wyliczanych na podstawie wyników ich oznaczeń [21, 22]. Jednym z nich jest proponowany przez Hollinshead i wsp. surowiczy wskaźnik nowotworowy – CSI (cancer serum index), wyliczany jako stosunek stężenia alfa-1 kwaśnej glikoproteiny do stężenia prealbuminy [23]. U chorych na nowotwory głowy i szyi nie stwierdzano użyteczności tego wskaźnika. Podwyższone stężenia alfa-1 kwaśnej glikoproteiny obserwowano tylko u 21,2% badanych. W nowotworach głowy i szyi Lal oraz Wolf i wsp. niezależnie stwierdzili wzrost stężenia AAG wraz z progresją i korelację ze stadium zaawansowania choroby [19, 20]. Natomiast w prezentowanych badaniach ponad połowę (52%) stanowili chorzy o zaawansowaniu T_1–2 N₀ M₀. Jednak obniżone stężenie prealbuminy stwierdzano u 46% chorych przed leczeniem. Prealbumina jest uznawana za jeden z wykładników stanu odżywienia chorych, a lokalizacja procesu chorobowego stwarza trudności w przyjmowaniu pokarmów [24]. Według Pinilla i wsp. współczynnik wyliczany jako stosunek stężenia CRP do prealbuminy jest prostym i relatywnie łatwo dostępnym, w porównaniu z innymi systemami, wskaźnikiem oceny stanu chorego [22]. U chorych na nowotwory głowy i szyi w stadium zaawansowania T_3–4 częściej obserwowano podwyższone wartości CRP/PRE w porównaniu z chorymi o niższym stopniu zaawansowania. PINI (prognostic inflammatory and nutritional index) jest wyliczany jako stosunek iloczynu stężenia białka C-reaktywnego i alfa-1 kwaśnej glikoproteiny do iloczynu stężenia albuminy i prealbuminy [25]. Uważa się, że ten wskaźnik jest szczególnie użyteczny w ocenie stanu przewlekle chorych. Dobór białek do wyliczania tego wskaźnika pozwala na uwzględnienie szerokiego zakresu zmian zarówno komponentu zapalnego, jak i żywieniowego. W normalnych warunkach wartości PINI nie przekraczają jedności [25]. Chorzy na nowotwory głowy i szyi cechowali się istotnie wyższymi wartościami wskaźnika PINI w porównaniu ze zdrowymi osobami z grupy referencyjnej. Odsetek podwyższonych wyników wykazywał istotną zależność od wielkości guza. Rok po zakończeniu radioterapii u 11 (33%) chorych obserwowano kliniczne objawy progresji procesu chorobowego. W tej grupie chorych w porównaniu z pozostałymi istotnie częściej przed rozpoczęciem leczenia stwierdzano hipoalbuminemię, a także tendencję do podwyższonych wartości wskaźników CRP/PRE oraz PINI. W porównaniu z pozostałymi u chorych, u których stwierdzono progresję choroby rok po zakończeniu leczenia, odsetek badanych z podwyższonymi wartościami wskaźnika PINI był istotnie wyższy. Należy jeszcze raz podkreślić, że w badanej grupie znajdowali się chorzy zakwalifikowani do radykalnej radioterapii, a ponadto jej mała liczebność nie sprzyjała bardziej obiektywnej obserwacji oraz ocenie predykcyjnych własności wyników oznaczeń analizowanych parametrów.
Wnioski
1. U chorych na nowotwory głowy i szyi wyjściowo podwyższone wartości wskaźnika PINI mogą być pomocne w ocenie efektywności leczenia napromienianiem i oszacowania ryzyka nawrotu choroby. 2. Wartości surowiczego wskaźnika nowotworowego (CSI) oraz wskaźnika CRP/PRE nie są przydatne w diagnostyce chorych na nowotwory głowy i szyi.
Piśmiennictwo
1. Banal A, Hacene K, Berthelot-Ruff E, Mahe E, Fontana X, Pichon MF. Comparison of Cyfra 21-1 and SCC assays in head and neck tumors. Tumor Biol 2001; 22: 27-35. 2. Fichbach N, Meyer T, Barthel K. Squamous cell carcinoma antigen in the diagnosis and treatment follow-up of oral and facial squamous cell carcinoma. Cancer 1990; 65: 1321-4. 3. Koj A. Reakcja ostrej fazy i klasyfikacja białek ostrej fazy. Diagn Lab 1985; 21: 26. 4. Wigmore SJ, McMahon AJ, Sturgeon CM, Fearon KCH. Acute-phase protein response, survival and tumour recurrence in patients with colorectal cancer. Br J Surg 2001; 88: 255-60. 5. Balkwill F, Mantovani A. Inflammation and cancer: back to Virchov? Lancet 2001; 357: 539-45. 6. Ceciliani F, Giordano A, Spagnolo V. The systemic reaction during inflammation: the acute-phase proteins. Protein Peptide Lett 2002; 9: 211-23. 7. Koj A. Biologiczne funkcje białek ostrej fazy. Diagn Lab 1987; 23: 191. 8. DeWys WD, Begg C, Lavin PT, et al. Prognostic effect of weight loss prior to chemotherapy in cancer. Am J Med 1980; 69: 491-7. 9. Rey-Ferro M, Castano R, Orozco O, Serna A, Moreno A. Nutritional and immunologic evaluation of patients with gastric cancer before and after surgery. Nutrition 1997; 13: 878-81. 10. Vigano A, Bruera E, Jhangri GS, Newman SC, Fields AL, Suarez-Almazor ME. Clinical survival predictors in patients with advanced cancer. Arch Intern Med 2000; 160: 861-8. 11. Pepys MB, Hirschfield GM. C-reactive protein: a critical update. J Clin Invest 2003; 111: 1805-12. 12. Goransson J, Jonsson S, Lasson A. Pre-operative plasma levels of C-reactive protein, albumin and various plasma protease inhibitors for the pre-operative assessment of operability and recurrence in cancer surgery. E J Surgical Oncology 1996; 22: 607-17. 13. De Mello J, Struthers L, Turner R, Cooper EH, Giles GR. Multivariate analyses as aids to diagnosis and assessment of prognosis in gastrointestinal cancer. Br J Cancer 1983; 48: 341-8. 14. Fujita T, Hara A, Yamazaki Y. The value of acute phase protein measurements after curative gastric cancer surgery. Arch Surg 1999; 134: 73-5. 15. Markowska J, Mackiewicz A, Gallas-Grala J. Ocena przydatności oznaczeń białka C-reaktywnego dla monitorowania chorych na raka jajnika. Nowotwory 1987; 37: 97-105. 16. Travis J, Salvesen GS. Human plasma proteinase inhibitors. Ann Rev Biochem 1983; 52: 655-709. 17. Varela AS, Bosco Lopez Saez JJ. Utility of plasmatic levels of alpha-1-antiprotease (A1AP) as a cancer marker. Cancer Letters 1995; 89: 15-21. 18. Ward AM, Cooper EH, Turner R, Anderson A, Neville AM. Acute-phase reactant protein profiles: an aid to monitoring large bowel cancer by CEA and serum enzymes. Br J Cancer 1977; 35: 170-8. 19. Lal H. Biochemical studies in head and neck cancer. Clin Biochem 1994; 27: 235-43. 20. Wolf GT, ChretienPB, Elias EG, Makuch RW, Baskies AM, Spiegel HE, Weiss JF. Serum glycoproteins in head and neck squamous carcinoma. Am J Surg 1979; 138: 489-500. 21. Ferard G, Gaudias J, Bourguignat A, Ingenbleek Y. C-reactive protein to transthyretin ratio for the early diagnosis and follow-up of postoperative infection. Clin Chem Lab Med 2002; 40: 1334-8. 22. Pinilla JC, Hayes P, Laverty W, Arnold C, Laxdal V. The C-reactive to prealbumin ratio correlates with the severity of multiple organ dysfunction. Surgery 1998; 124: 799-806. 23. Hollinshead AC, Chuang CY, Cooper EH, Catalona WJ. Interrelationship of prealbumin and alpha-1 acid glycoproteins in cancer patients sera. Cancer 1977; 40: 2993-8. 24. Bernstein L, Pleban W. Prealbumin in nutrition evaluation. Nutrition 1996; 12: 255-9. 25. Ingenbleek Y, Carpentier YA. A prognostic inflammatory and nutritional index scoring critically ill patients. Int J Vitam Nutr Res 1985; 55: 91-101.
Adres do korespondencji
dr med. Zofia Stasik Zakład Analityki i Biochemii Klinicznej Centrum Onkologii – Instytut im. M. Skłodowskiej-Curie Oddział w Krakowie ul. Garncarska 11 31-115 Kraków