Usefulness of examination of some tumor markers in the diagnostics of pancreas cancer

WSTĘP
Podstawą powodzenia leczenia chorób nowotworowych jest ich wczesne wykrycie. Dlatego też istnieje konieczność opracowania nowych metod diagnostycznych, opartych m.in. na czułych i swoistych markerach nowotworowych, pozwalających na jak najwcześniejsze zdiagnozowanie tych schorzeń.
Markerem nowotworowym, wykorzystywanym z wyboru w diagnostyce raka trzustki, jest antygen towarzyszący nowotworom przewodu pokarmowego (CA19-9) [1]. Antygen ten w niewielkich ilościach wytwarzany jest w przewodach trzustkowych i żółciowych, w gruczołach ślinowych oraz oskrzelowych. Znalazł on zastosowanie w diagnostyce raka przewodu pokarmowego, szczególnie trzustki i pęcherzyka żółciowego oraz żołądka [1–4]. Innymi markerami choroby nowotworowej, których zastosowanie w diagnostyce onkologicznej raka trzustki zostało w niewielkim stopniu poznane, są katepsyna D i prokoagulant nowotworowy (cancer procoagulant, CP).
Katepsyna D jest enzymem kaskady proteolitycznej, którego wysoką aktywność stwierdzono u kobiet chorych na raka guczołu piersiowego [5] i raka narządów płciowych wewnętrznych [6, 7].
Nowotworowy prokoagulant występuje w tkankach zmienionych nowotworowo, a nie występuje w tkankach prawidłowych [8]. Powoduje on wzmożone krzepnięcie krwi w chorobie nowotworowej przez bezpośrednią aktywację czynnika X, bez udziału czynnika VII [9]. Wysoką aktywność CP stwierdzono w raku przełyku, żołądka i jelita grubego [10], raku trzustki, wątroby [11] oraz w innych nowotworach [12].
Celem pracy była ocena stężenia CA19-9 oraz aktywności katepsyny D i CP w surowicy krwi chorych z gruczolakorakiem trzustki oraz możliwości wykorzystania tych markerów w diagnostyce onkologicznej.

MATERIAŁ I METODY
Badanie przeprowadzono w surowicy krwi pobranej przed zabiegiem operacyjnym od 11 chorych (3 kobiet i 8 mężczyzn) w wieku 59±13,78 lat, leczonych w I Klinice Chirurgii Ogólnej i Endokrynologicznej AM w Białymstoku, z potwierdzonym w badaniu histopatologicznym rakiem trzustki (adenocarcinoma) oraz w surowicy krwi 11 osób zdrowych (4 kobiet i 7 mężczyzn), w wieku 47±15,81 lat. Krew do badania, zarówno od chorych, jak i zdrowych osób, pobierano z żyły łokciowej w sposób typowy. Badani pacjenci nie byli uprzednio poddani chemioterapii ani radioterapii. Stężenie CA19-9 oznaczano metodą immunoenzymatyczną (MEIA) na analizatorze Axsym firmy Abbott i wyrażano w IU/ml. Aktywność katepsyny D oznaczano metodą Folina-Ciocalteau w modyfikacji miedziowej [13] i wyrażano ilością uwolnionej tyrozyny w nM Tyr/ml/4 godz. Aktywność CP oznaczano metodą koagulacyjną wg Gordona i Bensona [14] i wyrażano ją czasem krzepnięcia w sekundach (s). Wyniki opracowano pakietem statystycznym SPSS^® 8.0 Windows PL wg testu Manna-Whitney’a. Za poziom istotności statystycznej różnic przyjęto p<0,05.

WYNIKI
Wyniki badania stężenia CA19-9, aktywności katepsyny D i CP zawarte zostały w tab. 1.
Stężenie CA19-9 w surowicy krwi chorych na raka trzustki wynosiło od 242,02 do 1241 IU/ml (średnio 703,00±335,96 IU/ml), przy wartościach prawidłowych u osób zdrowych od 0 do 37 IU/ml. Aktywność katepsyny D w badanym materiale wynosiła od 88 do 224 nM Tyr/ml/4 godz. (średnio 159,82±41,99 nM Tyr/ml/4 godz.), a w grupie kontrolnej od 144 do 176 nM Tyr/ml/4 godz. (średnio 156,36±10,35 nM Tyr/ml/4 godz.). Aktywność CP w surowicy krwi chorych na raka trzustki wynosiła od 63 do 122 s (średnio 87,73±21,62 s), a aktywność tego enzymu w surowicy krwi osób zdrowych kształtowała się na poziomie od 247 do 380 s (średnio 299,82±41,50 s).

OMÓWIENIE WYNIKÓW
Badania nad nowotworami wskazują na szereg różnic między tkanką fizjologiczną a tkanką rakową. Różnice te w szczególności dotyczą zmian ilościowych w zawartości różnych składników biochemicznych i aktywności szeregu enzymów, znacznie mniej danych dotyczy różnic jakościowych między tkanką prawidłową i rakową. Badania lat ostatnich pozwoliły na wykrycie biochemicznych markerów nowotworowych, wykorzystywanych do wykrywania i rozpoznania nowotworu oraz monitorowania skuteczności jego leczenia.
Podstawowym markerem w diagnostyce onkologicznej raka trzustki jest CA19-9 [1]. Ze względu na budowę chemiczną jest on sialową pochodną antygenu grupy krwi Lewis [2, 3]. CA19-9 wykorzystywany jest w monitorowaniu leczenia głównie raka trzustki, ponadto raka dróg żółciowych i raka żołądka [1–4]. Czułość diagnostyczna tego markera wynosi 70 proc., a we wczesnych stadiach zaawansowania 67 proc. [15]. Podwyższone stężenie CA19-9 występuje również w stanach zapalnych przewodu pokarmowego, wątroby, trzustki. Jest ono wtedy znacznie niższe niż stężenie tego antygenu u chorych na nowotwór złośliwy, co daje możliwość wykorzystania Ca19-9 do różnicowania choroby o etiologii nienowotworowej z chorobą nowotworową [1].

Nowotwory są potencjalnym źródłem szeregu enzymów litycznych, proteaz tkankowych, do których zalicza się katepsynę D [16]. Enzym ten jest proteinazą aspartylową, wchodzącą w skład kaskady proteolitycznej, biorącej udział w inwazji nowotworowej i tworzeniu przerzutów [17]. Wzrost ekspresji tego enzymu stwierdzono u chorych na raka piersi [4, 5], raka endometrium, raka szyjki macicy i raka jajnika [6, 7]. Sylven i Bois-Swensson [18] wyrażają pogląd, że nowotwory bardziej złośliwe charakteryzują się wyższą aktywnością kwaśnych protez niż nowotwory łagodne. Brak podwyższonej aktywności katepsyny D w surowicy krwi wykazano u chorych na raka płuca, raka przełyku i raka gruczołu krokowego [19, 20]. Aktywność katepsyny D w surowicy krwi chorych na raka trzustki jest zbliżona do wartości prawidłowych i nie wykazuje różnic istotnych statystycznie między materiałem badanym a kontrolnym. Wyniki badania katepsyny D są potwierdzeniem obserwacji, że znaczący wzrost aktywności katepsyny D we krwi ma miejsce jedynie w przypadkach znacznych rozrostów guza [19, 20]. Różne czynniki, takie jak obecność przeciwciał czy inhibitorów we krwi chorego mogą przyczyniać się do stwierdzenia aktywności katepsyny D w surowicy krwi chorych na raka trzustki, zbliżonej do wartości prawidłowych.

Enzymem użytecznym w diagnostyce onkologicznej raka trzustki może być nowotworowy prokoagulant (CP) [9]. CP jest proteinazą cysteinową, która aktywuje krzepnięcie krwi u chorych na nowotwory złośliwe przez bezpośrednią aktywację czynnika X bez udziału fosfolipidów, czynnika VII i czynnika VIII [9]. Wysoką aktywność CP stwierdzono w rakach układu pokarmowego [10, 11] oraz w innych nowotworach [12]. Czułość diagnostyczna wyników oznaczenia CP osiąga 75 proc., a we wczesnych stadiach zaawansowania prawie 100 proc. [15].

Uzyskane wyniki w surowicy krwi chorych na raka trzustki w przypadku stężenia CA19-9 są ponad 19 razy wyższe w porównaniu do górnej wartości referencyjnej przyjętej dla CA19-9. Aktywność CP u chorych na raka trzustki jest ponadtrzykrotnie wyższa od średniej aktywności tego enzymu w surowicy krwi osób zdrowych. Zarówno w przypadku CA19-9, jak i CP różnice między materiałem badanym i kontrolnym są statystycznie istotne (p<0,001). Z przeprowadzonych badań wynika, że ocena stężenia CA19-9, jak i aktywności CP może być wykorzystana do wykrywania raka trzustki.

WNIOSKI
1. W surowicy krwi chorych na raka trzustki stężenie CA19-9 i aktywność CP jest znamiennie wyższa niż w surowicy krwi osób zdrowych.
2. Aktywność katepsyny D w surowicy krwi badanych chorych tylko nieznacznie różni się od aktywności tego enzymu w grupie kontrolnej.
3. Ocena stężenia CA19-9, jak również aktywności CP w badanych przypadkach wskazuje na możliwość wykorzystania tych markerów w diagnostyce onkologicznej trzustki.
PIŚMIENNICTWO
1. Dembińska-Kieć A, Noskalski JW. Diagnostyka laboratoryjna z elementami biochemii klinicznej. Wydawnictwo Medyczne Urban&Partner, Wrocław 2002.
2. Olding LB, Thurin J, Svalander C. Expression of gastrointestinal carcinoma-associated antigen (GICA) detected in human fetal tissues by monoclonal antibody NS-19.9. Int
J Cancer 1984; 34: 187-92.
3. Steinberg W. The clinical utility of the CA-19.9 tumor associated antigen. Am J Gastroenterol 1991; 85: 350-5.
4. Duffy MJ. Clinical uses of tumor markers: a critical review. Crit Rev Clin Lab Sci 2001; 38: 225-62.
5. Szajda SD, Jankowski M, Zalewska B i wsp. Aktywność prokoagulanta nowotworowego i katepsyny D w przypadkach raka sutka. Współcz Onkol 2004; 8: 132-5.
6. Scambia G, Brnedetti P, Ferrandina G, et al. Cathepsin D assay in ovarian cancer: correlation with pathological features and receptors for oestrogen, progesterone and epidermal growth factor. Br J Cancer 1991; 64: 182-4.
7. Scambia G, Benedetti Panici P, Ferrandina G, et al. Significance of cathepsin-D expression in uterine tumours. Eur J Cancer 1995; 31: 1449-54.
8. Gordon SG, Franks JJ, Lewis BJ. Comparison of procoagulant activities in extracts of normal and malignant human tissue. J Nat Cancer Inst 1979; 62: 773-6.
9. Mielicki WP. Biochemistry of cancer procoagulant. Haemostasis 2001; 31 (Suppl 1): 8-10.
10. Kożuszko B, Skrzydlewski Z, Sulkowska M i wsp. Aktywność prokoagulanta nowotworowego w przypadkach raka przełyku, żołądka i jelita grubego z uwzględnieniem stopnia klinicznego zaawansowania i typu histologicznego nowotworu. Pol Merk Lek 2001; 63: 218-20.
11. Snarska J, Szajda S, Skrzydlewski Z. Ocena przydatności diagnostycznej prokoagulanta nowotworowego w przypadkach raka trzustki, wątroby i jajnika. Pol Merk Lek 2003; 15: 123-4.
12. Donati MB, Gambacorti Passerini C, Casali B, et al. Cancer procoagulant in human tumor cells: evidence from melanoma patients. Cancer Res 1986; 46: 6471-4.
13. Barret AJ. Proteinases in mammalian cells in tissues. North-Holland Publishing Company, Amsterdam, New York, Oxford 1977; 46-135.
14. Gordon SG, Benson B. Analysis of serum cancer procoagulant activity and its potential as a tumor marker. Thromb Res 1989; 56: 431-40.
15. Kozwich DL, Kramer LC, Mielicki WP, et al. Applications of cancer procoagulant as an early detection tumor marker. Cancer 1994; 74: 1367-76.
16. Mylonas I, Makovitzky J, Richter DU, et al. Cathepsin D expression in normal, hyperplastic and malignant endometrial tissue: an immunohistochemical analysis. Acta Histochem 2003; 105: 245-52.
17. Tomaszewski JJ, Tomaszewski T. Enzymy lityczne w proliferacji nowotworowej. Diagn Lab 1991; 27: 56-62.
18. Sylven B, Bois-Swensson J. On the chemical pathology of interstitial fluid. Cancer Res 1965; 25: 458-68.
19. Szajda SD, Kiluk M, Wiśniewski R, Skrzydlewski Z. Wartość diagnostyczna markerów nowotworowych: CEA, AFP, katepsyny D i prokoagulanta nowotworowego (CP) w przypadkach raka płuca i przełyku. Współcz Onkol 2000; 6: 9-11.
20. Szajda SD, Darewicz B, Werel T i wsp. Wybrane markery nowotworowe w diagnostyce raka gruczołu krokowego. Współcz Onkol 2003; 7: 738-40.
ADRES DO KORESPONDENCJI
dr hab. med. Jadwiga Snarska
I Klinika Chirurgii Ogólnej
i Endokrynologicznej
Akademia Medyczna
ul. M. Skłodowskiej-Curie 24A
15-276 Białystok
tel./faks: +48 85 746 86 20, 746 82 78
e-mail: s1n2a3@onet.poczta.pl