Nové a klinicky využívané onkomarkery karcinómu močového mechúra

Karcinóm močového mechúra je štvrtým najčastejším nádorovým ochorením u mužov a ôsmym u žien. Onkomarkery zohrávajú dôležitú úlohu v skorej detekcii, ako aj monitorovaní terapeutickej odpovede a prognóze daného ochorenia. Hľadanie nových markerov pomocou molekulovej analýzy stále pokračuje, pretože akékoľvek zvýšenie senzitivity a špecificity v diagnostike je veľkým prínosom v klinickej praxi.

Kľúčové slová:
karcinóm močového mechúra – markery – molekulárna diagnostika

Úvod

Karcinóm močového mechúra (CMM) predstavuje ochorenie postihujúce najmä vyššie vekové skupiny, s dominantnou incidenciou v 5.–7. dekáde života. Vzhľadom k rizikovým faktorom vzniku ochorenia je výskyt pred 40. rokom života zriedkavý [1] a je častejší u mužov ako u žien. K rizikovým faktorom CMM patrí fajčenie, expozícia chemickým kancerogénom (napr. 4-aminobifenyl, anilínové farbivá, benzidín, 2-naftylamín), vysoký prívod sodíka a tukov v potrave, cyklofosfamid a iradiácia močového mechúra. Nádory močového mechúra zaujímajú, hneď za karcinómom prostaty, druhé miesto vo výskyte zhubných nádorov urogenitálneho traktu. Histologicky sú to najmä karcinómy z prechodného epitelu (urotelu – 98 %), zriedkavé sú adenokarcinómy, epidermoidné a zmiešané karcinómy. Multifokálny výskyt je prítomný v 25 % prípadov, pričom v 80 % prípadov s povrchovým CMM vzniká recidíva na inom ako pôvodnom mieste. Pri metastatickej chorobe je prítomná lymfogénna propagácia s metastázami v lymfatických uzlinách a/alebo hematogénna diseminácia s infiltráciou vzdialených orgánov. Približne 75–85 % CMM je v čase diagnózy zachytených vo včasnom štádiu povrchového nádoru, zvyšok predstavujú lokoregionálne pokročilé a metastatické nálezy. Dyzurické ťažkosti, hematúria, polakizúria suponujúca cystitídu, prostatitídu a následné bolesti v panvovej a lumbálnej oblasti sú prejavmi lokálne pokročilého CMM najčastejšie laterálnej, ale aj zadnej steny močového mechúra [2,3].

Štandardom diagnostiky CMM je cystoskopia s odberom biopsie na histopatologické vyšetrenie. Transabdominálna ultrasonografia je schopná odhaliť nádory, ktoré rastú exofyticky do lúmenu močového mechúra, nemožno však spoľahlivo zachytiť malé nádory a nádory, ktoré rastú primárne invazívne v stene močového mechúra. Cytologické vyšetrenie moču a vyšetrenie nádorových markerov z moču sa obzvlášť osvedčuje u nádorov s vyšším stupňom diferenciácie. Negatívne cytologické vyšetrenie ale nevylučuje prítomnosť nádoru, čo platí najmä pre nádory s nižším stupňom diferenciácie. Cytologické vyšetrenie môže byť tiež zaťažené sťaženou interpretáciou výsledkov, v dôsledku prítomnosti infekcie, degeneratívnych zmien a pod. CT panvy a abdominálnej oblasti sa využíva najmä na stanovenie pokročilosti nádoru a infiltrácie regionálnych lymfatických uzlín. Sú to najpresnejšie dostupné vyšetrenia, hoci ich senzitivita je iba okolo 70 %. Táto skutočnosť viedla k výskumu a vývoju viacerých molekulových markerov CMM [4]. Niketoré štúdie popisujú detekciu molekulových markerov až s 76% validitou testu, najmä pri karcinómoch močového mechúra s exfoliáciou uroepitelu [5,6].

Klinicky využívané onkomarkery

V súčasnosti, okrem už klinicky využívaných sérových nádorových markerov, pozorujeme aj výskum možností využitia nových molekulových, ako aj vývoj nových potenciálnych biomarkerov ako prognosticko-prediktívnych ukazovateľov karcinómu močového mechúra [6,7]. Z nádorových markerov sa v klinickej diagnostike využíva karcinoembryonálny antigén (CEA) a tkanivový polypeptidový špecifický antigén (TPS) (referenčná hodnota 189 U/l, citlivosť 50 %). Vyšetrovanie onkomarkerov sa využíva najmä na systematické sledovanie pacientov (v 2–3-mesačných intervaloch) s cieľom odhaliť progresiu ochorenia [8,9].

CEA – karcinoembryonálny antigén

CEA je člen intracelulárnych adhezívnych molekúl, lokalizovaný v bunkových membránach epiteliálnych buniek, predovšetkým čreva. Pôsobí ako repulzná molekula zabraňujúca medzibunkovému kontaktu. Expresia týchto molekúl na povrchu nádorových buniek uľahčuje ich migráciu a motilitu – vznik metastáz [9,10]. CEA, ako súčasť imunoglobulínovej génovej rodiny, onkofetálnych glykoproteínov s vysokým obsahom sacharidov, je za fyzio­logických podmienok produkovaný vo vyvíjajúcom sa embryu, v adultnom veku epiteliálnymi bunkami črevnej sliznice, žalúdka a bronchov o koncentrácií 5 µg/l s citlivosťou 33,3 %. Avšak so znižujúcou sa diferenciáciou a rastúcou invazivitou sa schopnosť produkcie CEA vytráca. Zvýšená hladina CEA bola detegovaná pri CMM, karcinóme ovárií, ale aj pri benígnych afekciách napr. mamopatiách, cirhóze pečene, ulceróznej kolitíde a pľúcnom emfyzéme. V súčasnosti možno jednoznačne konštatovať nízku špecificitu CEA markeru, nedostatočnú k využitiu u onkologického screeningu, avšak môže byť dostatočným prognostickým ukazovateľom [11,12].

Fragmenty cytokeratínu

CYFRA 21-1 predstavuje fragmenty cytokeratínu 19, ktoré sa dostávajú do krvného riečišťa pri proliferácii a deštrukcii buniek (aktiváciou proteolytických enzýmov), nakoľko cytokeratín 19 je súčasťou intermediárnych filamentov epiteliálnych buniek. Monitoruje nemalobunkové karcinómy pľúc, CMM a karcinómy prsníka. V klinickej praxi je možné využitie TPS antigénu a CYFRA 21-1 pri sledovaní účinnosti terapie. TPS je M3 determinantom cytokeratínu 18 a je nešpecifickým ukazovateľom zmien proliferácie u nádorov epiteliálneho pôvodu, najmä karcinómov mliečnej žľazy, CMM, ako aj rôznych nediferencovaných a málo diferencovaných foriem nádorov. Pri relapsoch CMM, najmä pri korelácii cytologických výsledkov, sa využíva kvantitatívna detekcia ľudského faktora komplementu H-related proteínu (BTA TRAK) a močové fragmenty cytokeratínov 8 a 18 (UBC IRMA). Avšak kvantitatívne BTA a UBC testy majú nízku senzitivitu v detekcii recidívy CMM, a teda nemôžu byť bežne použité k zníženiu počtu cystoskopií počas observácie pacienta.

NMP22 – jadrový matrixový proteín 22

Klinicky sa využíva test na prítomnosť NMP22, ktorý pozostáva z aplikácie pár kvapiek moču na testovací „papierik“, na ktorom v prípade prítomnosti NMP22 dochádza k farebnej zmene. NMPP je tzv. jadrový matrixový proteín 22, ktorý sa v nádorových bunkách močového mechúra vyskytuje v 20- až 80-násobne vyššej koncentrácii ako v normálnych bunkách. Metodika odhalila asi 3-krát viac včasných štádií CMM ako už spomínaná cytológia sedimentu a 2-krát viac pokročilých tumorov.

Nové, potenciálne možné onkomarkery

Ďalším možným diagnostickým prístupom je detekcia špeciálnych markerov na úrovni génov alebo proteínov. Početné štúdie potvrdili úzky vzťah medzi angiogenézou a tvorbou metastáz. V prípade nádorového bujnenia môže byť neoangiogenéza spustená poruchou rovnováhy medzi angiogénnymi aktivátormi a inhibítormi. Typickými akti­vátormi angiogenézy sú hypoxia, hypoglykémia a faktory ako angiogenín, angiopoetín 1 a 2, FGF (fibroblastový rastový faktor), PDGF (platelet derivated growth factor), TGF-α (transforming growth factor alfa), TNF-α (tumor necrosis factor alfa), VEGF (vaskulárny endoteliálny rastový faktor) a ich receptory. Proces angiogenézy na druhej strane blokujú inhibítory, ako napr. angiostatín a endostatín. Existuje veľké množstvo prác popisujúcich zmeny expresie génov zapájajúcich sa do procesov angiogenézy (FGF, VEGF), proliferácie (cyto­keratín 20) či apoptózy (p53) [13]. Doposiaľ však nie všetky výsledky štúdií sú potvrdené s klinickou významnosťou a využívané pri diagnostike uroteliálnych karcinómov.

OPG – glykoproteín osteoprotegerín

Jedným z pro-angiogenných faktorov je OPG, ktorý je členom skupiny tumor nekrotizačných faktorov (TNF). OPG inhibuje osteoklastogenézu cez naviazanie sa na TRAIL (apoptózu indukujúci ligand súvisiaci s TNF). Bola popísaná zvýšená expresia génu OPG v tkanivách karcinómov v porovnaní s tkanivami zdravých jedincov. OPG môže zvyšovať prežívanie endoteliálnych buniek, proliferáciu a migráciu [14,15]. Mizutani et al [14] popisujú koreláciu medzi hladinou OPG v sére, progresiou a štádiom CMM. Sledovanie hladín tohto proteínu využitím ELISA testu je jednou z možností detekcie malignít urogenitálneho traktu.

PKG – proteínkináza závislá na cGMP

Možnými vaskulárnymi markermi pre detekciu včasných uroteliálnych karcinómov sú aj PKG a neuropilín1 (NRP1). PKG sa zúčastňuje viacerých dôležitých regulačných procesov v mnohých typoch buniek [10]. Táto proteínkináza vykazuje silné antiproliferatívne a apoptotické účinky. U cicavcov sú známe tri izoformy PKG: α a β izoformy typu 1 vnikajú alternatívnym zostrihom mRNA takmer vo všetkých tkanivách, na rozdiel od typu 2, ktorého expresia je obmedzená na určité druhy buniek, napr. kardiomyocyty, mezangiálne bunky a neutrofily [16,17]. Doteraz neboli publikované štúdie o regulácií expresie PKG. Nedávno bolo potvrdené zníženie hladiny PKG v nádorových bunkách v porovnaní s normálnym tkanivom. Predpokladá sa, že PKG účinkuje inhibične na β-katenín, čo umožňuje VEGF zahájiť intenzívnu angiogenézu abnormálne proliferujúcim nádorovým bunkám [18]. Vzhľadom k vyššie popísaným faktom je možné predpokladať koreláciu medzi zníženou expresiou PKG a progresiou karcinómu.

NRP – neuropilíny

Oproti PKG, neuropilíny (NRP) priamo zasahujú do regulácie aktivity VEGF. NRP sú multifunkčné kinázové receptory, ktoré viažu viaceré izoformy VEGF [19]. Viaceré práce naznačujú, že NRP sú exprimované v endoteli ciev nádorov, kde v priebehu karcinogenézy dochádza k niekoľkonásobnému vzrastu ich expresie [19,20]. Z uvedeného je možné predpokladať, že hladina mRNA a proteínu NRP1 koreluje s progresiou nádoru a prognózou pacienta.

MMPs – matrixové metaloproteinázy

Hlavná funkcia MMPs, patriacich do rodiny zinok-dependentných endopeptidáz, je degradácia proteínov extracelulárnej matrix, stimulačný vplyv na proliferáciu, diferenciáciu, angiogenézu a migráciu nádorových buniek. Pomocou tkanivových inhibítorov metaloproteináz (TIMPs – tissue inhibitors of metalloproteinases) dochádza k regulácii MMPs. Sérové hladiny analytov MMPs a TIMPs detegujeme pri mnohých typoch uroteliálnych, avšak aj gynekologických, karcinómoch [21]. Najnovšie štúdie stanovenia katecholamínov naznačujú, že katecholamíny môžu potenciálne zvyšovať schopnosť invázie, keďže noradrenalín ovplyvňuje pohyblivosť nádorových buniek a cirkulujúce katecholamíny ovplyvňujú expresiu metaloproteináz v matrixe tkaniva a tie napomáhajú invázii tumorových buniek. Stimulácia nádorových buniek katecholamínmi môže viesť k zvýšeniu VEGF, proangiogenézneho faktora, ktorý je mediátorom šírenia nádorov v krvnom riečišti [22].

Záver

Molekulová analýza prináša prostredníctvom diagnostiky na génovej úrovni komplexný pohľad na vzájomne vzťahy medzi úrovňou génovej expresie a zvýšeným či zníženým množstvom konkrétnych proteínov v bunkách, v závislosti na fyziologickom, patologickom stave. Akýkoľvek onkomarker, ktorý zvýši diagnostickú senzitivitu či špecificitu, je veľkým prínosom v klinickej praxi, keďže môže poskytnúť možnosť na včasnú diagnostickú a terapeutickú intervenciu, a následnú lepšiu prognózu pre pacienta.

Táto práca bola realizovaná s podporou grantu VEGA 1/0102/10.

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do bi omedicínských časopisů.

RNDr. Miroslava Bilecová-Rabajdová

Ústav lekárskej a klinickej biochémie a Labmed, a.s.

LF UPJŠ Košice

Tr. SNP 1

040 01 Košice

Slovenská republika

e-mail: miroslava.bilecova-rabajdova@upjs.sk

Obdrženo: 22. 12. 2011

Přijato: 12. 4. 2012