Nové sérové nádorové markery S100, TFF3 a AIF-1 a jejich možné využití v onkogynekologii

Overview

Cíl studie: V naší práci jsme se zabývali možnými novými sérovými nádorovými markery, proteiny rodiny S100, trefoil faktorem 3 a AIF-1, a jejich možným využitím u onkogynekologických pacientek.

Typ studie: Přehledový článek.

Název a sídlo pracoviště: Porodnicko-gynekologická klinika, Lékařská fakulta Univerzity Palackého a Fakultní nemocnice Olomouc.

Metodika: Rešerše prací publikovaných v databázi PubMed do ledna roku 2019.

Výsledky: V literatuře byla prokázána asociace proteinů S100A2, S100A4, S100A6, S100A7, S100A8, S100A9 a S100A11 s karcinomem prsu. U karcinomu ovaria byla prokázána asociace s proteiny S100A2, S100A4, S100A6, S100A7A, S100A10, S100A14, S100A16, S100B, S100P (up-regulace spojena s horším přežitím) a proteiny S100A1, S100A3, S100A5, S100A13, S100G (up-regulace spojena s lepším přežitím). U karcinomu hrdla děložního byla prokázána asociace s proteinem S100A9. Byla prokázána asociace TFF3 s karcinomem endometria, karcinomem prsu (horší prognóza) a karcinomem ovaria (lepší prognóza). U AIF-1 byla potvrzena zvýšená exprese u karcinomu hrdla děložního.

Závěr: Tumor markery mohou být velmi užitečným nástrojem pro management pacientů, pokud jsou používány odpovídajícím způsobem. Je zapotřebí další výzkum v této oblasti a hledání nových nádorových markerů, jimiž mohou být i S100, TFF3 a AIF-1. Budoucí studie by se měly zaměřit nejen na jeden časový bod, ale posoudit trend tumor markerů po určitou časovou osu.

Klíčová slova:

onkogynekologie – tumor markery – S100 – TFF3 – AIF-1

ÚVOD

Tumor markery, které mohou být získány z krevního séra nebo z plazmy mají v porovnání s jinými diagnostickými nástroji poměrně nízkou cenu a minimální invazivitu. Nádorové markery se již staly standardem v managementu onkologických pacientů, a tedy i pacientek s nádory reprodukčních orgánů. Pokud používáme pouze jeden tumor marker, senzitivita i specificita jsou poměrně nízké; to je možné zlepšit použitím kombinace několika tumor markerů.

Termín tumor markery je tradičně používán pro látky, většinou proteiny, jež jsou produkovány buď samotnými nádorovými buňkami, nebo jinými buňkami v odpovědi na nádorový proces. Tumor marker může být asociován s nádorem konkrétního orgánu, nicméně většinou jsou orgánově nespecifické a jejich hladiny jsou zvýšené u nádorů různého typu a různých orgánů [10, 17, 26, 29].

Běžně používanými tumor markery v onkogynekologii jsou: CEA – karcinoembryonální antigen (karcinom prsu, karcinom endometria) [18], CA 125 (karcinom ovaria, karcinom prsu) [18], HE4 (karcinom ovaria, karcinom endometria) [18], beta-HCG (tumory z germinálních buněk, choriokarcinom) [18], alfa-fetoprotein (tumory z germinálních buněk) [18], CA 15-3 (karcinom prsu) [18], CA 72-4 (mucinózní karcinom ovaria) [18], antigen spinocelulárních buněk (spinocelulární karcinom hrdla děložního) [18] a Her-2-neu (karcinom prsu) [18]. V naší práci jsme se zabývali možnými novými nádorovými sérovými markery, proteiny S100, trefoil faktorem 3 a AIF-1, a jejich možným využitím u onkogynekologických pacientek. Za tímto účelem jsme provedli rešerši článků obsažených v databázi PubMed publikovaných do ledna roku 2019.

PROTEINY RODINY S100

V současnosti bylo objeveno již 25 proteinů rodiny S100 a první byl popsán v roce 1965 Moorem v hovězím mozku [18]. S100 je označení skupiny proteinů s poměrně nízkou molekulovou hmotností (9–13 kDa), které jsou charakterizovány přítomností dvou EF-hand domén (závit – smyčka – závit). Na obrázku 1 je znázorněna struktura proteinu S100A11. S100 proteiny vážou kalcium, některé typy mohou vázat i zinek a měď. Lokalizovány jsou především intracelulárně, některé typy S100 proteinů se vyskytují extracelulárně. Proteiny S100 mají různé funkce a jsou zastoupeny v širokém spektru biologických procesů, jako je proliferace, apoptóza, migrace, zánětlivá reakce, diferenciace a jiné. Název S100 je odvozen od vlastnosti proteinů rozpouštět se v nasyceném roztoku síranu amonného. V tabulce 1 můžeme vidět lokalizaci specifických genů S100 proteinů [18]. V tabulce 2 je shrnuta asociace S100 proteinů s různými typy nádorů.

Nejvíce studovaný zástupce této rodiny proteinů, protein S100B, vykazuje neurotrofickou (při fyziologické koncentraci) nebo neurotoxickou (při vyšší koncentraci) aktivitu a jeho imunohistochemická exprese nebo hladiny v séru byly stanoveny u různých klinických poruch. Ukázalo se, že protein S100B způsobuje down-regulaci p53. Extracelulárně lokalizované S100 proteiny zasahují především do imunitních dějů, např. některé S100 proteiny působí chemotakticky, jiné mají angiogenní efekt a jiné se vážou na receptory RAGE (Receptor for Advanced Glycation Endproducts). Schematické znázornění receptorů podílejících se na přenosu signálů proteinů S100 je zobrazeno na obrázku 2 [23].

V literatuře bylo již mnohokrát prokázáno, že proteiny S100 jsou asociovány s různými nádorovými onemocněními. Ačkoli ve většině případů není funkce S100 proteinů v rakovinných buňkách stále známá, specifické vzorce exprese těchto proteinů mohou být použity jako hodnotný prognostický nástroj. Přibývá důkazů o tom, že BRCA1 negativní karcinomy prsu vykazují zvýšenou expresi S100A7 [18]. S100A8 a S100A9 tvoří heterodimerový komplex, který se podílí na regulaci proliferace buněk a v metastatickém procesu (zvyšuje motilitu rakovinných buněk a usnadňuje přemístění migrujících buněk do premetastatických „výklenků“ v cílových tkáních) [12]. Proteiny S100A4 a S100B se vážou na supresorový gen p53 a inhibují jeho fosforylaci, což vede k down regulaci p53, protein S100A2 podporuje transkripční aktivitu p53 [20].

Byla již studována asociace některých S100 proteinů u pacientek s karcinomem děložního hrdla. Například exprese proteinu S100A9 v nádorových buňkách byla spojena s vyšší senzitivitou k neoadjuvantní chemoterapii u karcinomu děložního hrdla, přičemž protein S100A9 reguluje chemosenzitivitu nádorových buněk k cisplatině. V jedné studii byl použit lentivirus pro up regulaci a down regulaci exprese proteinu S100A9 v buňkách SiHa. Bylo prokázáno, že down regulace exprese proteinu S100A9 by mohla významně zvýšit míru apoptózy, což by vedlo ke zvýšení citlivosti SiHa (buněčné linie odvozené od karcinomu děložního hrdla) buněk na cisplatinu [22].

Z gynekologických nádorů byla nejvíce zkoumána asociace S100 proteinů a karcinomu ovaria. Celkem 75 % pacientek s karcinomem ovaria je diagnostikováno až v pozdním stadiu onemocnění a tento nádor je celosvětově hlavní příčinou úmrtí na gynekologické nádorové onemocnění. Role jednotlivých S100 proteinů u karcinomu ovaria je v současnosti nejasná. V roce 2018 byla publikována studie, kde byla hodnocena prognostická hodnota proteinů S100 u karcinomu ovaria. V této studii byla použita data od 1657 pacientek s karcinomem ovaria, u kterých byla hodnocena asociace exprese mRNA S100 proteinů a celkového přežití těchto pacientek u různých histotypů karcinomu ovaria. Detailní pochopení úlohy proteinů S100 může mít rozhodující roli pro diagnózu a výsledky léčby u pacientek s karcinomem ovaria. Bylo zjištěno, že vysoká exprese S100A2, S100A7A, S100A10 a S100A16 byla v signifikantní korelaci s horším celkovým přežitím u všech pacientek s karcinomem ovaria, zatímco exprese S100A1, S100A3, S100A5, S100A13 a S100G byla asociována s lepší prognózou. Dále bylo zjištěno, že sérová koncentrace S100A6 predikuje nádorové postižení peritonea a je asocio­vána s pokročilými stadii karcinomu ovaria [24].

Exprese proteinů S100A4, S100B, S100A14 a S100P jsou spojeny se špatnou prognózou pacientek s karcinomem ovaria. Navíc zvýšené cytoplazmatické barvení S100A10 je významně spojeno se sníženým celkovým přežitím a přežíváním bez progrese u pacientek se serózním karcinomem vaječníků. Další proteiny S100, jako např. S100A3, S100A5, S100A7, S100A7A, S100A8, S100A16 a S100G, jsou u karcinomu vaječníků méně prozkoumány. Komplexní pochopení proteinů S100 může mít velký význam pro diagnózu a outcome u pacientek s karcinomem ovaria a sloužit jako cíl genetické léčby [23].

TFF3 (TREFOIL FAKTOR 3)

TFF3 je protein, který je u lidí kódován genem se stejným názvem TFF3 a byl v roce 1991 objeven u krys [27]. TFF3 je exprimován ve tkáních ženského genitálu a exprese je regulována estrogenem, nicméně chybění fluktuace sérových hladin TFF3 v průběhu menstruačního cyklu ukazuje na to, že TFF3 pochází převážně z tkání, které nejsou pod vlivem estrogenu. Trifoláty jsou skupinou malých polypeptidů bohatých na cystein, jsou exprimovány v tkáních, které obsahují buňky produkující hlen, obzvláště v gastrointestinálním traktu a jiných epiteliálních tkáních. V roce 1989 byly pojmenovány Thimem jako „trefoil“ peptidy a dosud byly identifikovány tři: TFF1, TFF2 a TFF3. Zdá se, že mají rozhodující roli v přestavbě epitelu, čehož dosahují větším počtem mechanismů, což bylo prokázáno in vitro studiemi [16].

U karcinomu gastrointestinálního traktu byla prokázána asociace TFF3 s horší prognózou. TFF3 má zřejmě roli v progresi karcinomu žaludku [31].

U karcinomu prsu je exprese TFF3 vyšší u estrogen dependentního typu. TFF3 byl identifikován jako promotor nádorové angiogeneze, což je znázorněno graficky na obrázku 3 [15]. U karcinomu prsu je exprese TFF3 spojena s horším přežitím pacientek, šířením do lymfatických uzlin a vzdálenými metastázami [19]. Existují důkazy o tom, že exprese TFF3 by u karcinomu prsu mohla být asociována s chemorezistencí [18].

V jedné ze studií byla hodnocena exprese TFF3 u 91 pacientek s karcinomem ovaria pomocí imunohistochemického vyšetření. Exprese TFF3 byla zvýšená u pacientek s lepším celkovým přežitím a s lepším přežitím bez progrese (PFS, progression free survival). Byla prokázána asociace vyššího gradingu karcinomu ovaria s negativitou TFF3. Je prokázána vysoká korelace mezi vyšší expresí TFF3 u karcinomu ovaria a nižším rizikem recidivy tohoto onemocnění [16]. Zdá se tedy, že TFF3 je u epiteliálních karcinomů ovaria spíše protektivním onkomarkerem.

V další studii bylo zkoumáno potenciální využití TFF3 jako nového nádorového markeru u špatně diferencovaného endometroidního karcinomu endometria. K hodnocení exprese TFF3 bylo využito kvantitatviní real-time PCR (qRT-PCR) a imunohistochemické vyšetření. Byla potvrzena zvýšená genová exprese i signifikantně vyšší sérové hladiny TFF3 u pacientek se špatně diferencovaným karcinomem endometria v porovnání se zdravými pacientkami [16].

V klinické praxi je ke sledování pacientek s karcinomem endometria často používán nádorový marker CA 125, který má však jen limitované využití při sledování efektu adjuvantní terapie nebo v predikci recidivy onemocnění [16]. U pacientek s endometroidním karcinomem endometria byly sérové hladiny TFF3 signifikantně vyšší než u pacientek normálními buňkami endometria, a i v porovnání s pacientkami s hyperplazií endometria. Byly analyzovány hladiny CA 125 a TFF3 u pacientek se špatně diferencovaným karcinomem endometria a u zdravých kontrol a byla takto prokázána vyšší senzitivita TFF3 v porovnání s CA 125 [16].

Naše práce ukázala, že sérové hladiny TFF3 jsou u pacientek s karcinomem endometria významně vyšší než u pacientek s endometriální hyperplazií a u kontrol [19].

AIF-1 (ALLOGRAFT INFLAMMATORY FACTOR 1)

AIF-1 je protein nacházející se v cytoplazmě buněk, který byl objeven Utansem roku 1995 u krys [17] (strukturu proteinu AIF-1 znázorňuje obr. 4). AIF-1 je specificky exprimován v makrofázích a mikrogliích a při aktivaci těchto buněk dochází k up regulaci jeho exprese. Aktivované makrofágy nacházíme obecně v zánětlivé tkáni. K up regulaci exprese AIF-1 v mikrogliích dochází následkem poškození nervu nebo ischemie CNS [17]. U lidí je AIF-1 kódován genem AIF1, který je výrazně exprimován ve varlatech a ve slezině a slabě exprimován v mozku a dále v plicích a ledvinách [8, 30]. AIF-1 dále podporuje proliferaci a aktivaci endoteliálních buněk v četných vaskulárních procesech, jako je např. hojení ran, angiogeneze nebo ateroskleróza [28].

AIF-1 je jedním ze 20 proteinů, u kterých byla prokázaná zvýšená exprese u karcinomu děložního hrdla [11]. Nebylo dosud ovšem prokázáno, že se AIF-1 podílí na patogenezi karcinomu děložního hrdla [11].

ZÁVĚR

V literatuře byla prokázána asociace proteinů S100A2, S100A4, S100A6, S100A7, S100A8, S100A9 a S100A11 s karcinomem prsu. U karcinomu ovaria byla prokázána asociace s proteiny S100A2, S100A4, S100A6, S100A7A, S100A10, S100A14, S100A16, S100B , S100P (up-regulace spojena s horším přežitím) a proteiny S100A1, S100A3, S100A5, S100A13 a S100G (up-regulace spojena s lepším přežitím). U karcinomu hrdla děložního byla prokázána asociace s proteinem S100A9. Byla prokázána asociace TFF3 s karcinomem endometria, karcinomem prsu (horší prognóza) a karcinomem ovaria (lepší prognóza). U AIF-1 byla potvrzena zvýšená exprese u karcinomu děložního hrdla.

Přísnější hodnocení nových nádorových markerů v prospektivních klinických studiích, jež budou podloženy dostatečnými důkazy a přinesou jasné výsledky, může zvýšit šanci na přijetí těchto nových nádorových markerů do klinické praxe [26].

MUDr. Martin Maděrka

Porodnicko-gynekologická klinika

FN a LF UP

I. P. Pavlova 6

775 20 Olomouc

e-mail: maderka.m@gmail.com