терных только для опухолевой клетки, служило представление о чужеродности опухоли для организма. По аналогии с микробными антигенами ученые пытались обнаружить в опухоли субстанции, с помощью которых можно было бы индуцировать противоопухолевый иммунитет. Естественно, для этого использовалось прежде всего иммунологические методы, и при выделении первых и многих последующих компонентов опухолевых клеток, претендующих на роль таких субстанций, они, конечно, назывались антигенами. Позднее выяснилось, что многие т.н. антигены представляют собой обычные молекулы, характерные для нормальных клеток, только синтезирующиеся в необычайно больших количествах именно в опухоли. Но термин “антиген” к этому времени уже достаточно прочно входил в оборот, к нему просто привыкали. Этому способствовало и то обстоятельство, что для определения маркеров использовались и до сих пор используются иммунологические методы с применением высокоспецифичных антител. А любую субстанцию, реагирующую с антителами, так и хочется назвать антигеном, даже если она ничем не отличается от нормальных молекул, не является чужеродной для организма и не индуцирует специфический иммунный ответ. Вместе с тем, многие опухолевые маркеры представляют собой настоящие антигены. Они синтезируются опухолевыми клетками на основе поврежденных, мутировавших генов, содержат в себе отдельные участки, чужеродные для организма, и организм отвечает на появление таких маркеров развитием типичного иммунного ответа. Чтобы не путаться в дальнейшем изложении мы будем использовать термин “опухолевый маркер” или называть эти маркеры так, как сложилось и как принято в настоящий момент.
Обычно опухолевый маркер синтезируется опухолью и поступает в систему кровообращения. Но он может продуцироваться и нормальными тканями в ответ на инвазию раковыми клетками. С точки зрения диагностической ценности идеальный опухолевый маркер должен продуцироваться опухолью в достаточных количествах, чтобы его можно было определить с помощью современных методов. Кроме того, он не должен присутствовать (или его должно быть значительно меньше) в крови у здоровых людей или при доброкачественных опухолях и других заболеваниях. Опухолевый маркер должен выявляться на ранних стадиях опухолевого процесса, что дает возможность использовать его при скрининге конкретного вида опухоли. Его количество должно быть прямопропорциональным объему опухоли и коррелировать с результатами противоопухолевого лечения.
59
К сожалению, ни один из описанных в литературе опухолевых маркеров не соответствует указанным выше критериям в полной мере. Вместе с тем, по мнению большинства исследователей, при выборе опухолевого маркера нужно учитывать следующее.
Во-первых, необходима объективная и критическая оценка метода определения маркера. Нужно знать чувствительность метода, т.е. нижнюю границу, минимальное количество интересующего вещества, которое можно обнаружить с помощью данного метода. Нужно знать специфичность, т.е. наличие перекрестных реакций с веществами, дающими ложноположительные результаты. Для этого нужно знать и биологию маркера, гомоили гетерогенность исследуемого вещества, места и условия его типичного и нетипичного образования и т.д.
На втором этапе необходима критическая оценка изменений содержания маркера в биологических жидкостях при конкретной опухоли предложенным методом его определения. Обнаружение повышенного содержания маркера у небольшого числа пациентов со злокачественной опухолью даже при высокой чувствительности и специфичности метода анализа не является основанием для клинического применения. И наоборот, маркер, содержание которого увеличивается практически во всех случаях, может быть чрезвычайно значимым при соблюдении других условий.
На третьем этапе нужно определить, в каком проценте наблюдений с отрицательными результатами исследования маркера в последующем будет диагностирована опухоль. Идеальный маркер, повышение уровня которого можно определить на доклинической стадии роста опухоли, мог бы использоваться в скрининге на больших популяциях. Однако, содержание большинства известных маркеров увеличивается на ранних стадиях заболевания не достаточно часто, чтобы использовать их для ранней диагностики. Учитывая еще и экономические критерии, большинство исследователей и врачей в развитых странах мира уже давно отказались от подобного применения маркеров.
Далее необходимо установить корреляции уровня маркера со стадией и прогнозом рака. Количество известных опухолевых маркеров в основном увеличивается у пациентов с распространенным опухолевым процессом. Однако, если повышение уровня маркера и коррелирует с прогрессированием заболевания, это является следствием тесной связи количества маркера с массой опухоли, а не с ее распространенностью, с метастазированием. Поэтому маркеры крайне редко используется для диагностики распространенности опухоли, поздних стадий заболевания.
60
Наиболее важным в клинике считается использование маркера в мониторинге лечения. Может ли он служить критерием эффективности терапии? Указывает ли нормализация уровня маркера на то, что вся злокачественная опухоль удалена в ходе хирургической операции? Поскольку при определении всех маркеров могут быть получены ложноотрицательные результаты, их использование не позволяет надежно оценить эффективность лечения. Даже при трофобластических опухолях, при которых хорионический гонадотропин (ХГ) может являться моделью идеального маркера, химиотерапия должна быть продолжена в течение нескольких курсов, несмотря на то, что уровень ХГ снижается до нормальных значений после 1-2 курсов лечения.
Для оценки значимости опухолевого маркера используются несколько критериев, утвержденных Комитетом экспертов Международной федерации клинической химии по референтным величинам.
1.Диагностическая чувствительность (ДЧ) - это способность маркера диагностировать заболевание у больных злокачественной
опухолью:
ИП ДЧ ИП ЛО 100%
где ИП - число истинно положительных результатов анализа; ЛО - число ложно отрицательных результатов.
2. Диагностическая специфичность (ДС) - это способность маркера давать отрицательный результат в группе здоровых людей и больных неопухолевыми заболеваниями:
ДС = |
ИО |
100% |
ИО + ЛП |
где ИО - число истинно отрицательных результатов; ЛП - число ложно положительных результатов.
3. Диагностическая эффективность (ДЭ) - это способность маркера правильно выявлять больных и здоровых в исследуемой группе:
ДЭ = |
ИН + ИО |
100% |
ИП + ЛП + ИО + ЛО |
4. Прогностичность положительного результата (ППР) - характеризуют вероятность того, что у обследованного человека с положительным результатом анализа есть заболевание:
ППР = |
ИП |
100% |
ИП + ЛП |
61
5. Прогностичность отрицательного результата (ПОР) - характеризует вероятность того, что у обследованного человека с отрицательным результатом нет заболевания:
ПОР = |
ИО |
100% |
|
||
ИО + ЛО |
Чем ближе ДЧ и ДС к 100%, тем более эффективен маркер для клинической практики. Показатели прогностичности положительного и отрицательного результатов считаются дополнительными критериями, которые характеризуют надежность заключения о наличии или отсутствии заболевания соответственно при положительном или отрицательном результате исследования. Это имеет особо важное значение при проведении массовых исследований.
Специфичность маркера чрезвычайно важна в диагностике рака. Она позволяет определять увеличение содержания маркера в биологической жидкости, специфичное для данной опухоли, а критерием наличия искомой злокачественной опухоли может считаться повышение уровня маркера выше установленной границы чувствительности.
Кроме того, при оценке диагностической значимости опухолевого маркера важная роль принадлежит выбору состава референтных групп. В эти группы должны входить больные с иммунопатологией и незлокачественной патологией соответствующих органов, а также больные с заболеваниями печени. Число обследуемых людей в группах должно быть достаточным для проведения статистической обработки результатов исследования и составлять не менее 50 человек и иметь численное соответствие между референтной и онкологической группой больных. В связи с этим пороговое значение маркера должно устанавливаться на основании определения концентрации маркера не только у практически здоровых людей, но и у больных перечисленных референтных групп. За порговое принимается максимальное значение маркера, при котором в обследуемой контрольной популяции число ИО результатов соответствует 95%.
Основные требования, предъявляемые к опухолевым маркерам:
1.Надежность и воспроизводимость метода анализа:
внутри серии определений < 5%
между сериями определений < 10%
2.Достаточная широта аналитичекого ряда - широкой прямой интервал на калибровочном графике, который строится каждый раз на основе измерений контрольных образцов жидкости с известным содержанием маркера.
3.Высокая диагностическая специфичность >95%.
62
4.Высокая диагностическая чувствительность > 50%.
5.Корреляция с массой опухоли.
6.Невысокие цены и небольшой штат лаборатории.
Концентрация опухолевого маркера может зависеть от следующих факторов in vivo:
1.Масса опухоли. Современные биохимические и иммунологические
методы анализа позволяют выявлять новообразования, при которых число клеток достигает 109 - 1010. Считается, что при таком размере первичного очага в циркуляции вполне могут быть опухолевые клетки;
2.Распространенность опухоли. Нужно иметь в виду, что метастазы могут существенно отличаться от первичного узла по способности к синтезу и секреции маркера;
3.Интенсивность кровообращения опухоли;
4.Гистологическая структура и степень дифференцировки опухоли;
5.Степень экспрессии и синтеза маркера;
6.Высвобождение маркера опухолевыми клетками;
7.Катаболизм маркера;
8.Функциональное состояние печени и почек;
9.Экскреция маркера из организма;
10.Инструментальные методы обследования (биополя);
11.Прием лекарственных, в т.ч. специальных химиотерапевтических препаратов;
12.Режим питания и т.д.
13.Вредные привычки (курение, прием алкоголя);
14.Наличие антител к мышиным иммуноглобулинам в крови пациентов;
15.Наличие аутоантител пациента к определенному маркеру.
Концентрация опухолевого маркера может зависеть от следующих факторов in vitro:
2.Контакта емкости для забора образцов крови с кожей;
3.Загрязнение образца слюной;
4.Гемолиза образцов крови, наличие желтухи;
5.Временем между забором крови и выделением сыворотки (центрифугироавнием);
6.Условий хранения образцов перед определением опухолевого маркера.
63
Показания к определению опухолевого маркеров и корректная интерпретации результатов исследования
Большинство циркулирующих в крови опухолевых маркеров непригодны для скринингового обследования людей, у которых отсутствуют симптомы заболеваний из-за недостаточной диагностической чувствительности и специфичности, а также из-за ограниченности прогностических возможностей;
Проверка эффективности терапии. Изменения концентрации опухолевого маркера могут на ранних этапах показать, будет ли успешной проводимая терапия. В случае устойчивого роста его концентрации необходима коррекция терапии или ее отмена. Тестирование маркера не имеет смысла при некурабельности больного со злокачественной опухолью.
Типичные ответы опухолевого маркера на лечение:
а) при полной регрессии опухоли маркер не определяется (содержание ниже порогового уровня);
б) при частичной регрессии опухоли наблюдается снижение уровня маркера более, чем на 50%;
в) прогрессирование опухолевого процесса сопровождается повышением уровня маркера на 25% и более;
3. Мониторинг течения заболевания. Исследование маркеров с этой целью позволяет нередко обнаружить метастазирование и/или рецидив опухоли на 3 и более месяцев раньше клинических проявлений. У ряда пациентов после хирургического удаления первичного очага опухоли тестирование маркеров может обеспечить более чувствительный мониторинг, чем эндоскопия, сонография или компьютерная томография. Знание характера изменений уровня маркера позволяет в ряде случаев оптимизироать время последующего детального обследования пациента. При сохранении низкого для данного пациента или нормального уровня маркера в течение достаточно длительного периода времени последующее обследование, включающее инвазивные и дорогостоящие методы, представляется излишним. И, наоборот, если уровень маркера возрастает, а информация о прогрессировании заболевания необходима для решения о тактике лечения, такие инструментальные исследования показаны.
4. Идентификация резидуальных и рецидивных опухолей. Неадекватно слабовыраженное снижение уровня опухолевого маркера или отсутстсвие его снижения вообще свидетельствует о наличии множественных опухолей, информация такого рода может иметь терапевтическую и прогностическую ценность.
64
5.Раннее обнаружение опухоли. В некоторых случаях опухолевые маокеры используются для ранней диагностики - обнаружение гепатоцеллюлярного рака печени у больных циррозом печени; рака предстательной железы у больных с доброкачественной гиперплазией простаты; рака толстой кишки у больных полипозом толстой кищки.
6.Прогнозирование опухолевого процесса в тех случаях, когда прогноз влияет на выбор терапии.
Все известные в настоящее время маркеры можно условно разделить на несколько групп:
1)гликопротеины, не обладающие ферментативной или гормональной активностью;
2)гликопротеины с гормональной активностью;
3)маркеры, обладающие ферментативной активностью;
4)маркеры белковой или пептидной природы;
5)маркерырецепторы (цитоплазматические или мембранные);
6)маркеры генетических дефектов;
7)маркеры множественной лекарственной резистентности опухолей;
8)биохимические показатели нефро-, гепато- и кардиотоксичности лекарственной терапии;
9)гормоны и биологически активные вещества при паранеопластических синдромах;
10)другие.
В настоящей лекции мы попытаемся охарактеризовать только некоторые маркеры, широко применяемые в повседневной практике.
Раково-эмбриональный антиген (РЭА). Онкофетальный глико-
протеин, в норме продуцируется в эмбриональном периоде жизни. Имеется по крайней мере 14 генов, которые кодируют РЭА и семейство РЭА - гликопротеинов (неспецифический перекрестный антиген - NCА 1 и 2; билиарный гликопротеин (БГП). В сыворотке и других жидкостях организма здоровых людей РЭА обнаруживаются в очень малых концентрациях. Верхняя граница для здоровых некурящих 2,5 - 5 нг/мл сыворотки; для курящих 7 - 10 нг/мл. Превышение границы 5 нг/мл отмечено у 15% курильщиков и только у 2% некурящих здоровых людей. Вместе с тем, умеренное повышение концентрации РЭА до 10 нг/мл обнаружено у 50% больных доброкачественными заболеваниями кишечника, поджелудочной железы, печени и легких, а также при хроническом гепатите, панкреатите, язвенном колите (коррелирует с активностью процесса); при хронической пневмонии, бронхите, туберкулезе, эмфиземе легких, муковисцедозе и аутоиммунных заболеваниях. При этих заболеваниях уровень РЭА снижа-
65
ется после клинического улучшения в отличие от больных со злокачественными опухолями, у которых концентрация РЭА постепенно увеличивается.
Повышенное содержание РЭА в сыворотке крови обнаружено у больных раком поджелудочной железы (64%), желудка (40-60%), щитовидной железы (50%), органов женской репродуктивной системы (2575%), молочной железы(30-50%).
Однако основной локализацией, при которой РЭА используется наиболее широко, является рак толстой кишки, особенно при хорошо дифференцированных опухолях. При низкодифференцированных аденокарциномах тест на РЭА часто отрицательный. Следовательно, результат не доказывает отсутствие рака и наоборот, положительный результат не говорит однозначно о наличии злокачественной опухоли.
Повышение уровня РЭА коррелирует со стадией заболевания. Частота положительных тестов при стадиях А, В, С, Д рака толстой кишки составляет соответственно 32, 56, 69 и 86%, а средний уровень 8, 30, 58 и 134 нг/мл.
При рецидивах и метастазах определение РЭА диагностически эффективно, если его уровень превышает 25 нг/мл, но вопрос о повторной лапаротомии по поводу рецидива рака толстой кишки на основании высокого уровня РЭА пока остается спорным.
Определение РЭА используется для контроля эффективноси химио- и лучевой терапии рака толстой кишки, в 70% случаев снижение уровня РЭА коррелирует с положительным эффектом лечения.
Уровень РЭА коррелирует с прогнозом заболевания. Неблагоприятным признаком считается изначально большое содержание РЭА.
Определение РЭА для ранней диагностики и формирования групп высокого риска развития рака толстой кишки весьма проблематично, т.к. его уровень в стадии А как уже говорилось, повышен только у 32% больных.
При других злокачественных новообразованиях определение РЭА не имеет важного значения в диагностике и прогнозе, м.б. за исключением мелкоклеточного рака легких, при котором превышение уровня РЭА более 50 нг/мл говорит о плохом прогнозе. И тем не менее, анализ РЭА часто выполняется в комплексе с определением других маркеров, более специфичных для каждой конкретной локализации рака.
Альфа-фетопротеин (АФП) - гликопротеин, образуется в физиологических условиях в желточном мешке, фетальной печени, фетальном гастроинтестинальном тракте. АФП выявляется в сыворотке плода, начи-
66
ная с 4 недели беременности, максимум наблюдается между 12 и 16 неделями, перед рождением он снижается. В возрасте 1 года нормальный уровень АФП такой же, как у взрослых, и равен 15 нг/мл. АФП проходит через плацентарный барьер и может быть выявлен в достаточно высоких концентрациях в сыворотке крови матери с пиком между 32 и 36 неделями.
У здоровых взрослых людей концентрация АФП в сыворотке крови колеблется от 1 до 25 нг/мл, при этом у 99% она не превышает 10 нг/мл. Любые соединения, вызывающие пролиферативные процессы, в т.ч. канцерогены и промоторы, могут индуцировать синтез АФП. Поэтому неудивительно повышение уровня АФП до 40 - 500 нг/мл у 10 - 25% больных с незлокачественными заболеваниями печени: циррозом, хроническом гепатите, подостром некрозе. Определение АФП эффективно для раннего выявления гепатоцеллюлярного рака в группах повышенного риска: цирроз печени, хронический HВs-положительный гепатит. В этих случаях анализ АФП рекомендуется выполнять 2 раза в год. Увеличение концентрации больше 200 нг/мл свидетельствует о большой вероятности наличия рака печени. Уровень АФП у больных гепатоцеллюлярным раком может превышать норму в сотни и даже в тысячи раз. Диагностическая чувствительность колеблется от 30 до 80% и зависит от массы опухоли и стадии процесса. Содержание АФП хорошо коррелирует с ответом опухоли на химиотерапию. Значительное снижение уровня свидетельствует об эффективности лечения, но поскольку полный регресс опухоли, как правило, отсутствует, нормализации уровня АФП не наблюдается. Полное хирургическое удаление рака сопровождается резким уменьшением количества АФП в сыворотке крови. Рекомендуемая схема мониторинга после операции: ежемесячно до полугода, далее - 1 раз в 3 месяца до 2 лет, затем дважды в год. Персистирующее увеличение свидетельствует о нерадикальности операции.
Наиболее эффективно сочетание АФП и РЭА в дифференциальной диагностике гепатоцеллюлярного рака и метастазов в печень других опухолей. При первичном раке резко возрастает АФП, а РЭА может лишь чуть-чуть превышать норму. При метастазах уровни РЭА высоки и даже превышают АФП.
Эффективен анализ АФП и при диагностике опухолей из герминативных клеток. Его уровень повышается при всех тератокарциномах, раках яичников и яичек, содержащих элементы желточного мешка.
67
Исследования АФП в скрининге на раннее выявление гепатокарциномы нерационально даже среди популяций с высокой частотой ее возникновения, поскольку опухоль в этом случае выявляется лишь в 0,04%.
Повышение содержание АФП возможно и при других опухолях, но гораздо реже, и потому его анализ не имеет никакой ценности для их диагностики и мониторинга.
Раковый антиген 19-9 (СА 19-9) - гликолипид, относящийся к гаптену Lewis-детерминант изоантигена эритроцитов. Концентрация в сыворотке крови 99,6% здоровых людей не превышает 37 Ед/мл. Является компонентом эпителиальных клеток желудка, тонкой кишки и поджелудочной железы плода; поджелудочной железы, печени и легких у взрослых.
Са 19-9 выделяется с желчью и поэтому даже небольшой холестаз может приводить к значительному повышению его уровня. Увеличение количества Са 19-9 наблюдается при доброкачественных и воспалительных заболеваниях ЖКТ вплоть до 500 Ед/мл, но в основном не более 100. При доброкачественных заболеваниях поджелудочной железы его концентрация повышается у 35% больных и не превышает 440 Ед/мл.
Повышение уровня отмечено при раках желчных путей (73%); желудка (42-64%); толстой кишки (18-37%); печени (22%). Является основным маркером рака поджелудочной железы с диагностической чувствительностью 87% и специфичностью 94%. Уровень Са 19-9 коррелирует с размером, распространенностью и плохим прогнозом опухоли; снижается у 50 % больных после хирургического удаления опухоли. Рекомендуемый режим мониторинга после операции: ежемесячно в 1 год; каждые 2 месяца в последующие 2 года и далее 2 раза в год.
Определение Са 19-9 непригодно для ранней диагностики рака поджелудочной железы.
Одновременный анализ Са 19-9 и РЭА повышает вероятность раннего выявления рецидивов колоректального рака до 90% и опережает клинические проявления на 4-6 месяцев.
Раковый антиген 72-4 (СА 72-4) - муциноподобный гликопротеин. Применяется как маркер мониторинга и оценки лечебного эффекта карциномы желудка. Специфичность составляет 100%, а чувствительность - 48% по сравнению с доброкачественными желудочными заболеваниями. Верхняя граница нормы 4 Ед/мл. Хорошо коррелирует со стадиями , исчезает после радикальных операций, рано увеличивается при возникновении рецидивов и метастазов. Комбинация с РЭА повышает чувствительность до 64% при раке желудка.
68