Prostate-specific antigen as a marker for prostate diseases and a target for drug therapy (literature review)

Full Text

Заболевания предстательной железы (ПЖ) являются наиболее распространенными заболеваниями у мужчин, причем с возрастом риск их развития существенно увеличивается [1]. У мужчин пожилого возраста широкое распространение получила доброкачественная гиперплазия ПЖ (ДГПЖ) - заболевание, которое диагностируется уже у мужчин старше 40 лет и прогрессирует с возрастом. Так, в возрасте старше 60 лет им страдают 50% мужчин, в возрастной группе старше 80 лет данное заболевание развивается практически у каждого мужчины [2, 3]. При постановке диагноза ДГПЖ прибегают к использованию современных методов исследования с минимальной инвазивностью и высокой точностью. Одним из таких исследований является определение уровня простат-специфического антигена (ПСА) в сыворотке крови. Данный показатель рассматривается в качестве наиболее ценного маркера, повышение которого отмечается при аденоме, раке ПЖ [4] и простатите [5]. ПСА является гликопротеидом с молекулярной массой 28,4 кДа [6], состоящим из 237 аминокислотных остатков [7] и содержащим 5 внутримолекулярных дисульфидных связей и боковую N-спиральную углеводную цепь. По биохимическим свойствам ПСА является сериновой протеазой [8] и относится к семейству калликреинов, имеющих в составе 12 трипсиноподобных и 3 хемотрипсиноподробных сериновых протеаз [9, 10]. ПСА также известен как калликреин-пептидаза 3-го типа. Семейство генов, кодирующих калликреиноподобные сериновые протеазы, включает 15 структурно гомологичных генов, локализованных на хромосоме 19q13.4. Калликреины синтезируются преимущественно в тканях, имеющих экзокринную функцию, к которым относится в том числе и эндотелий. Причем они секретируются в виде предшественника прекалликреина, который при активации подвергается протеолитическому отщеплению N-концевой группы по аргининовому или лизиновому аминокислотному остатку [11]. Рис. 1. Молекулярная структура препроПСА, проПСА и ПСА [26]. Последовательность аминокислот ПрепроПСА (неактивная форма) ПроПСА (неактивная форма) ПСА (активная форма) Рис. 2. Молекулярные формы ПСА [29]. 19q13.4 KLK3 ПрепроПСА Деградация (-7)проПСА Укороченные формы проПСА (-5)проПСА (-4)проПСА Активирование hK2 (-2)проПСА Активный ПСА Протеолиз Комплекс с АХТ или А2М bПСА иПСА Клетка Кровь Связанный ПСА: ПСА-АХТ ПСА-А2М Свободный ПСА Связанный ПСА Свободные формы ПСА: иПСА (-5, -7)проПСА (-4)проПСА (-2)проПСА bПСА ПСА синтезируется прежде всего железистым эпителием ацинусов и протоков ПЖ, откуда через протоки поступает в семенную жидкость [12], где его концентрация составляет около 0,5-2 г/л [13]. В физиологических условиях базальная мембрана эпителиальных клеток ПЖ, выполняя барьерную функцию, препятствует проникновению ПСА в кровяное русло [14], поэтому в норме в сыворотке крови ПСА содержится в концентрации менее 4 нг/мл [15]. Необходимо отметить, что уровень ПСА может различаться в зависимости от расы и этнической принадлежности, возраста, индекса массы тела. Так, у лиц негроидной расы уровень ПСА характеризуется более высокими значениями и высокой изменчивостью, чем у лиц с белым цветом кожи [16], что может отражаться на более высоком распространении ДГПЖ в данной группе. На фоне ожирения отмечается снижение уровня ПСА, что, по всей видимости, обусловлено влиянием эстрогенов [17]. При этом не показано, что повышение индекса массы тела, уровня холестерина, триглицеридов, сахара в крови натощак оказывает влияние на уровень ПСА в сыворотке крови [18]. В условиях патологии наблюдается повреждение мембран клеток, ПСА в значительных количествах поступает в системный кровоток и его концентрация в сыворотке крови значительно увеличивается [19]. Причем ПСА может повышаться вследствие разрушения железистого эпителия и деструкции базальных клеток, что наблюдается при воспалении. Отмечено, что острое и хроническое активное воспаление вызывает повышение уровня общего ПСА, а неактивный воспалительный процесс в ПЖ не приводит к увеличению данного параметра в сыворотке крови. Также уровень ПСА может возрастать при повреждении базальных клеток, которое сопровождается разрушением базальной мембраны, что отмечается при раке ПЖ, или в случае механического давления гиперплазированной ткани на неизмененную ткань ПЖ, что характерно для ДГПЖ, сочетания ДГПЖ с раком ПЖ или воспалительным процессом [20, 21]. Диагностическое значение может иметь уровень ПСА не только в сыворотке крови, но и в моче. Но на данный момент нет единой точки зрения о пороговых значениях концентрации общего ПСА в моче здоровых мужчин и мужчин, страдающих заболеваниями ПЖ. Несмотря на то что концентрация общего ПСА в моче при ДГПЖ, раке и других заболеваниях ПЖ значимо не различается, отмечено, что при ДГПЖ она несколько выше, чем при прочих заболеваниях. Принимая во внимание различие в сывороточном ПСА при раке ПЖ и ДГПЖ, в качестве диагностического параметра возможно использование соотношения сывороточного ПСА к мочевому [22]. ПСА синтезируется из препроПСА, состоящего из 261 аминокислоты, от которого отщепляется цепочка из 17 аминокислот и образуется проПСА, состоящий из 244 аминокислот, из которого под действием гландулярного калликреина (hK2), обладающего высокой гомологией с ПСА и более высокой трипсиноподобной активностью, образуется активная форма ПСА, состоящая из 237 аминокислот [23] (рис. 1). hK2 имеет пять межцепочных дисульфидных мостиков, один олигосахарид, сцепленный с аспарагином. Образование ПСА из проПСА происходит в норме при разрыве связи между аргинином в позиции 7 и изолейцином в позиции 8, при этом изолейцин становится конечной аминокислотой активного белка. Активация ПСА также может происходить под действием и других членов калликреинового семейства, например калликреинов hK15 и hK4. ПСА и hK2 поступают в высокой концентрации в простатическую жидкость, оттуда в семенную жидкость и в более низкой концентрации в кровь. В простатической жидкости обнаруживаются следующие формы ПСА: активная форма ПСА, benign ПСА (bПСА) и ПСА в комплексе с протеином белка С. В крови ПСА может находиться в свободной форме или в связанном состоянии. Активная форма ПСА взаимодействует с ингибитором протеаз антихимотрипсином (АХТ) и в меньшей степени с a2-макроглобулином (А2М). Необходимо отметить, что А2М не инактивирует ПСА, хотя и блокирует его каталитический центр, препятствуя тем самым связыванию субстрата [24]. Комплекс ПСА-АХТ является самой реактивной формой ПСА в сыворотке крови, и на него приходится 60-90% всего связанного ПСА, комплекс ПСА-А2М не определяется в сыворотке крови вследствие стерического экранирования эпитопов и составляет порядка 10-20% [25]. Фракция свободного ПСА в сыворотке крови представлена ферментативно неактивными молекулами, не способными связывать ингибиторы, и состоит из упомянутых проПСА, bПСА и интактных форм ПСА (иПСА); рис. 2. Необходимо упомянуть, что и в сыворотке крови, и в простатических тканях могут содержаться разные формы проПСА - укороченные (truncated), содержащие от 1 до 5 аминокислот в концевом белке вместо 7. Причем (-7) и (-5) формы активируются hK2 и могут быть определены при иммуноферментном анализе, в то время как (-4) и (-2) проПСА-формы не активируются hK2 и, соответственно, демонстрируют отличные биохимические свойства [26]. Формы свободного ПСА имеют диагностическое значение при заболеваниях ПЖ. Например, проПСА в большей степени концентрируется в тканях периферической зоны ПЖ и в большей степени обусловливает развитие рака ПЖ. bПСА и иПСА определяются прежде всего в переходной ткани ПЖ и коррелируют с развитием ДГПЖ [27, 28]. Регуляция продукции ПСА осуществляется прежде всего за счет андрогенов. При этом гормон связывается со специфическим рецептором, вызывает его диссоциацию и перенос активной части в ядро, где наблюдаются взаимодействие указанного комплекса с элементами, распознающими рецептор к андрогенам, и активация генов-мишений. Хорошо изученным геном-мишенью является ген, кодирующий белок ПСА, - KLK3. Близкое к нему расположение генов KLK2 и KLK4 в сочетании с их первичной экспрессией в ПЖ подтверждает наличие в дополнение к андрогензависимым элементам общих простат-специфических регуляторных факторов [30]. Кроме того, имеются данные, что глюкокортикоиды и прогестины регулируют экспрессию генов ПСА. Эстроген сам по себе не оказывает влияния на выработку ПСА, но может подавлять этот процесс, индуцированный андрогенами. Эти данные подтверждаются рядом исследований. Так, доказано, что в регуляторной области гена ПСА расположены три нуклеотидные последовательности - андроген-респонсивные элементы ARE (androgen response elements), обладающие сродством к комплексу AR-лиганд, которые отвечают за гормонзависимую транскрипцию гена ПСА, и в присутствии гормона запускается выработка ПСА [31]. Но к настоящему моменту имеются данные, говорящие об отсутствии прямой зависимости между уровнем стероидных гормонов и ПСА [32]. Биологическая роль ПСА в семенной жидкости состоит в расщеплении за счет своей протеолитической активности гельформирующих белков семиногелина и фибронектина, что приводит к улучшению коагуляционных свойств спермы и обеспечивает большую подвижность сперматозоидов [33, 34]. Ферментативно активный ПСА протеолитически расщепляет прежде всего тирозил- и глутаминил-пептидные связи, в результате чего образуются многочисленные растворимые фрагменты семиногелина-1 и 2 [35]. Помимо ПСА в спермальной жидкости также находятся и другие сериновые протеиназы, принадлежащие семейству калликреинов, а именно 1, 2, 4, 5, 6, 8, 10, 11, 13, 14, которые оказывают влияние на разжижение эякулята. hK2, обладающий самой большой степенью гомологии с ПСА по аминокислотной последовательности, в семенной жидкости выполняет сходные функции, но, в отличие от ПСА, обладает меньшей активностью. Помимо основной функции у ПСА выявлено также несколько других видов активности. Антиген может оказывать влияние на процессы опухолевого роста и метастазирования. В частности, показано, что ПСА может отщеплять IGF-связывающий белок-3 и белок-4 от инсулиноподобного фактора роста (IGF), приводя, таким образом, к освобождению IGF в свободной биологически активной форме [36]. Расщепление фибронектина и ламинина (адгезивных белков, связывающих различные составные компоненты межклеточного матрикса) может приводить также к стимулированию развития опухоли ПЖ [37]. Снижение содержания ионов цинка на ранней стадии заболевания может приводить к повышению активности калликреинов, что также стимулирует развитие опухоли [38]. Необходимо отметить, что в физиологических условиях калликреины активируются в ПЖ, но под действием ионов Zn2+ наблюдается их обратимое аллостерическое ингибирование. После эякуляции калликреины подвергаются обратной активации за счет связывания семиногелина ионами Zn2+. Таким образом, ионы Zn2+ могут быть рассмотрены в качестве важного модулятора физиологической активности ПСА [39, 40], поскольку обладают способностью ингибировать активность ПСА. Кроме того, ПСА способен активировать трансформирующий фактор роста b [41] и регулировать биологическую активность белка, связывающего паратиреоидный гормон [42]. ПСА может проявлять антиангиогенную активность путем ингибирования пролиферации эндотелиальных клеток, регулируемой фактором роста фибробластов 2 и эндотелиальным фактором роста [43]. Под действием ПСА происходит расщепление Lys-плазминогена до биологически активных ангиостатиноподобных фрагментов [44], которые подавляют пролиферацию и формирование сосудистых структур и эндотелия пупочной вены [45]. Данные, полученные при изучении зависимости плотности сосудов при раке ПЖ от экспрессии ПСА, подтверждают данное наблюдение. Показано, что при низкой плотности микрососудов наблюдается высокая экспрессия ПСА. Принимая во внимание прочие эффекты ПСА, это говорит о прямом тормозящем эффекте ПСА образования новых сосудов [46]. Необходимо отметить, что наличие у ПСА различных функций указывает на тот факт, что данный белок помимо клеток ПЖ может секретироваться и другими клетками. Это объясняет значительное количество ложноположительных результатов анализа при использовании ПСА в качестве теста скрининга патологий ПЖ. ПСА в малых количествах был обнаружен в эндометрии, ткани молочной железы, женском молоке, в секреторных эпителиальных клетках трахеи, щитовидной железы, слюнных желез, тощей и подвздошной кишки, придатке яичка, семенных пузырьках и уретре, в клетках Лейдига, поджелудочной железе, экзокринных железах и эпидермисе и т.д. [47-49]. Наличие ПСА в тканях молочной железы и грудном молоке подчеркивает его клиническое значение при раке молочной железы. Показано, что повышение уровня ПСА в крови у пациенток с данной патологией коррелирует с лучшим прогнозом. Данный эффект ПСА очевидно обусловлен способностью ПСА ингибировать ответ эндотелиальных клеток на фактор роста фибробластов 2 и на фактор роста сосудистого эндотелия. В ряде исследований было показано наличие у ПСА значительной ингибирующей ангиогенез активности при разных онкологических заболеваниях (рак молочной железы, рак легких и матки). Полученные данные позволяют рассматривать ПСА в качестве эндогенного антиангиогенного белка [50]. Необходимо отметить, что в непростатических тканях ПСА, как правило, присутствует в свободной форме [49]. ПСА в качестве маркера при диагностике урологических заболеваний используется уже давно и является показательным параметром. Остается открытым вопрос - возможно ли, влияя на ПСА, лечить основные урологические заболевания? Рассматривая данную проблему, необходимо сказать, что несмотря на наличие на сегодняшний день большого числа лекарственных средств, предназначенных для лечения заболеваний ПЖ, каждое из них имеет ряд ограничений в применении [51, 52]. Для лечения ДГПЖ на сегодняшний день используют прежде всего ингибиторы 5a-редуктазы и блокаторы a-адренорецепторов. Особое внимание уделяется при этом комбинированному приему препаратов, что позволяет воздействовать на разные патогенетические механизмы развития данного заболевания и достигать лучшего клинического эффекта. Перспективным подходом в лечении заболеваний ПЖ и единственным, механизм действия которого затрагивает регулирование активности ПСА, является использование комплексного препарата Афалаза, содержащего аффинно очищенные антитела (АТ) к ПСА и эндотелиальной NO-синтазе (eNOS) в релиз-активной форме. Препарат Афалаза оказывает за счет входящего в него компонента АТ к ПСА модулирующее влияние на биологическую активность эндогенного ПСА; при этом отмечается антипролиферативный, противоотечный и противовоспалительный эффект препарата. АТ к eNOS регулируют активность eNOS, под действием которой образуется оксид азота, нарушение продукции которого приводит к развитию эндотелиальной дисфункции, являющейся общим патологическим звеном таких заболеваний, как сахарный диабет, метаболический синдром, атеросклероз, кардиоваскулярная патология. Совместное применение компонентов в составе комплексного препарата Афалаза сопровождается синергетическим эффектом: АТ к eNOS за счет эндотелиопротективного действия и улучшения васкуляризации усиливают эффекты АТ к ПСА. В клинической практике доказана эффективность компонента препарата АТ к ПСА в лечении ДГПЖ I-II стадии [53-55] и простатита [56]. У пациентов отмечалось улучшение показателей уродинамики и качества жизни. Препарат уменьшал проницаемость капилляров и сосудистый стаз, снижал отечность и воспалительный процесс в ПЖ, устранял компрессию шейки мочевого пузыря и мочевыводящего канала и тем самым улучшал показатели уродинамики. Также был отмечен анальгетический эффект препарата при лечении хронического простатита [56]. Необходимо отметить, что на фоне приема компонента препарата АТ к ПСА отмечается увеличение концентрации ионов Zn2+ в ПЖ, что не только приводит к уменьшению воспаления, но и благотворно сказывается на функционировании органа в целом. Комплексное применение АТ к ПСА и АТ к eNOS не только приводит к уменьшению дизурических расстройств, но и оказывает положительное влияние на эректильную функцию, способствуя тем самым улучшению качества жизни пациентов с ДГПЖ и эректильной дисфункцией [57, 58]. Кроме того, на фоне приема комбинации отмечается влияние на кровоток ПЖ, что способствует восстановлению трофической функции в органе [59]. Эффективность совместного приема АТ к ПСА и АТ к eNOS также показана в лечении синдрома хронической тазовой боли (СХТБ), показано воздействие компонентов препарата и на основные патогенетические механизмы развития и рецидивирующего течения СХТБ, и на основные синдромы заболевания, снижающие качество жизни пациентов [60]. Анализ источников литературы показал, что роль ПСА не ограничивается в организме его основной биологической функцией, а именно поддержанием агрегатного состояния спермы. ПСА вовлечен в ряд различных каскадов реакций, в том числе патологических, и может рассматриваться в качестве одной из мишеней препаратов для лечения основных урологических заболеваний у мужчин. Комплексный препарат Афалаза, регулирующий биологическую активность эндогенного ПСА и eNOS, оказывающий антипролиферативный, противоотечный, противовоспалительный и эндотелиопротективный эффект, является перспективным препаратом для лечения основных урологических заболеваний. Эффективность препарата в лечении ДГПЖ и СХТБ подтверждена результатами клинических исследований, кроме того, Афалаза характеризуется высоким профилем безопасности и может применяться пациентами с разными сопутствующими заболеваниями.

About the authors

N. D Akhvlediani

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: nikandro@mail.ru
119991, Russian Federation, Moscow,ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

S. N Allenov

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

119991, Russian Federation, Moscow,ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

I. P Matyukhov

I.M.Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation

119991, Russian Federation, Moscow,ul. Trubetskaia, d. 8, str. 2

References

Supplementary files