Опухолевая М2-ПК: Новый маркер метаболического профиля гастроинтестинальных опухолей.

Е. Эйгенбродт, Институт Биохимии и Эндокринологии, Ветеринарной медицины, Гессенский университет,Гессен, Германия
П.Д. Хардт, Х.У. Клёр, Третий Департамент и Поликлиника, Гессенский Университетский госпиталь
М. Теплер, П. Шлиербах, Клиника Асклепия, Лих, Германия
 
Введение
В последние годы отмечается значительный рост числа колоректальных карцином. Ранние стадии этих опухолей могут быть излечены при помощи эндоскопической полипэктомии или эндоскопической резекции слизистой оболочки. Поэтому очень важна сегодня эффективная скрининговая стратегия. Хотя наиболее чувствительным и специфичным инструментом скрининга может считаться колоноскопия, она неприменима в отношении многих пациентов в силу своей инвазивности. Таким образом, до сих пор есть необходимость в поиске новых, альтернативных маркеров для обследования пациентов с высоким риском.
В процессе канцерогенеза было найдено одно общее изменение, касающееся изоэнзимов гликолитического фермента — пируваткиназы. Имеется несколько тканеспецифичных изоэнзимов, выполняющих различные метаболические задачи: пируваткиназа типа L в печени и почках, типа М1 — в мышечной и нервной тканях и, наконец, типа R — в эритроцитах. Все пролиферирующие клетки вырабтывают пируваткиназу типа М2 (www.metabolic-database.com).
В здоровых тканях все изоэнзимы пируваткиназы состоят из четырех субединиц, благодаря чему между различными формами возможна гибридизация [1,2]. Гибриды между М1 и М2 типами были найдены в эпителии верхнего отдела желудочно-кишечного тракта (пищевод и желудок), тогда как нижний отдел ЖКТ (тонкая, ободочная и прямая кишка) характеризуется наличием гибридов между L и M2-PK [1,2]. Во всех исследованных к настоящему времени опухолях, включая гастроинтестинальные, были обнаружены субъединицы только М2 типа, и пируваткиназа находилась, главным образом, в димерной форме[3]. Поэтому димерная форма М2-пируваткиназы была названа Опухолевой М2-ПК (Tumor M2-PK).
Определение Tumor M2-PK в ЭДТА-плазме больных гастроинтестинальными опухолями выявило высокие концентрации фермента при карциномах пищевода, желудка, толстой и прямой кишки[4,5,6].
Поскольку большинство гастроинтестинальных опухолей характеризуется интралюминальным ростом, представляется интересным определить Tumor M2-PK в фекалиях онкологических больных[7].
Таблица 1. Уровень фекальной Tumor M2-PK у пациентов с колоректальным раком по сравнению с контрольной группой.

 КонтрольРак ободочной кишкиРак прямой кишки
Медиана1,520,111,7
Средняя3,286,442,0
Минимум0,11,00,2
Максимум30,7800270,4
SE0,627,512,1
Количество случаев:893831
 
Результаты:
Были получены результаты определения фекальной Tumor M2-PK у 38 пациентов с раком толстого кишечника, 31 больного раком прямой кишки и в контрольной группе из 89 человек (Табл.1).
Значительные различия в уровне фекальной Tumor M2-PK между контрольной группой и больными раком очевидны. Для дискриминантного уровня 4 Ед/мл чувствительность составила 79% для рака толстого кишечника и 77% для рака прямой кишки, при специфичности 82%. Погрешность интра-исследования была рассчитана путем 18-кратного исследования пяти проб (5-66 Ед/мл) — коэффициент вариации (CV) составил 7,9% (3,5-13,6%). Погрешность между измерениями была рассчитана на пяти пробах 4-73 Ед/мл, исследованных в 10 различных дней. Средний CV составил 7,3% (3,8-12,6%).
Предварительные результаты предполагают, что уровень фекальной Tumor M2-PK имеет прямую зависимость от размеров опухоли и обратную от степени клеточной дифференцировки (данные не представлены).
 
Материалы и методы
Были исследованы образцы кала пациентов с колоректальным раком и пациентов без патологии. Эндоскопия проводилась как стандартное исследование. Гистологические образцы были получены при рутинной биопсии и/или в ходе операции.
Tumor M2-PK в каловых экстрактах определяли при помощи нового количественного теста для ИФА сэндвич-типа с двумя видами моноклональных антител (ScheBo ® Biotech AG, Germany).
 
Выводы
Уровень фекальной Tumor M2-PK значительно выше у пациентов с колоректальным раком, чем в контрольной группе, и коррелирует с размером опухоли и ее гистологическими характеристиками. Общая специфичность составляет 82%, чувствительность — 78%.
Настоящее исследование доказывает, что определение Tumor M2-PK в кале является ценным инструментом для обнаружения колоректального рака у пациентов до эндоскопического выявления опухоли.
 
Литература:
1. Saheki S., Saheki K., Tanaka T.: Chenges in pyruvate kinase isoensyme of rat small intestine during development and synergistic effect on them of thyroid and glucocorticoid hormones. Enzyme 24(1): 8-17, 1997
2. Saheki S., Harada K., Sanno Y., Tanaka T.: Hybrid isozymes of rat pyruvate kinase Their subunit structure and developmental changes in the liver. Biochim Biophys Acta 526(1): 116-128, 1978
3. Mazurek S., Grimm H., Oehmke M., Weisse G., Teigelkamp S., Eigenbrodt E.: Tumor M2-PK and glutaminolytic ensymes in the metabolic shunt of tumor cells. Anticancer Res 20: 5151-5154, 2000
4. Hardt P.D., Ngoumou B.R., Rupp J., Schneii-Kretschmer H., Kloer H.-U.: Tumor M2- pyruvate kinase: A promissing tumor marker in the diaagnosis of gasstro-intestinal cancer. Anticancer Res 20: 4965-4968, 2000
5. Schulze G.:The tumor marker Tumor M2-PK: An application in the diagnosis of gastrointestinal cancer. Anticancer Res 20: 4961-4964, 2000
6. Mazurek S., Lüftner D., Wechsel.H.W., Schneider J., Eigenbrodt E.(2002) Tumor M2-PK: A Marker of the Tumor Metabolome, in: Tumor Markers: Physiology, Technology, and Clinical Applications, Eleftherios, P. Diamandis et al. (Edits.)AACC Press: 471-475, 2002
7. Hardt P.D., Toepler M., Ngoumou B.R., Rupp J., Kloer H.-U.: Measurement of fecal pyruvate kinase M2 (Tumor M2-PK) concentrations in patients with gastric cancer , colorectal cancer, colorectal adenomas and controls. Anticancer Res 23: 851-854, 2003