酶及同工酶是最早出现和使用的肿瘤标志物之一(表8-6)。肿瘤状态时,机体的酶活力就会发生较大变化,这是因为:①肿瘤细胞或组织本身诱导其它细胞和组织产生异常含量的酶;②肿瘤细胞的代谢旺盛,细胞通透性增加,使得肿瘤细胞内的酶进入血液,或因肿瘤使得某些器官功能不良,导致各种酶的灭活和排泄障碍;③肿瘤组织压迫某些空腔而使某些通过这些空腔排出的酶返流回血液。
在肿瘤标志酶中根据来源可将其分为两类:①组织特异性酶,因组织损伤或变化而使储存在细胞中的酶释放,如前列腺特异性抗原等;②非组织特异性酶,主要是肿瘤细胞代谢加强,
表8-6 酶类肿瘤标志物
名称 | 分子量及同工酶 | 相关肿瘤 | |
醛缩酶 | 160ku | 3个 | 肝 |
碱性磷酸酶 | 95ku | 7个 | 骨、肝、白血病、肉瘤、卵巢等 |
淀粉酶 | 45ku | 胰腺等 | |
谷胱甘肽转移酶 | 80ku | 多种 | 肝、胃、结肠 |
肌酸激酶 | 83ku | 4个 | 前列腺、肺、结肠、卵巢等 |
γ-谷氨酰转移酶 | 90ku | 12个 | 肝 |
乳酸脱氢酶 | 135ku | 5个 | 肝、淋巴瘤、白血病 |
神经原特异性烯醇化酶 | 73ku | 2个 | 肺(小细胞)、神经母细胞瘤、类癌、黑色素瘤、嗜铬细胞瘤 |
5-核苷酸酶 | 6区带 | 肝 | |
α-L岩藻糖苷酶 | 230ku | 8个 | 肝 |
核糖核酸酶 | 2个 | 卵巢、肺、大肠等 | |
前列腺特异性抗原 | 34ku | 前列腺 |
特别是无氧酵解增强,大量酶释放到血液中,如已糖激酶等。
在酶标志物分析中,同工酶的分辨和检出是提高标志物临床应用的重要的环节,从目前所知的肿瘤标志同工酶可分为三大类型:①异位型同工酶:指某种瘤组织改变了自己的分泌特性,而去分泌表达了其它成年组织的同工酶的类型;②胚胎型同工酶,某些组织在肿瘤状态时,使酶的同工酶谱退化到胚胎时未分化状态,而分泌出大量的胚胎期的同工酶,这种变化往往与肿瘤的恶性程度成正比;③胎盘型同工酶,有些肿瘤组织会分泌出某些原属胎盘阶段的同工酶谱。从目前的资料分析,这类胎盘型同工酶已达20余种。酶的活性变化常常与组织器官的损伤有密切关系。在机体中,能造成酶活性变化的因素太复杂,从而使在诊断肿瘤时特异性受到很大影响。
(一)前列腺特异性抗原(prostatespecificantigen,PSA)
1971年,Hara等首先发现PSA是由前列腺上皮细胞合成分泌至精液中,是精浆的主要成分之一;1979由Wang等从前列腺肥大症患者的前列腺组织中分离出来的丝氨酸蛋白酶,分子量34ku,编码基因定位于19q13,PSA仅存在于前列腺上皮细胞的胞质、导管上皮和粘液内,具有糜蛋白酶样和胰蛋白酶的活性,PSA在正常男性(RIA法、ElA法)含量小于2.5μg/L。
PSA是前列腺癌的特异性标志物,也是目前少数器官特异性肿瘤标志物之一。前列腺癌是男性泌尿系统的主要囊性肿瘤,血清PSA定量的阳性临界值为大于10μg/L,前列腺癌的诊断特异性达90%-97%。
血清PSA除了作为检测和早期发现前列腺癌,还可用于治疗后的监控,90%术后患者的血清PSA值可降至不能检出的痕量水平,若术后血清PSA值升高,提示有残存肿瘤。放疗后疗效显著者,50%以上患者在2个月内血清PSA降至正常。
(二)α-L岩藻糖苷酶(α-L-fucosidase,AFU)
1980年由Deugnier等首先在3例原发性肝癌患者血清中发现AFU活性升高。AFU是存在于血清中的一种溶酶体酸性水解酶,分子量230ku,单个亚基分子量50ku。AFU正常参考值(化学法)为324±90μmol/L。
AFU是原发性肝癌的一种新的诊断标志物,广泛分布于人体组织细胞、血液和体液中,参与体内糖蛋白、糖脂和寡糖的代谢。原发性肝癌患者血清AFU活力显著高于其它各类疾患(包括良、恶性肿瘤)。虽然AFU升高的机制不甚明了,但可能有以下几种:①肝细胞和肿瘤细胞的坏死使溶酶体大量释放入血;②正常肝细胞的变性坏死可使摄取和清除糖苷酶的功能下降;③肿瘤细胞合成糖苷酶的功能亢进;④肿瘤细胞可能分泌某种抑制因子,抑制肝细胞对糖苷酶的清除能力或释放某些刺激因子,促进肝细胞或肿瘤细胞本身合成糖苷酶。总之,血清AFU活性升高可能是由多种因素综合作用的结果,是对原发性肝细胞性肝癌检测的又一敏感、特异的新标志物。
血清AFU活性动态曲线对判断肝癌治疗效果、估计预后和预报复发有着极其重要的意义,甚至优于AFP。但是,值得提出的是,血清AFU活力测定在某些转移性肝癌、肺癌、乳腺癌、卵巢或子宫癌之间有一些重叠,甚至在某些非肿瘤性疾患如肝硬化、慢性肝炎和消化道出血等也有轻度升高,在使用AFU时应与AFP同时测定,可提高原发性肝癌的诊断率,有较好的互补作用。
现发现AFU在用琼脂糖凝胶等电聚焦电泳分析时存在8种不同等电点的同工酶,其范围在3.5-6.5之间,正常人的AFU同工酶有两种类型:低峰值型和Ⅳ主峰型。乙型肝炎患者出现3种AFU同工酶谱:Ⅷ主峰型,Ⅳ、Ⅷ双峰型和Ⅳ主峰、Ⅴ次峰型。原发性肝癌患者血清AFU同工酶变化复杂,有5种类型:低峰值型,Ⅳ、Ⅴ双峰型,Ⅲ、Ⅳ双峰型,Ⅴ型和Ⅵ型。根据各自的峰型特点,AFU同工酶对正常人、肝炎和原发性肝癌患者的鉴别诊断具有一定的临床应用价值。
(三)神经原特异性烯醇化酶(neuron-specificenolase,NSE)
烯醇化酶是催化糖原酵途径中甘油分解的最后的酶。由3个独立的基因片段编码3种免疫学性质不同的亚基α、β、γ,组成5种形式的同工酶αα、ββ、γγ、αγ、βγ。二聚体是该酶分子的活性形式,γ亚基同工酶存在于神经原和神经内分泌组织,称为NSE。α亚基同工酶定位于胶质细胞,称为非神经原特异性烯醇化酶(NNE)。NSE和NNE的分子量分别为78ku和87ku,正常参考范围为0.6-5.4μg/L。
NSE是神经母细胞瘤和小细胞肺癌的标记物。神经母细胞瘤是常见的儿童肿瘤,占1-14岁儿童肿瘤的8%-10%。NSE作为神经母细胞瘤的标志物,对该病的早期诊断具有较高的临床应用价值。神经母细胞瘤患者的尿中NSE水平也有一定升高,治疗后血清NSE水平降至正常。血清NSF水平的测定对于监测疗效和预报复发均具有重要参考价值,比测定尿液中儿茶酚胺的代谢物更有意义,小细胞肺癌(SCLC)是一种恶性程度高的神经内分泌系统肿瘤,约占肺癌的25%-30%,它可表现神经内分泌细胞的特性,有过量的NSE表达,比其它肺癌和正常对照高5-10倍以上。SCLC患者血清NSE检出的阳性率可高达65%-100%,目前已公认为NSE可作为SCLC高特异性、高灵敏性的肿瘤标志物,有报道,NSE水平与SCLC转移程度相关,但与转移的部位无关,NSE水平与其对治疗的反应性之间也有一个良好的相关性。