В последнее 20-летие определение концентрации альфа-фетопротеина (АФП) широко применяется в клинической практике для дифференциальной диагностики ряда эмбриональных опухолей, мониторинга терапии, а также в качестве скринирующего теста для выявления групп риска по внутриутробной патологии плода. Однако, несмотря на большое количество исследований в данной области, многие вопросы, касающиеся биосинтеза и механизма действия АФП, остаются малоизученными и дискуссионными.

Цель настоящего обзора — попытка суммировать основные сведения об АФП и информативности использования этого маркера в онкологии, акушерстве, перинатологии и неонатологии.

В 1956 г. C. Bergstrand и соавт. [16] выделили из сыворотки крови плода некий «эмбрионспецифический белок». Позднее, в 1962 г. на VIII Международном конгрессе по онкологии Г.И. Абелев и соавт. [9, 11] доложили об обнаружении в крови и экстрактах печени эмбрионов мышей, а также в крови мышей с гепатомой, больших количеств «специфического антигена гепатомы». В последующие годы (1963—1964) Ю.С. Татаринов [42] выделил эмбрионспецифический α-глобулин (получивший название альфа-фетопротеин, или АФП) из сыворотки крови людей с гепатоцеллюлярной карциномой. Именно Ю.С. Татаринову удалось впервые охарактеризовать химическую структуру этого белка. В 1964—1968 гг. определение АФП широко использовалось в Восточной Африке и других африканских регионах с целью выявления больных с гепатоцеллюлярной карциномой, поскольку указанные регионы Африки являются эндемичными зонами по данному заболеванию [1, 6, 9, 30]. В ходе этих исследований было установлено, что АФП обнаруживается также в крови больных с тератобластомой семенников и герминомой яичников [30, 37].

Последующие 5 лет ушли на разработку схем мониторинга химиотерапии больных с гепатоцеллюлярной карциномой, тератобластомами и особенно герминомами яичников. Эти исследования очень активно проводились во Франции Уриелем и соавт. [25, 41, 42].

Совершенствовались также методы определения АФП — от бумажного электрофореза в 1960 г. до иммуноферментного анализа в настоящее время.

В 1972 г. D. Brock и A. Bolton [17] обнаружили высокое содержание АФП в амниотической жидкости при наличии у плода дефекта нервной трубки. На основании этого появилась возможность использовать АФП как маркер для формирования группы повышенного риска по наличию дефекта развития нервной трубки. С 1987 г. АФП начал использоваться в качестве скринирующего теста патологии плода [12—14]. Позднее была продемонстрирована возможность пренатальной диагностики синдрома Дауна с помощью определения АФП [22, 27, 36, 44].

Структура АФП и некоторые сведения о его функции

АФП является гликопротеином с молекулярной массой 69 000 Д. Углеводная компонента — один олигосахарид (4% от общей молекулярной массы), белковая компонента — одна полипептидовая цепь (590 аминокислот), организованная в трехмерный домен [1, 31].

По физико-химическим свойствам АФП имеет много общего с сывороточным альбумином, молекула которого также представлена одной полипептидной цепью, на 70% идентичной таковой АФП. Кроме того, оба белка имеют идентичные молекулярные массы, изоэлектрическую точку, электрофоретическую подвижность. Сывороточный альбумин, однако, не содержит углеводной составляющей, вследствие чего перекрестные реакции при определении сывороточного альбумина и АФП отсутствуют, так как моноклональные антитела для определения АФП вырабатывают к нативной молекуле с учетом ее углеводной составляющей [29].

Выяснение функции АФП — наиболее запутанная часть исследований, посвященных АФП.

Представляется, что все рассуждения о функции АФП достаточно спекулятивны. На настоящий момент достоверными фактами можно считать только два:

1. АФП проявляет высокое сродство к полиненасыщенным жирным кислотам (ПНЖК) [39].

2. АФП ассоциирован с некоторыми внутренними структурами плода и активно пролиферирующими тканями [40].

Из этого с большой вероятностью следует, что АФП адсорбирует ПНЖК из циркуляции материнской крови в плаценте и переносит их в ткани эмбриона, которые не обладают способностью к эндогенному синтезу ПНЖК.

Высокое сродство АФП к эстрогенам (в экспериментах на мышах) позволяет предположить, что АФП предохраняет эмбриональные ткани от воздействия материнских эстрогенов [11, 34].

Показано также, что АФП является иммуносупрессором, однако его иммуносупрессивная активность опосредована и проявляется лишь за счет взаимодействия с такими лигандами, как ПНЖК [34, 39].

Биосинтез АФП

Синтез АФП начинается в желточном мешке одновременно с возникновением эмбрионального гемопоэза, а точнее, в висцеральном эндодерме желточного мешка. Позднее, когда эмбриональный гемопоэз трансформируется в плодовый гематопоэз, когда печень берет на себя функцию кроветворного органа, синтез АФП и других белков сыворотки крови начинает происходить в печени. В незначительных количествах АФП синтезируется также в кишечной трубке, так как висцеральный эндодерм, кишечная трубка и печень имеют одинаковое эмбриональное происхождение [27, 41].

Изучение регуляции синтеза АФП и формирование представлений о его взаимосвязи с малигнизацией тканей является наиболее притягательной областью исследований.

Ген синтеза АФП клонирован и его активные зоны выявлены. Ген АФП относится к семейству генов альбуминов. Гены синтеза сывороточного альбумина, α-альбумина, витамин D-связывающего белка у человека локализованы в той же области на 4-й хромосоме, что и ген синтеза АФП. Ген АФП состоит из 15 экзонов, объединенных с 14 нитронами [29].

Однако, несмотря на многочисленные исследования в этой области, механизм запуска и выключения синтеза АФП недостаточно изучен. Предполагают, что ингибитором синтеза АФП в ранний постнатальный период могут быть гормон-рецепторные комплексы, которые взаимодействуют с соответствующими связывающими местами на промоторе гена АФП и ингибируют экспрессию этого гена [26, 34]. С другой стороны, глюкокортикоиды действуют как активаторы экспрессии гена АФП и тогда гормон-рецепторный механизм не может рассматриваться как основной регулятор синтеза АФП [16, 28]. По-видимому, существуют множественные факторы, участвующие в регуляции синтеза АФП.

АФП и опухоли

АФП является специфическим маркером эмбриональной карциномы [1, 6, 8, 42]. К этому типу опухоли относятся гепатоцеллюлярная аденокарцинома, тератобластома, дисгерминома и стромально-клеточные опухоли. Способность этих опухолей синтезировать АФП обусловлена присутствием в них тех же самых элементов висцерального эндодерма, что и в обычных эмбрионах [30].

Концентрация АФП, продуцируемого эмбриональными карциномами, очень высока. Клетки дисгерминомы яичников содержат также элементы синцитиотрофобласта, и поэтому наряду с АФП в них синтезируется хорионический гонадотропин (ХГ). Оба этих маркера используются для дифференциальной диагностики дисгермином [1, 7, 10, 30].

Уровень АФП выше 500 нг/мл (400 МЕ/мл) можно расценивать как патологический. Именно такая концентрация АФП характерна для дисгерминомы, гепатоцеллюлярной аденокарциномы, гепатобластомы (детский вариант гепатоцеллюлярной карциномы). При метастазах в печень опухолей, отличных от перечисленных, повышение уровня АФП, как правило, не наблюдается [40]. АФП можно рассматривать в качестве «абсолютного маркера» для диагностики эмбриональных карцином и опухолей желточного мешка, тем не менее уровень АФП выше 400 МЕ/мл наблюдается лишь у 80—90% детей с указанными опухолями. У взрослых с гепатоцеллюлярной аденокарциномой в 50% случаев уровень АФП выше 800 МЕ/мл. Период полураспада АФП составляет 5 дней, этот факт успешно используется при оценке эффективности химиотерапии [1, 5, 42].

Повышенный уровень АФП определяется также приблизительно у 9% пациентов с метастатическим поражением печени при злокачественных опухолях молочной железы, бронхов и колоректальной карциноме. Однако уровень АФП у таких пациентов редко превышает 100 МЕ/мл и практически никогда 400 МЕ/мл. У большинства из них выявляется очень высокий уровень раково-эмбрионального антигена (РЭА), вследствие чего сочетание определения АФП и РЭА дает возможность для дифференциации данного типа патологии от первичной гепатоцеллюлярной карциномы [42].

Повышенный уровень АФП обнаруживается и при таком доброкачественном заболевании, как гепатит, однако повышение, как правило, носит временный характер и находится в области низких значений патологического диапазона (очень редко превышает уровень 400 МЕ/мл). Такие АФП-позитивные пациенты имеют большую вероятность возникновения гепатоцеллюлярной карциномы и худший 5-летний прогноз [30, 41].

Уровень АФП (в МЕ/мл) при некоторых патологиях:

гепатоцеллюлярная карцинома >800;

гепатобластома (дети) >400;

тератобластома семенников >500;

дисгерминома яичников >1000;

метастазы в печени >10;

гепатит В и С 10—50;

острые отравления до 100.

АФП и беременность

Начало синтеза АФП у плода человека совпадает по времени с возникновением эмбрионального гемопоэза, что соответствует 3—4-й неделе внутриутробного развития. Место синтеза — висцеральный эндодерм желточного мешка. К концу I триместра беременности (12—13 нед) основным местом синтеза АФП становятся гепатоциты печени плода. Максимальная концентрация АФП в крови плода отмечается на 12—14-й неделе беременности. Максимальная концентрация в крови матери — на 30—35-й неделе беременности [20, 23].

Часть АФП, синтезированного плодом, попадает в амниотическую жидкость (АЖ), откуда через мембраны плаценты и трансцеллюлярно проникает в кровоток матери [38]. Динамика обмена АФП между плодовыми тканями и сывороткой материнской крови изучена недостаточно.

После завершения формирования маточно-плацентарного кровотока АФП в кровь матери поступает преимущественно из крови плода [33, 45].

В течение физиологической беременности современные методы определения концентрации АФП позволяют регистрировать достоверные изменения уровня АФП в крови матери, начиная лишь с 14—15-й недели беременности, т.е. с момента завершения плацентации. Данные о динамике концентрации АФП в крови беременных женщин представлены в табл. 1.

Определение АФП в сыворотке крови беременных в настоящее время рассматривается как основа скринирующих программ для обнаружения пороков развития плода. При наличии у плода таких пороков, как дефект нервной трубки, гастрошизис, крестцово-копчиковая тератома, эмбриональная грыжа, отмечается резкое повышение концентрации АФП в крови матери [12—14]. Концентрация АФП повышается также при угрозе прерывания беременности и гибели плода [3, 20]. Причинами повышения концентрации АФП в крови матери могут являться: увеличенный синтез АФП у плода (крестцово-копчиковая тератома, эмбриональная грыжа), особенности маточно-плацентарного кровотока (повышение артериального давления у плода при угрозе прерывания беременности), особенности плодового гематопоэза при открытых пороках развития у плода (дефект нервной трубки и гастрошизис) [3, 24].

Эффективность определения анэнцефалии в сроки до 24 нед беременности составляет в среднем 85,7%, при открытой и закрытой spina bifida — 62,5%, при энцефалоцеле — 100% [15, 17]. Считается, что при открытых пороках нервной трубки происходит просачивание белка из сосудистого русла плода в АЖ через образовавшиеся дефекты, в результате чего уровень АФП в ней возрастает в несколько раз [38].

У женщин, родивших детей с дефектами нервной трубки, риск развития в дальнейшем этой патологии сохраняется. Даже при нормально развивающемся плоде уровень АФП в крови у этих женщин в последующих беременностях, как правило, превышает нормативные показатели [24].

При двойнях уровень АФП в среднем в 2 раза выше, чем при беременности одним плодом. Повышение концентрации АФП более чем в 3 раза, кроме перечисленных выше состояний, также встречается при дефектах передней брюшной стенки, атрезии пищевода и/или двенадцатиперстной кишки и омфалоцеле, врожденном нефрозе (финский тип), поликистозе почек, агенезии почек, при повышенной эхогенности кишечника плода (по данным УЗИ) [3, 19, 20]. При простом буллезном эпидермолизе, когда поражена слизистая желудочно-кишечного тракта, уровень АФП значительно возрастает в АЖ [27, 38].

Повышение концентрации АФП в сыворотке крови женщин во II и III триместрах беременности определяется при тяжелой гемолитической болезни и при гибели плода. Полагают, что повышенние уровня АФП связано с лизисом клеток плода, в частности цитолизом печени [45].

Увеличение концентрации АФП отмечается при синдроме Шерешевского—Тернера, а также при некоторых видах акушерской патологии.

Следует особо отметить, что при синдроме Дауна концентрация АФП в крови матери значительно снижена [3, 12, 21, 22, 36]. Этот факт положен в основу пренатальной диагностики данного синдрома. Эффективность диагностики по этому показателю, однако, не превышает 60%, так как снижение концентрации АФП в крови матери, характерное для синдрома Дауна, может не выявляться по ряду причин. Одна из них — токсикоз беременных. В этом случае концентрация АФП в крови матери может быть повышена за счет синтеза АФП ее печенью; другой возможной причиной может являться неблагополучное течение беременности — угроза прерывания, как упоминалось ранее, сопровождается повышением артериального давления у плода и тем самым избыточным поступлением АФП в кровоток матери. Установлено также, что при синдроме Дауна концентрация АФП снижена не только в крови матери, но и в АЖ и в крови плода [28]. Причина снижения активности синтеза АФП у плодов-даунов до настоящего времени однозначно не установлена [2, 45].

Снижение содержания АФП наблюдается и при других хромосомных синдромах: при делеции 18-й хромосомы [18] и синдроме Тернера [43]. Такие пороки, как гидроцеле, гипоспадия и крипторхизм, путем АФП-тестирования не определяются [20].

Такие заболевания, как системная красная волчанка [35], острая экзема, дерматиты [20] во время беременности, также приводят к повышению содержания АФП в крови женщин. У беременных с СД концентрация АФП находится, как правило, на нижней границе нормы [32].

Проводились работы по выявлению взаимосвязи между содержанием АФП в крови беременных и состоянием новорожденных.

Установлено, что в день родоразрешения в крови женщин, беременность которых протекала без осложнений и разрешилась в сроки 38—40 нед рождением здоровых детей, концентрация АФП составляла 100—160 МЕ/мл, в АЖ — 100—300 МЕ/мл, а в пуповинной крови новорожденного — 85 000—110 000 МЕ/мл. Сопоставление состояния новорожденного с данными о концентрации АФП в его крови, крови матери и АЖ позволило установить следующее.

При концентрации АФП в пуповинной крови от 85 000 до 110 000 МЕ/мл в 81% случаев отмечено рождение здоровых детей с оценкой по шкале Апгар 8—9 баллов. Ранний неонатальный период у них протекал без осложнений.

При значениях АФП в крови матери 100—160 МЕ/мл здоровые дети родились в 77% случаев. При наличии нормативных значений концентрации АФП во всех трех средах частота рождения здоровых детей составила 83%.

Наличие повышенной концентрации АФП в крови новорожденного, матери и АЖ в 58% случаев совпадало с развитием осложнений у детей в ранний неонатальный период.

Обнаружение низких значений концентрации АФП во всех средах в 71—74% случаев совпадало с наличием патологии у детей [2, 4, 5].

Наиболее информативным прогностическим тестом являлась концентрация АФП в пуповинной крови. Одновременное определение концентрации АФП в крови матери и новорожденного повышало чувствительность теста не более чем на 3—4%.

По-видимому, на начальном этапе неблагоприятного воздействия на плод активируется эмбриональный синтез АФП, тогда как длительное неблагоприятное воздействие приводит к истощению компенсаторных резервов, что и проявляется резким снижением уровня АФП в крови плода и новорожденного. Очевидно, что именно поэтому при таких видах патологии, как внутриутробная инфекция, задержка внутриутробного развития и хроническая гипоксия плода, низкие значения концентрации АФП регистрируются чаще [2, 4].

При неонатальной желтухе концентрация АФП повышена, кроме того, у этих детей отмечалась анемия новорожденных, что подтверждает теорию об общности механизмов регуляции процессов эмбрионального эритропоэза и синтеза АФП в печени плода.

В постнатальный период концентрация АФП в крови ребенка снижается по мере формирования «взрослой печени» и к 9—12-му месяцам не превышает таковую у взрослых [1—3].

Динамика концентрации АФП в крови здоровых новорожденных в течение раннего неонатального периода представлена в табл. 2.