Về tính ổn định của một số lớp phương trình sai phân (TT)

HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA XÉT NGHIỆM PSA PROSTATE SPECIFIC ANTIGEN HUYẾT THANH TRONG TẦM SOÁT VÀ CHẨN ĐOÁN UNG THƯ TUYẾN TIỀN LIỆT Chuyên ng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HCM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ CỦA XÉT NGHIỆM PSA (PROSTATE SPECIFIC ANTIGEN) HUYẾT THANH TRONG TẦM SOÁT VÀ CHẨN ĐOÁN UNG THƯ TUYẾN TIỀN LIỆT

Chuyên ngành: Hóa sinh học

Mã số chuyên ngành: 63 42 30 15

TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA SINH HỌC

Tp Hồ Chí Minh năm 2015

Công trình được hoàn thành tại: Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP HCM

Người hướng dẫn khoa học:

Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:

- Thư viện Khoa học Tổng hợp Tp.HCM

- Thư viện Trường Đại học Khoa học Tự Nhiên

MỞ ĐẦU

Ung thư tuyến tiền liệt (TTL) là một trong những ung thư thường gặp nhất ở nam giới và đứng hàng thứ hai trong mọi ung thư [17] Số người chết do ung thư TTL đứng hàng thứ ba trong các ung thư nói chung [17]

Tại Việt Nam, bệnh lý này đứng hàng thứ 8 trong 10 loại ung thư

thường gặp nhất ở nam giới [2]

Ung thư TTL thường phát triển một cách âm thầm, ít có triệu chứng, đến khi phát hiện thì ung thư đã xâm lấn tại chỗ hoặc di căn xa nên việc điều trị đã không còn kịp thời hoặc thậm chí không còn khả năng điều trị nữa Do vậy việc tầm soát và phát hiện sớm ung thư TTL có ý nghĩa rất lớn

Tầm soát và phát hiện sớm ung thư TTL được thực hiện bằng cách kiểm tra hàm lượng kháng nguyên đặc hiệu TTL (PSA- Prostate Specific Antigen)) ở trong máu của nam giới, thăm khám trực tràng (DRE- Digital Rectal Examination)) [22]

Xét nghiệm PSA phổ biến thường là định lượng PSA toàn phần (tPSA- total Prostate Specific Antigen) trong huyết thanh Nguy cơ ung thư TTL gia tăng cùng với sự gia tăng nồng độ tPSA Tuy nhiên việc tăng nồng độ tPSA không đặc hiệu cho ung thư TTL, có những nguyên nhân có thể gây tăng nồng độ tPSA như tăng sản lành tính TTL, viêm TTL, thăm khám trực tràng… [54] Chính những điều này làm cho xét nghiệm PSA có độ đặc hiệu thấp 70% số người bị sinh thiết thật sự không có ung thư nhưng họ vẫn phải trải qua sự lo âu, biến chứng của qui trình do sinh thiết gây ra như tiểu ra máu, đau ở vùng đáy chậu… [17]

Hiện nay các nghiên cứu về nâng cao độ đặc hiệu của PSA trong chẩn đoán ung thư TTL thường bằng cách dựa vào các mối tương quan riêng rẽ giữa nồng độ PSA huyết thanh với các giá trị sinh học như thể tích TTL, tuổi hoặc tỷ lệ fPSA/tPSA(%) [7], [17], [96]

Bằng một hướng tiếp cận mới là sử dụng thêm phương pháp SVM, chúng tôi mong muốn làm giảm thiểu các trường hợp dương tính giả và

âm tính giả trong chẩn đoán sớm ung thư TTL, giúp chẩn đoán phân biệt ung thư TTL với bệnh tăng sản lành tính TTL (BPH- Benign Prostatic Hyperplasia) thông qua việc phối hợp các giá trị tPSA, tỷ lệ fPSA/tPSA (%), tuổi, thể tích TTL lại với nhau Đề tài “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả của xét nghiệm PSA (Prostate specific antigen) huyết thanh trong tầm soát và chẩn đoán ung thư tuyến tiền liệt” được thực

hiện với ba mục tiêu cụ thể sau:

1 Xác định mối tương quan giữa PSA toàn phần (tPSA) và tỷ lệ fPSA/tPSA(%) với tuổi, thể tích TTL và độ biệt hóa mô học

2 Khảo sát vai trò tầm soát bệnh lý tuyến tiền liệt của xét nghiệm PSA

3 Nâng cao độ nhạy và độ đặc hiệu của xét nghiệm PSA bằng cách kết hợp các giá trị tPSA, tỷ lệ fPSA/tPSA (%), tuổi và thể tích TTL thông qua R và SVM

Chương 1 CƠ SỞ SINH HỌC CỦA TUYẾN TIỀN LIỆT

VÀ CHỈ DẤU UNG THƯ TUYẾN TIỀN LIỆT PSA Androgen có vai trò trong điều hòa sự phát triển của tuyến tiền liệt

Androgen được sản xuất bởi tinh hoàn bào thai, hoạt hóa sự phát triển của xoang niệu sinh dục thành TTL [76] Sự cân bằng giữa sự tăng sinh của tế bào và sự chết có chương trình được điều hòa bởi androgen

Sự đáp ứng của tế bào đối với androgen được điều khiển bởi thụ thể androgen nhân (AR- Androgen receptor) và AR được hoạt hóa bởi dihydrotestosterone (DHT) [43]

Gen mã hóa cho AR ở trên nhiễm sắc thể X (Xq11-12) có kích thước 90kb và bao gồm 8 exon [38]

Androgen có khả năng điều hòa biểu hiện của hàng trăm gen đích trong TTL bao gồm gen mã hóa PSA, PAP (prostatic acid phosphatase), yếu tố tăng trưởng và những gen liên quan trong kiểm soát chu trình tế bào và chết có chương trình [125]

Cơ sở tế bào học của tăng sản lành tính tuyến tiền liệt và ung thư tuyến tiền liệt

Tăng sản lành tính TTL (BPH ) và ung thư TTL là hai bệnh lý có triệu chứng lâm sàng giống nhau và phổ biến trong các bệnh lý của TTL [13]

DHT đóng vai trò trong sự phát triển của BPH Nguyên nhân đáng

kể của sự tăng sản lành tính TTL là sự mất cân bằng nội mô giữa tăng sinh tế bào và chết tế bào do DHT đảm nhiệm, điều này có nghĩa là sự tăng sinh tế bào trội hơn và sự chết tế bào bị ức chế [36]

Sự phát triển khối u ác tính ở TTL do sự kích thích bất thường của androgen vào các tế bào ống tuyến (loại tế bào phụ thuộc androgen cho

sự phát triển, sự tiết PSA) và là ung thư phụ thuộc androgen Ngoài ra còn có một ít ung thư TTL không phụ thuộc androgen do tế bào gốc, tế bào gốc trung gian có xảy ra sự thay đổi trong trao đổi chất của androgen, đột biến của AR, sự khuếch đại và sự biểu hiện quá mức của

AR [61]

Vai trò và ý nghĩa của xét nghiệm PSA trong chẩn đoán ung thư tuyến tiền liệt

Các dạng đồng phân PSA

PSA là kháng nguyên đặc hiệu của tuyến tiền liệt Đây là một hK3 thuộc họ kallikerin có hoạt tính protease (EC 3.4.21.77), gen mã hóa cho enzyme này là KLK3 được xác định nằm trên NST 19 (19q13) [72] PSA được sản xuất bởi tế bào ống tuyến của TTL, được đưa vào hệ thống ống của TTL trở thành một thành phần của dịch túi tinh và vào

hệ thống tuần hoàn và hệ bạch huyết sau khi khuếch tán qua màng đáy

và mô đệm TTL [107]

Các dạng đồng phân của PSA bao gồm: [57]

- PSA phức: PSA-ACT (chủ yếu), PSA –AMG, PSA-API PSA phức tăng trong trường hợp ung thư TTL

- PSA tự do: BPSA (tăng trong BPH), iPSA (giảm trong ung thư TTL), các đồng phân proPSA (tăng trong ung thư TTL)

Nguyên tắc định lượng PSA huyết thanh

Dựa trên nguyên lý miễn dịch học và sử dụng kháng thể đơn dòng [5] Trong đề tài này kỹ thuật hóa phát quang dùng vi hạt có từ tính dùng

để định lượng PSA có trong huyết thanh Nguyên lý của phương pháp này là miễn dịch không cạnh tranh 2 bước hay phương pháp sandwich

Ý nghĩa của giá trị nồng độ PSA

Khoảng giá trị PSA từ 0-4ng/ml được coi là nồng độ bình thường Nếu giá trị nồng độ PSA 4-10ng/ml thì có 20%-50% khả năng mắc ung thư TTL Nếu nồng độ PSA tăng lên trên 10ng/ml thì khả năng mắc ung thư TTL tăng từ 50-75% và nếu PSA trên 20ng/ml thì 90% khả năng mắc ung thư [74] Như vậy nguy cơ mắc ung thư TTL tăng theo giá trị gia tăng của nồng độ PSA Tuy nhiên người ta thấy rằng nồng độ PSA huyết thanh tăng lên không chỉ do ung thư TTL mà còn có thể do viêm, chấn thương hoặc tăng sinh lành tính của tuyến tiền liệt [52] Như vậy

sự tăng nồng độ PSA huyết thanh không đặc hiệu trong ung thư TTL nên xét nghiệm PSA có thể có kết quả dương tính giả và âm tính giả Như vậy việc hạn chế các trường hợp âm tính giả và dương tính giả tức là nâng cao độ đặc hiệu và độ nhạy của xét nghiệm PSA để ứng dụng trong chẩn đoán ung thư TTL và chẩn đoán phân biệt u phì đại lành tính TTL với ung thư TTL là một vấn đề đáng được quan tâm

Một số nghiên cứu nhằm nâng cao tính đặc hiệu của xét nghiệm PSA bằng cách sử dụng tỷ lệ fPSA/tPSA (%)

Một số nghiên cứu nhằm nâng cao tính đặc hiệu của xét nghiệm

PSA gồm: nồng độ PSA theo tuổi, tỷ trọng PSA hay mật độ PSA, tốc

độ PSA, tỷ lệ PSA tự do trên PSA toàn phần (%)

Sự ứng dụng tỷ lệ fPSA/tPSA (%) theo hướng có sự tăng nồng độ PSA dạng kết hợp và giảm PSA tự do trong ung thư TTL Do vậy, xác suất mắc ung thư TTL gia tăng khi tỷ lệ fPSA/tPSA(%) càng giảm [78] Ngược lại, tỷ lệ fPSA/tPSA (%) gia tăng trong bệnh BPH [78] Như vậy fPSA có thể được dùng như chất chỉ dấu trong huyết thanh để phân biệt BPH và ung thư TTL [31], [39], [66] Sự lựa chọn giá trị điểm cắt fPSA/tPSA (%) có ý nghĩa trong lâm sàng thì phức tạp vì sự phụ thuộc của tỷ lệ fPSA/tPSA(%) vào tuổi của bệnh nhân, kích thước TTL và nồng độ tPSA [34] , [37], [75], [124].

Sử dụng tỷ lệ fPSA/tPSA(%) trong khoảng tPSA từ 2,6-4ng/ml, độ nhạy phát hiện ung thư TTL được giữ nguyên nhưng độ đặc hiệu giảm [27], [28]

Sử dụng tỷ lệ fPSA/tPSA(%) trong nhóm bệnh nhân có tPSA từ 10ng/ml có thể làm tăng cường độ đặc hiệu của xét nghiệm PSA và làm giảm số trường hợp sinh thiết không cần thiết Điểm cắt của tỷ lệ fPSA/tPSA(%) lần lượt là 25% hay 22% thì độ nhạy tương ứng là 96%, 90% và tỷ lệ sinh thiết không cần thiết lần lượt là 20%, 29% [33] Khi tPSA>10ng/ml, nghiên cứu [120] cho rằng tỷ lệ fPSA/tPSA(%) không có giá trị phân biệt bệnh BPH và ung thư TTL Tuy nhiên theo Abdelgadir và cộng sự cần phải mở rộng hiệu quả của tỷ lệ fPSA/tPSA(%) trong việc chẩn đoán ung thư TTL trong khoảng tPSA từ 4-20ng/ml [14]

4-Như vậy những tồn đọng hiện nay về nghiên cứu áp dụng tỷ lệ fPSA/tPSA(%) giá trị của điểm cắt tỷ lệ fPSA/tPSA(%) không thể được

đề nghị chính xác vì chưa xác định có hay không mối quan hệ giữa tỷ lệ fPSA/tPSA (%) với tuổi, thể tích TTL Do đó trong đề tài này chúng tôi

sẽ sử dụng công cụ mạnh hơn các công cụ thống kê thông thường để có thể cùng một lúc phối hợp các giá trị tPSA, fPSA, tỷ lệ fPSA/tPSA (%), tuổi, thể tích TTL lại với nhau để đáp ứng mục đích cuối cùng là nâng cao độ nhạy, độ đặc hiệu của xét nghiệm PSA trong tầm soát và chẩn đoán ung thư TTL

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thiết kế nghiên cứu

Mô tả tương quan

Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu gồm 1110 nam giới trên 40 tuổi đến kiểm tra

sức khỏe định kỳ, khám bệnh vì có triệu chứng rối loạn tiểu tiện hay có tiền căn gia đình bị ung thư TTL Nghiên cứu được thực hiện tại bệnh viện Đại Học Y Dược TP.HCM từ 9/2008 đến 3/2014

- Nhóm đến khám sức khỏe và không có triệu chứng rối loạn tiểu tiện được đo fPSA, tPSA và được xác định là bình thường bởi các bác sĩ tiết niệu bệnh viện Đại Học Y Dược TP.HCM

- Nhóm có triệu chứng rối loạn tiểu tiện hay có tiền căn gia đình bị ung thư TTL Tất cả những người này đều được đo PSA huyết thanh, fPSA huyết thanh, được thăm khám tuyến tiền liệt qua trực tràng (DRE) và siêu âm (DRE được thực hiện sau khi đã lấy máu xét nghiệm PSA huyết thanh nhằm tránh tăng giả PSA) Tiến hành sinh thiết đối với những trường hợp nghi ngờ ung thư TTL nếu có một trong 3 đặc điểm sau:

 DRE bất thường hoặc

 PSA >10 ng/ml hoặc

 4 < tPSA(ng/ml) ≤ 10 và tỷ lệ fPSA/tPSA(%) ≤ 15%

Từ các bước tiến hành ở trên, chúng tôi chia các đối tượng nghiên cứu thành 3 nhóm: nhóm người bình thường, nhóm bệnh nhân tăng sản lành tính TTL, nhóm bệnh nhân ung thư TTL Dựa vào kết quả sinh thiết, chúng tôi chia nhóm này thành 2 nhóm:

+ Nhóm bệnh nhân tăng sản lành tính TTL (BPH): kết quả giải phẫu bệnh không thấy tế bào ung thư

+ Nhóm bệnh nhân ung thư TTL: kết quả giải phẫu bệnh thấy tế bào ung thư

Tiêu chuẩn loại trừ

Mẫu nghiên cứu không bao gồm các bệnh nhân bị nhiễm trùng tiết niệu, viêm TTL, thông niệu đạo hoặc bệnh nhân ung thư TTL đã và đang được điều trị, nhóm bệnh nhân hoạt động thể thao trong 48 giờ, bệnh nhân nội soi đại trực tràng trong vòng một tuần

Cỡ mẫu

Theo Nguyễn Đỗ Nguyên [11], cỡ mẫu cho nghiên cứu tối thiểu là

1067 mẫu

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp xử lý và phân tích số liệu

- Phần mềm thống kê và phân tích dữ liệu R [3]

+ Kiểm định sự khác biệt giữa các trung bình của tuổi, thể tích, sự phân bố nồng độ tPSA, tỷ lệ fPSA/tPSA (%) giữa các nhóm nghiên cứu

Sự khác biệt được coi là có ý nghĩa thống kê nếu p <0,05

+ Xác định mối tương quan giữa tPSA, tỷ lệ fPSA/tPSA (%) với tuổi, thể tích TTL và thang điểm Gleason

+ Vẽ đường cong ROC, xác định diện tích dưới đường cong AUC

và so sánh độ nhạy, độ đặc hiệu tại điểm cắt của giá trị tPSA và tỷ lệ fPSA/tPSA (%) trong chẩn đoán ung thư TTL

Nếu AUC từ 0,80 -0,90: xét nghiệm có giá trị tốt trong chẩn đoán bệnh [110]

Nếu AUC từ 0,60 -0,70: xét nghiệm có giá trị tạm được trong chẩn đoán bệnh [110]

Nếu AUC từ 0,50 -0,60: xét nghiệm không có giá trị trong chẩn đoán bệnh [110]

Trên đường cong ROC, xác định các điểm cắt tPSA hoặc tỷ lệ fPSA/tPSA (%) theo nguyên tắc chọn điểm cắt sát với góc bên trái của

đồ thị vì đây là điểm có độ nhạy và độ đặc hiệu cao nhất

+ Sử dụng phần mềm R và package “Tree” để xây dựng “cây quyết định” nhằm đưa ra quyết định lâm sàng đúng đắn cho chẩn đoán ung thư TTL

Sử dụng R: vẽ đồ thị đường cong ROC, tìm giá trị điểm cắt của tPSA, tỷ lệ fPSA/tPSA (%), tính diện tích đường cong AUC, xác định

độ nhạy, độ đặc hiệu của xét nghiệm PSA

Phương pháp máy học SVM: [119]

- Dùng hàm (2.8) với để phân biệt được nhóm bình thường và nhóm

có bệnh với 4 biến số (x) : tuổi, nồng độ fPSA (ng/ml), nồng độ tPSA (ng/ml), tỷ lệ fPSA/tPSA (%)

Nếu f1 > 0: có bệnh Nếu f1 < 0: bình thường

- Dùng hàm (2.9) để phân biệt được bệnh BPH và ung thư TTL với

5 biến số (x) : tuổi, nồng độ fPSA (ng/ml), nồng độ tPSA (ng/ml),

tỷ lệ fPSA/tPSA (%), thể tích TTL (ml)

Nếu f2 > 0: sinh thiết vì nghi ung thư TTL Nếu f2 < 0: tăng sản lành tính TTL

Xét nghiệm định lượng tPSA và fPSA

Xét nghiệm định lượng tPSA và fPSA trong huyết thanh bằng phương pháp ARCHITECT Total PSA và ARCHITECT Free PSA, sử

(2.8)

(2.9)

dụng kỹ thuật miễn dịch hóa phát quang dùng vi hạt (Chemiluminescent Microparticle Immunoassay (CMIA) được thực hiện trên hệ thống miễn dịch tự động Architect Ci8200

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

3.1 Đặc điểm thống kê của đối tượng nghiên cứu

Trong mẫu nghiên cứu của chúng tôi có 776 người bình thường (69,91%), 273 người bị tăng sản lành tính TTL (24,59%) và 61 người

bị ung thư TTL (5,50%) tỷ lệ mắc ung thư TTL trong nghiên cứu của chúng tôi cao hơn nghiên cứu trong nước của Vũ Lê Chuyên và cộng

sự [2]

Phân bố tuổi ở bệnh nhân BPH và ung thư TTL

Biểu đồ 3.2 Phân bố tuổi ở nhóm tăng sản lành tính (BPH) và ung thư

TTL

Từ biểu đồ 3.2, chúng tôi nhận thấy tỷ lệ bệnh nhân tăng sản lành tính TTL và tỷ lệ bệnh nhân ung thư TTL cao nhất ở nhóm tuổi 70- 79 lần lượt là 40,66% và 42,62%, tuổi trung bình của 2 nhóm bệnh này cũng nằm trong khoảng này (độ tuổi trung bình của nhóm bệnh BPH là 72,3 ± 8,74 tuổi; độ tuổi trung bình của nhóm ung thư TTL là 74,44 ± 10,35 tuổi) Không có khác biệt về mặt thống kê về tuổi trung bình của

Đặc điểm về nồng độ tPSA ở người bình thường, bệnh nhân tăng sản lành tính tuyền tiền liệt và ung thư tuyến tiền liệt

Biểu đồ 3.3 Nồng độ tPSA trung bình ở nhóm bình thường,

7,67-độ tPSA trung bình ở nhóm người bình thường, nhóm người BPH và nhóm ung thư TTL có ý nghĩa thống kê (Phân tích ANOVA, p= 5,777e-

14 <0,05)

Nồng độ tPSA trung bình ở nhóm tăng sản lành tính trong nghiên cứu này tương đương với nghiên cứu của Minardi [84], nghiên cứu trong nước của Đỗ Thị Khánh Hỷ [9] Nồng độ tPSA trung bình ở nhóm ung thư TTL trong nghiên cứu này tương đương với nghiên cứu của Juan Morote và cs [63] nhưng cao hơn rất nhiều so với các kết quả trong nước khác như của Đỗ Thị Khánh Hỷ (81,24 ± 71,96 ng/ml) Sở dĩ có

sự khác biệt giữa nghiên cứu của chúng tôi với các nghiên cứu trong nước có lẽ do trong mẫu của chúng tôi có tới 15/61 trường hợp ung thư

được phát hiện muộn với tPSA>100ng/ml