Introducción

La hiperplasia prostática benigna (HPB), la prostatitis y el cáncer de próstata (CP) son enfermedades frecuentes en hombres adultos. La evaluación digital rectal, la ecografía, el estudio radiológico, el estudio histológico, la valoración mecánica de la actividad del tracto urinario inferior, el estudio de los fluidos prostáticos, la tomografía computarizada y la resonancia magnética (RM) son procedimientos útiles para establecer el diagnóstico diferencial de estas 3 entidades.

Entre los marcadores séricos se incluyen el antígeno prostático específico (APE); sin embargo, todas las pruebas o marcadores mencionados tienen deficiencias, y ninguno de ellos se asocia con niveles adecuados de sensibilidad y especificidad. Con la introducción de la tecnología metabolómica es posible que los algoritmos diagnósticos mejoren considerablemente.

La metabolómica es una disciplina que complementa e integra los sistemas de la genómica, la proteómica y la transcriptómica. Las técnicas analíticas metabolómicas permiten identificar metabolitos con peso molecular por debajo de 1000 D, como vitaminas, lípidos y azúcares. Los metabolitos pequeños pueden ser útiles para diferenciar el estado de salud y de enfermedad y, por lo tanto, para establecer el diagnóstico precoz de diversas afecciones. Las técnicas analíticas metabolómicas incluyen fundamentalmente la resonancia magnética (RM), combinada con espectrometría de masas y cromatografía líquida (LC-MS, por su sigla en inglés). La LC-MS ha sido ampliamente usada para el análisis de fluidos biológicos, por su elevada resolución, sensibilidad y selectividad. Por lo tanto, en este estudio se aplicaron técnicas de LC-MS dirigidas y no dirigidas para el estudio de metabolitos en el suero de individuos normales, respecto de muestras de pacientes con HPB, prostatitis o CP. El objetivo de la investigación fue identificar nuevos biomarcadores que permitan establecer el diagnóstico precoz de estas enfermedades.

Sujetos y métodos

Se analizaron pacientes con HPB, prostatitis o CP diagnosticados según las recomendaciones de la European Association of Urology. En el grupo control se incluyeron individuos con hallazgos normales en el ultrasonido y en el examen rectal, y sin antecedente de enfermedades del tracto urinario, tumores malignos o afecciones crónicas. Los pacientes con prostatitis fueron aquellos que refirieron síntomas clínicos característicos, como urgencia miccional, frecuencia y dolor, con resultados anormales en el estudio de fluidos prostáticos, en ausencia de anormalidades de las funciones hepática y renal. El diagnóstico de HPB se basó en los hallazgos de la ecografía y del examen digital rectal, con aumento del volumen de la próstata, dificultades para la micción, micciones frecuentes, nocturia y disuria progresivas; si bien algunos sujetos tenían antecedente de retención urinaria, ninguno había tenido tumores malignos. Todos los pacientes con HPB fueron sometidos a resección transuretral de la próstata, con confirmación histopatológica del diagnóstico. Los participantes con CP presentaron niveles elevados de APE y hallazgos anormales en el examen rectal, la ecografía y la RM paramétrica, con confirmación mediante estudio histopatológico. Ningún paciente había recibido radioterapia o quimioterapia, ni había sido sometido a castración quirúrgica, castración farmacológica o resección quirúrgica.

Mediante LC-MS de alta resolución (ultra-high-performance liquid chromatography mass spectrometry [UHPLC-MS]) se realizó análisis metabolómico para la detección de ácidos orgánicos, nucleótidos, ácidos grasos, lípidos, aminoácidos y otras sustancias, identificadas a partir de la Human Metabolome Database (HMDB9), Metlin, MassBank, Lipid Maps, mzCloud y la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG).

Resultados

Los niveles de APE total, libre y en complejos fueron más altos en pacientes con prostatitis, con HPB o con CP, respecto de los sujetos del grupo control. Si bien la edad promedio fue más baja en el grupo control, en comparación con la de los individuos de los otros grupos, el perfil metabolómico de las muestras no difirió en relación con la edad. Las características de los participantes de la cohorte de validación fueron, en general, similares a las de los sujetos de la cohorte de identificación. 

Análisis de los metabolitos séricos encontrados en la cohorte de identificación (descubrimiento)

Se utilizó LC-MS no dirigida para la identificación de la prostatitis; se obtuvieron 20 metabolitos con valores de 1 en el área bajo la curva (ABC), incluidos compuestos heterocíclicos orgánicos, compuestos orgánicos de oxígeno, lípidos y moléculas similares a lípidos, ácidos orgánicos y derivados, y fenilpropanoides y polipéptidos. Se encontraron 9 metabolitos con valor de 1 en el ABC, esencialmente compuestos orgánicos heterocíclicos, lípidos, moléculas similares a lípidos y compuestos orgánicos nitrogenados.

Se obtuvieron 33 metabolitos con valor de 1 en el ABC para la identificación del CP, incluidos fenilpropanoides y polipéptidos, lípidos y otras moléculas, ácidos orgánicos y derivados, compuestos orgánicos de oxígeno, compuestos heterocíclicos orgánicos y bencenoides.

Se comprobó que los metabolitos de los ácidos orgánicos en sangre periférica de pacientes con prostatitis, HPB y CP presentaron sensibilidad y especificidad adecuadas para la identificación de cada una de estas entidades.

Análisis de los metabolitos séricos de ácidos orgánicos en la cohorte de validación

Se obtuvieron tres modelos diagnósticos para la identificación de la prostatitis, con valores de sensibilidad y de especificidad de 63.2% y 81.1% para el ácido feniláctico, 78.9% y 56.8% para el ácido piroglutámico, y de 65.8% y 70.3% para el ácido pantoténico, respectivamente.

Los niveles séricos de ácido feniláctico, ácido piroglutámico y ácido pantoténico fueron significativamente más elevados en pacientes con prostatitis, respecto de los sujetos del grupo control.

Se obtuvieron tres modelos para el diagnóstico diferencial de la HPB, con valores de sensibilidad y especificidad de 81.6% y 73.1% para el ácido cítrico, 84.2% y 73.1% para el ácido málico, y 78.9% y 71.2% para el ácido D-glucurónico, respectivamente.

Los niveles séricos de ácido cítrico, ácido málico y ácido D-glucurónico fueron significativamente más elevados en los pacientes con HPB, respecto de los sujetos sanos.

Se utilizaron 4 modelos para la identificación del CP, con valores de sensibilidad y especificidad de 86.8% y 86.5% para el ácido cítrico, 76.3% y 82.7% para el ácido málico, 84.2% y 71.2% para el ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico, y 73.7% y 63.5% para el ácido láctico, en orden respectivo. La sensibilidad y la especificidad del ácido cítrico y del ácido málico aumentaron en relación directa con el grado de malignidad del CP, de modo que estos biomarcadores podrían ser de ayuda para la monitorización de la hiperplasia prostática maligna.

Mediante el análisis de la curva ROC (receiver-operating-characteristic) se obtuvieron dos modelos diagnósticos para la distinción de la HPB de la hiperplasia prostática maligna. Los valores de sensibilidad y especificidad para el ácido feniláctico fueron de 86.5% y 63.5%, respectivamente, en tanto que los del ácido piroglutámico fueron de 84.6% y 67.3%, en igual orden.

Se obtuvieron tres modelos diagnósticos para la distinción de la HPB de la prostatitis. Los valores de sensibilidad y especificidad fueron de 78.4% y 76.9% para el ácido cítrico, 73.0% y 82.7% para el ácido etilmalónico, y 64.9% y 63.5% para el ácido hipúrico, respectivamente.

Se obtuvieron 6 modelos diagnósticos para la distinción del CP de la prostatitis. Los valores de sensibilidad y especificidad fueron de 91.9% y 82.7% para el ácido cítrico, 83.8% y 75% para el ácido piroglutámico, de 91.9% y 73.1% para el ácido feniláctico, 86.5% y 78.8% para el ácido etilmalónico, 81.1% y 73.1% para el ácido 3-hidroxi-3-metilglutárico, y 73% y 75% para el ácido hipúrico, respectivamente. Por lo tanto, los metabolitos de ácidos orgánicos en suero podrían ser de utilidad para el diagnóstico diferencial de la prostatitis, la HPB y el CP. 

Análisis de los metabolitos de ácidos orgánicos en el suero de pacientes con CP

El APE es un marcador tumoral específico para el CP. La presencia de niveles séricos de APE de más de 4 ng/ml sugiere fuertemente CP. Sin embargo, algunos pacientes con CP tienen niveles de APE de menos de 4 ng/ml, de modo que el diagnóstico definitivo se establece a partir de esta determinación, en combinación con los hallazgos de los estudios por imágenes y del análisis histopatológico.

En este contexto se realizó análisis de la curva ROC y se obtuvieron 3 modelos diagnósticos: los valores de sensibilidad y especificidad fueron de 56.1% y 100% para el ácido 5-hidroximetil-2-furoico, 63.4% y 100% para el ácido etilmalónico, y 87.8% y 90% para el ácido piroglutámico, respectivamente. Los niveles séricos de ácido piroglutámico, en pacientes con niveles de APE < 4 ng/ml, fueron más altos que los de aquellos con niveles de APE > 4 ng/ml. Asimismo, los niveles séricos de ácido 5-hidroximetil-2-furoico fueron significativamente más altos en individuos con niveles de APE > 4 ng/ml, respecto de sujetos con niveles de APE < 4 ng/ml. Por lo tanto, los niveles de ácido 5-hidroximetil-2-furoico, ácido etilmalónico y ácido piroglutámico podrían utilizarse como biomarcadores para diferenciar el CP asociado con niveles de APE < 4 ng/ml y > 4 ng/ml.

Conclusión

Cada vez se dispone de más información que sugiere que el inicio y la progresión de las enfermedades pueden afectar la liberación de metabolitos específicos en sangre. Los resultados de este estudio confirman que los niveles séricos de ciertos ácidos orgánicos podrían utilizarse como biomarcadores para establecer el diagnóstico diferencial de la prostatitis, la HPB y el CP. Sin embargo, se requieren estudios de validación a gran escala para determinar con exactitud el valor clínico diagnóstico de estos biomarcadores en pacientes de distintas etnias con diferentes enfermedades prostáticas.