Physiologische Funktionen des Prostata-spezifischen Antigens (PSA)

Zusammenfassung

PSA wird in hohen Konzentrationen von ca. 2 mg/ml in humanem Sperma gefunden, wobei sich die Frage nach den physiologischen Funktionen dieses Glykoproteins - neben einer Liquefizierung der Seminalflüssigkeit - stellt. Aufgrund einer hohen Aminosäurenhomologität von PSA und Kallikrein, prüften wir die Hypothese, daß PSA die Bildung von Bradykinin nach Zusammentreffen mit Samenblasenflüssigkeit (SBF) katalysiert, da beide Substanzen nur während der Ejakulation in Kontakt kommen.

Als Bio-Assay zum Nachweis glattmuskulärer Kontraktionen diente die intakte Harnblase der Urethan-anästhesierten Ratte, in welche die verschiedenen Proben intravesikal injiziert wurden und die resultierende Druckänderung in cm H₂O registriert wurde: 1: PSA, 2: SBF, 3: Puffer, 4: Bradykinin 10^-4,-6,-8 M, 5: PSA + SBF, 6: PSA + SBF + Bradykininantagonist.

Die intravesikale Injektion von sowohl PSA alleine, SBF alleine sowie Pufferlösung alleine führte zu keiner meßbaren Druckänderung, während Bradykinin konzentrationsabhängig starke Blasenkontraktionen von bis zu 38 cm H₂O induzierte. Ebenso zeigte sich nach Injektion eines präinkubierten PSA-SBF-Gemisches (15 min) eine deutliche Blasenkontraktion 24 cm H₂0 ± 7. Die Zufügung eines Bradykinin-Antagonisten zu dem PSA-SBF-Gemisch vor intravesikaler Injektion führte zu einer signifikanten Senkung der resultierenden Druckänderung auf nur 8 cm H₂0 ± 4 (p < 0,001).

PSA scheint durch kallikrein-ähnliche enzymatische Aktivität die Bildung von Bradykinin bzw. eines Bradykininähnlichen Metaboliten nach Zusammentreffen mit Samenblasenflüssigkeit zu katalysieren, welcher glattmuskuläre Kontraktionen induziert. Dieser Trigger-Effekt von PSA könnte wesentliche reproduktionsphysiologische Funktionen während der Ejakulation durch Induktion von Vagina- und Uteruskontraktion post emissionem mit Propulsion der Spermien implizieren. Da sowohl PSA als auch ACE, welches Bradykinin inaktiviert, in hohen Konzentrationen in der Prostata gefunden werden, könnte die Prostata so eine zentrale Rolle bei der Regulation des seminalen Bradykinin-Spiegels spielen.

Abstract

Prostate specific antigen (PSA) is an established serum tumor marker of prostate carcinoma, however little is known about the physiologic functions of this enzyme that is found in high concentrations in seminal plasma.

We wished to investigate whether purified PSA is capable of releasing kinin-like peptides from natural substrate glycoproteins in human seminal vesical fluid and employed an in-vivo rat bladder model to monitor for release of substances capable of inducing smooth muscle contractions.

Purified PSA, seminal vesical fluid (SVF) from radical prostatectomy specimen, bradykinin (10^-4, 10^-6, 10^-8 M), saline and a bradykinin antagonist were injected intravesically in the urethane-anesthetized rat and the following bladder contractions were measured.

The injection of either PSA or SVF alone did not induce any bladder contractions, however the injection of a preincubated (15 min) mixture of SVF and PSA induced strong bladder contractions (24 ± 7 cm H₂O) that were similar to those observed after injection of bradykinin (10^-4 M = 38 ± 14, 10^-6 M = 27 ± 9, 10^-8 M = 7 ± 4 cm H₂O). The addition of a bradykinin antagonist to the PSA-SVF mixture prior to intravesical injection significantly reduced the observed bladder contractions (8 ± 4 cmH₂O vs. 24 cm H₂0 without antagonist).

Using an in-vivo assay for chemically induced smooth muscle contraction we have shown that PSA produces a kinin-like substance that induces smooth muscle contractions. We speculate that PSA might similarly act during ejaculation and have functions in reproductive physiology by inducing contractions of vagina and uterus thus facilitating sperm ascent to the fallopian tubes.

Key words

Prostate-specific antigen - Bradykinin