O PSA sérico é um marcador específico do cancro da próstata e é útil no diagnóstico do cancro da próstata precoce e assintomático. Normalmente, o PSA é uma serina protease produzida pelo epitélio da próstata, uma glicoproteína que é segregada diretamente no sistema ductal prostático. A sua função normal é ajudar na hidrólise e liquefação dos coágulos do sémen e está associada à fertilidade masculina. Existe uma barreira hemato-epitelial à volta do sistema ductal prostático normal, que impede que o PSA produzido pelo epitélio prostático entre diretamente na corrente sanguínea, mantendo assim uma baixa concentração de PSA no sangue. Um PSA sérico inferior a 4,0 ng/ml é geralmente considerado normal, enquanto um PSA superior a 10 ng/ml aumenta o risco de desenvolvimento de cancro pré-canceroso. Quando o cancro se desenvolve na próstata, a barreira hemato-epitelial é quebrada e o cancro segrega mais PSA, o que faz com que o PSA entre diretamente na corrente sanguínea. O padrão de ouro para um estado livre de tumores após a prostatectomia radical é um PSA zero. Uma vez que quase todo o PSA no soro é produzido pelo epitélio da próstata, se todo o tecido da próstata for removido durante a cirurgia radical do cancro da próstata, o PSA no soro cairá para zero no prazo de 1 mês se o tumor for erradicado. A meia-vida do PSA no soro de um doente após uma cirurgia ao cancro da próstata é de 33 horas. De acordo com este cálculo, se um doente tiver um PSA pré-operatório de 20ng/ml, o PSA deverá ser indetetável 12 dias após a cirurgia; se 10ng/ml antes da cirurgia, demorará 10 dias; e se 4ng/ml antes da cirurgia, demorará 8 dias. O PSA sérico também pode estar elevado em lesões não malignas da próstata: a inflamação da próstata, a hiperplasia prostática, a retenção urinária aguda e a massagem da próstata podem aumentar o PSA, mas este pode normalizar quando os factores causais são eliminados. O PSA sérico pode aumentar 1 vez após o exame rectal, 4 vezes após a cistoscopia e 53-57 vezes após a biópsia por punção da próstata ou a electrodesecção transuretral da próstata. A ejaculação num estado normal também pode aumentar o PSA. Por este motivo, o teste de PSA não deve ser efectuado antes de uma semana após o exame anal e, pelo menos, 6 semanas após a biopsia e a punção da próstata. A elevação do PSA causada pelo cancro é persistente e continua a aumentar à medida que o tumor progride. Além do PSA, existe a fosfatase ácida prostática (PAP), uma enzima segregada pela glândula prostática. Em casos normais, a PAP raramente entra na corrente sanguínea; no cancro da próstata, as células malignas produzem PAP e esta entra na corrente sanguínea. O valor normal da PAP sérica é inferior a 3,5 ng/ml. Atualmente, pensa-se que a PAP tem um papel limitado, mas é considerada outro indicador independente de insucesso do tratamento após um cancro da próstata radical, embora não seja preditiva do estadiamento e de outros órgãos circundantes. A fotase específica da próstata (PSP ) e o antigénio de membrana específico da próstata (PSMA), uma vez que a expressão do PSMA nas células epiteliais do cancro da próstata não é afetada pelo grau de diferenciação das células tumorais e permanece elevada após a remoção do tecido. É mais significativo detetar o PSP e o PSMA do que o PSA ou o PAP, e este índice tem valor clínico para o diagnóstico precoce, a recorrência e a progressão do cancro da próstata.