Введение
Воспалительные заболевания кишечника (ВЗК) включают язвенный колит (ЯК) и болезнь Крона (БК). Считается, что наиболее вероятным патогенетическим фактором являются нарушение регуляции иммунного ответа на комменсальную кишечную флору и внешние раздражители у генетически предрасположенных лиц [1].
Илеоколоноскопия с последующей гистологической оценкой биоптатов необходима для диагностики и оценки выраженности воспаления слизистой оболочки (СО) кишечника. Эндоскопическое исследование связано со стрессом, неприятными ощущениями, дискомфортом, требует определенной подготовки и анестезио-логического пособия, помимо этого исследование является инвазивным и дорогостоящим.
Более того, для оценки достижения ремиссии и возникновения рецидива в педиатрической практике широко используются клинические индексы, а также ФБМ. Так, например, индекс PUCAI (Pediatric Ulcerative Colitis Activity Index) зарекомендовал себя в качестве адекватного инструмента для оценки активности ЯК у детей [2]. Значение индекса PUCAI <10 отражает заживление СО не менее точно, чем эндоскопическое исследование, когда речь идет об определении клинического прогноза заболевания [3]. Так, согласно клиническим рекомендациям Европейского общества детской гастроэнтерологии, гепатологии и питания (The European Society for Paediatric Gastroenterology Hepatology and Nutrition – ESPGAN), проведение повторного эндоскопического исследования при ЯК для определения воспаления в СО кишечника необходимо лишь при повышении уровня кальпротектина [4].
ФБМ отражают выраженность воспаления СО в большей степени по сравнению с аналогичными маркерами сыворотки крови. Уровень сывороточных маркеров может изменяться по многим причинам, однако местное воспаление в СО кишечника не всегда соответствует системному воспалительному ответу, выявленному в крови [5]. На сегодняшний день идентифицировано много ФБМ, но лишь некоторые из них были тщательно изучены у детей [6]. Кальпротектин, калгранулин (S100A12) и лактоферрин хорошо описаны как ФБМ ВЗК. Кальпротектин и калгранулин используются для мониторинга ремиссии и контроля заживления СО кишечника. Концентрация фекального кальпротектина отражает воспаление даже в отсутствие клинической и эндоскопической активности. Лактоферрин полезен в дифференциальной диагностике ВЗК и синдрома раздраженного кишечника (СРК) [7]. Помимо этого лактоферрин – устойчивая молекула, которая не повреждается при множественных циклах заморозки/разморозки и остается стабильной в кале до 5 дней. Однако лактоферрин обладает недостаточной точностью и чувствительностю [8]. До сих пор ведутся поиски «идеального» ФБМ, который обладал бы определенным набором качеств: высокой чувствительностью независимо от отдела желудочно-кишечного тракта (ЖКТ); способностью отражать выраженность воспаления и динамику воспалительного процесса с целью оценки ответа на терапию; устойчивостью к комнатным температурам, и иметь возможность длительного хранения [9]. Существуют другие менее известные ФБМ, включая М2-пируваткиназу, остеопротегерин, миелопероксидазу, HMGB1, хитиназу 3-подобную 1, дефензины, матриксные металлопротеиназы и нуклеиновую кислоту человека, которые могут иметь преимущества по сравнению с применяемыми сегодня ФБМ.
Фекальный кальпротектин
Кальпротектин – это цитоплазматический белок, широко встречающийся в нейтрофилах, на долю которого приходится более 40% цитозольных белков в нейтрофилах, и в меньшей степени в моноцитах и макрофагах. При воспалительном процессе в кишечнике активация и гибель нейтрофилов приводят к высвобождению массы кальпротектина в просвет кишки, который затем выводится с фекалиями.
Согласно данным Европейской организации по изучению БК и колита (European Crohn´s and Colitis Organisation – ECCO), а также клиническим рекомендациям ESPGHAN, фекальный кальпротектин является эффективным способом мониторинга ремиссии или рецидива болезни Крона, хотя конкретное пороговое значение маркера не определено [10].
Согласно клиническим рекомендациям по ведению острого ЯК [11], эндоскопическое исследование необходимо проводить пациентам в стадии клинической ремиссии с концентрацией фекального кальпротектина >250 мкг/г, поскольку это его значение более точно предсказывает рецидив ВЗК. В то же время в других рекомендациях указывается, что уровень фекального кальпротектина выше 100 мкг/г коррелирует с воспалением СО при эндоскопии, особенно при ЯК [4]. Согласно обновленным (2020 г.) педиатрическим рекомендациям ECCO/ESPGHAN по болезни Крона [12], чем ближе значение кальпротектина к 50 мкг/г, тем выше вероятность полного эндоскопического заживления [13]. У пациентов с ВЗК в стадии клинической ремиссии с незначительными клиническими симптомами или без таковых повышение уровня ФК может быть предиктором рецидива. При неоднократном повышении уровня фекального кальпротектина следует рассматривать необходимость проведения эндоскопического исследования. Оптимальный временной интервал для повторного определения уровня кальпротектина не установлен и должен рассматриваться на индивидуальной основе [14].
Фекальный кальпротектин можно рассматривать как биомаркер для дифференциального диагноза СРК и ВЗК. При пороговом значении 100 мкг/г фекальный кальпротектин показал 100%-ную чувствительность в дифференциальной диагностике ВЗК и СРК [15]. Помимо этого фекальный кальпротектин может быть использован как вспомогательный элемент при решении вопроса о проведении повторного эндоскопического исследования, а также в качестве предиктора рецидива. Несмотря на простоту измерения, устойчивость биомаркера при хранении, фекальный кальпротектин имеет ряд ограничений. Кальпротектин не обладает достаточно высокой чувствительностью и специфичностью для прогнозирования эндоскопической и гистологической ремиссии, и именно поэтому его нельзя использовать как альтернативу эндоскопическим методам исследования с целью оценки эндоскопической активности ВЗК. Уровень фекального кальпротектина может изменяться при приеме определенных лекарственных препаратов (например, нестероидных противовоспалитальных средств и ингибиторов протонной помпы). Повышенные уровни фекального кальпротектина могут быть обусловлены и другими заболеваниями, такими как рак, бактериальная инфекция, поэтому тест не является единственным методом диагностики ВЗК, как и наличие положительного результата на кальпротектин в отсутствие эндоскопических и морфологических признаков ВЗК не исключает органической патологии кишечника другой этиологии [16]. Фекальный кальпротектин не обладает достаточной точностью в определении рецидива при БК, что диктует необходимость проведения колоноскопии.
Кальгранулин (S100A12)
Кальгранулин (S100A12) – это специфический нейтрофильный белок, который сильно повышается в активной фазе ВЗК. S100A12 – молекула, которая высвобождается активированными или поврежденными клетками в условиях «клеточного стресса». Повышенные уровни S100A12 обнаруживаются при различных воспалительных заболеваниях: ревматоидный артрит, болезнь Кавасаки, муковисцидоз, СРК [17]. Повышенный уровень S100A12 также выявляется в сыворотке и в образцах СО толстого кишечника при ВЗК у детей [18].
Концентрация фекального кальгранулина коррелирует как с эндоскопической, так и с гистологической активностью при БК и ЯК [19]. Согласно Kaiser T. et al., кальгранулин превосходит кальпротектин в дифференциальной диагностике ВЗК и СРК, его специфичность составляет 96% при пороговом значении в 10 мг/кг [20].
Кроме того, обнаружено, что концентрация S100A12 значительно выше у группы пациентов с рецидивом БК или ЯК по сравнению с пациентами без рецидива [21].
Фекальный кальгранулин может быть использован в качестве индикатора заживления СО и тяжести заболевания [22]. Однако отсутствие стандартизированных методов измерения приводит к разным результатам у различных исследователей, что в свою очередь затрудняет определение эффективного порогового значения маркера. Кроме того, отсутствует корреляция между индексом активности болезни Крона (Cronh’s Disease Activity Index – CDAI) и уровнем фекального кальгранулина [23].
S100A12 обладает очевидными преимуществами над кальпротектином, однако исследователи до сих пор не пришли к единому мнению относительно использования данного маркера для диагностики и мониторинга ВЗК.
М2-пируваткиназа (М2-ПК)
Пируваткиназа (ПК) является ключевым ферментом гликолитического пути, который катализирует превращение фосфоенолпирувата в пируват с последующим образованием АТФ [24]. Он экспрессируется во всех клетках и существует в виде димерных и тетрамерных изотопов у людей [25]. Тетрамерный (М1) тип обнаружен в скелетных мышцах, сердце и головном мозге [25], в то время как димерная (М2) форма экспрессируется всеми быстро делящимися клетками (как неопластическими, так и неопухолевыми).
Увеличение уровня M2-ПK было продемонстрировано при ВЗК как у взрослых, так и у детей. При этом M2-ПK повышалась в активную фазу заболевания по сравнению с неактивной [26].
Концентрации М2-ПК значительно выше у пациентов с ВЗК, чем у пациентов с СРК, следовательно, M2-ПK может быть использована в качестве инструмента для дифференциальной диагностики ВЗК и СРК. Фекальная М2-ПК может быть точным неинвазивным маркером активности заболевания при ВЗК [27].
В недавнем многоцентровом когортном исследовании сравнивалась способность четырех фекальных маркеров (кальпротектин, лактоферрин, М2-ПК и S100A12) в отношении прогноза тяжелого ЯК у детей [28].
Высокий уровень всех четырех маркеров в кале отражал тяжесть заболевания, однако только M2-ПK оказалась полезной в прогнозировании неэффективности лечения кортикостероидами и назначении терапии второй линии, что позволяет рассматривать этот показатель для включения фекального тестирования M2-PK в клиническую практику с дальнейшими исследованиями [28].
Известно, что ВЗК ассоциированы с повышенным риском развития колоректального рака (КРР). Факторами риска развития КРР являются длительность и распространенность заболевания, первичный склерозирующий холангит, отягощенный семейный анамнез по КРР [29, 30]. ВЗК у детей характеризуются выраженной распространенностью процесса, тяжестью клинических проявлений, а также более длительным течением и ранним назначением иммуносупрессивной терапии [31]. По данным литературы, при дебюте ВЗК в детстве имеется повышенный риск развития КРР. Так, в шведском общенациональном исследовании было выявлено 18-кратное увеличение риска развития КРР у детей с ВЗК по сравнению со взрослыми пациентами [32].
Концентрация М2-ПК в кале повышается при колоректальной карциноме [33], но также и при ВЗК [25]. При пороговом значении в 4 U ml−1 чувствительность и специфичность составляли 73 и 78% соответственно. Также была выявлена корреляция между чувствительностью и размером опухоли по классификации TNM: 57% для T1 и 78% для T4 [33].
Таким образом, фекальная М2-ПК повышается при многих органических поражениях толстой кишки, включая колоректальную карциному, полипоз, дивертикулез, микроскопические колиты, мастоцитоз, кишечные инфекции, а также при ВЗК. Однако роль М2-ПК при мониторинге ВЗК и для оценки ответа на терапию еще предстоит определить.
Остеопротегерин (ОПГ)
Остеопротегерин (ОПГ), или фактор, ингибирующий остеокластогенез, представляет собой гликопротеин, который функционирует как рецептор, предотвращающий активацию ядерного фактора каппа В (NF-κB). NF-κB является важным фактором транскрипции генов, связанных с иммунитетом, а также ключевым регулятором воспаления [34]. Фекальный ОПГ повышался при БК средней/тяжелой и легкой степеней тяжести, что указывает на то, что ОПГ может быть полезным маркером тяжести воспаления кишечника при БК [6].
ОПГ показал свою эффективность в качестве прогностического маркера при лечении ЯК у детей и может служить вспомогательным звеном при принятии решения о введении терапии второй линии [35].
ОПГ повышается при БК не только в кале, но и в сыворотке крови и СО кишечника [36]. Важно отметить, что фекальный ОПГ также был повышен при умеренном/тяжелом течении БК (6463±8691 пг/мл) и умеренном БК (477±848 пг/мл) по сравнению со здоровыми людьми (63±0,001 пг/мл; Р<0,0001). Кроме того, уровни ОПГ в сыворотке и кале уменьшились на фоне эксклюзивного энтерального питания. Это указывает на то, что ОПГ может быть использован для оценки эффективности назначенной терапии.
Исследования показывают, что фекальный ОПГ может быть полезным маркером в оценке эффективности терапии первой линии и принятия решения о проведении терапии второй линии при БК [37].
Миелопероксидаза
Миелопероксидаза (МПО) является одним из ряда белков, хранящихся в секреторных гранулах нейтрофилов и высвобождающихся из них. Одним из потенциальных ограничений миелопероксидазы как маркера воспаления является ее катионный заряд, который может приводить к ее связыванию с частицами кала, ограничивая ее надежность [38]. Концентрация МПО статистически значимо повышена у пациентов с активным заболеванием и демонстрирует значительную корреляцию с активностью ЯК.
МПО, вероятно, может применяться как неинвазивный биомаркер для оценки ответа на терапию пациентов с ЯК [39]. Исследования показали, что сохраняющаяся высокая концентрация МПО на фоне проводимой терапии свидетельствует о неполном ответе на лечение [40].
Амфотерин (белок из группы ядерных негистоновых белков HMG)
HMGB-1 – белок, высвобождаемый иммунными клетками при воспалении. Показатели фекального HMGB-1 значительно увеличиваются при ВЗК у детей [41]. В исследовании Palone F. et al. фекальный HMGB-1 отражал степень эндоскопической активности заболевания у подгруппы из 16 детей с клинически неактивным ВЗК. В дальнейшем те же результаты были воспроизведены той же группой ученых у взрослых пациентов с ВЗК. Наблюдалась корреляция между уровнем фекального HMGB-1 и показателями эндоскопических индексов (SES-CD, endoscopic Mayo subscore), однако не было достоверной корреляции с индексами активности (Crohn’s disease activity index – CDAI, и partial Mayo score for UC). Таким образом, фекальный HMGB-1 может играть роль маркера субклинического воспаления кишечника и отражать заживление СО [42].
Вышеуказанная информация показывает перспективность HMGB-1 как маркера для мониторинга ВЗК и оценки ответа на терапию. Однако необходимы дальнейшие исследования прежде, чем рассматривать клиническое применение данного маркера при ВЗК.
Матриксные металлопротеиназы
Матриксные металлопротеиназы (MMPS) представляют собой семейство ключевых биологических медиаторов, участвующих в деградации и восстановлении тканей. В ряде исследований изучалась роль белков ММП при ВЗК [40]. Матриксные металлопротеиназы экспрессируются в области воспаления и изъязвления в кишечнике. Концентрация некоторых ММП значительно повышается при ВЗК [43], [44]. Gao Q. et al. показали, что повышенные уровни ММП–2 и ММП–9 в резецированных тканях коррелировали с тяжестью воспаления у пациентов с БК и ЯК [45].
Результаты Farkas K. et al. показали, что фекальная ММП-9 обладает высокой чувствительностью для выявления эндоскопически активного ЯК. Это указывает на то, что определение фекальной ММП-9 может стать неинвазивным методом оценки тяжести воспаления в кишечнике при ЯК. Однако при БК корреляция между уровнем фекальной ММП-9 и индексом CDAI не была выявлена [46].
Kolho K.L. et al. [48] сравнили эффективность MMP-9 и кальпротектина в диагностике ВЗК у наивных пациентов. Активность ММП-9 была сопоставимой с кальпротектином у пациентов с ЯК, ММП-9 уступала в специфичности и чувствительности кальпротектину в диагностике БК [47].
Результаты исследований убедительно подтверждают участие ММП в деградации СО, связанной с ВЗК. Действительно, за последние два десятилетия было разработано несколько ингибиторов ММП, которые использовались для снижения воспаления СО кишечника на животных моделях ВЗК. На данный момент проведено три клинических исследования ингибиторов ММП при ВЗК [48].
Заключение
Несмотря на все вышеперечисленные преимущества описанных маркеров, в настоящее время не выявлен единый и универсальный инструмент, который обладал бы высокой чувствительностью, специфичностью и прогностической способностью как при БК, так и при ЯК. Ряд новых перспективных биомаркеров были оценены в единичных исследованиях и на небольшой выборке, поэтому их роль в выявлении, мониторинге и прогнозировании ВЗК еще предстоит изучить. Кальпротектин не обладает достаточной эффективностью для прогнозирования эндоскопической и гистологической ремиссии. Относительно применения S100A12, М2-пируваткиназы, HMGB-1 для диагностики и лечения ВЗК недостаточно данных. ММП-9 уступала кальпротектину в чувствительности и специфичности при БК. Несмотря на значительный прогресс, необходимы дальнейшие клинические исследования для определения диагностического и прогностического значений фекальных биомаркеров при ВЗК.
Дополнительная информация
Публикация статьи осуществляется в рамках диссертационной работы Гариной Г.А. на соискание ученой степени канд. мед. наук: «Клиническое значение фекальных маркеров воспаления у детей с воспалительными заболеваниями кишечника».
