Hodnocení fekálních těkavých organických sloučenin v diagnostice dětského zánětlivého onemocnění střev (VOCs)

Zánětlivé onemocnění střev (IBD) je rostoucí a významný problém v dětství. Diagnostika a monitorování IBD u dětí je vysoce invazivní a je provázeno rizikem, stresem/úzkostí pro děti a rodiny a významným využíváním zdrojů zdravotní péče. Děti, mladí lidé a rodiny řekli vyšetřovatelům, že neinvazivní diagnostický test je pro NHS prioritou.

IBD je nevyléčitelný chronický, recidivující stav neznámé etiologie. Jeho frekvence se v posledních letech po celém světě výrazně zvýšila, přičemž nejvyšší prevalence byla hlášena v Evropě (322/100 000 populace pro CD; 505/100 000 pro UC). Výrazný zvýšený výskyt byl pozorován u dětí zejména na severní polokouli a z velké části v důsledku nárůstu Crohnovy choroby. Až 25 % IBD začíná v dětství nebo dospívání.

IBD s časným nástupem, pravděpodobně v důsledku dědičnosti většího počtu genů náchylnosti a/nebo dřívější expozice spouštěcím faktorům prostředí, se liší od toho, který se vyskytuje u dospělých. U dětí se zánět vyskytuje nejčastěji v tlustém střevě, což komplikuje diferenciaci mezi CD a UC. CD s časným nástupem je častější u chlapců (zatímco onemocnění s nástupem v dospělosti se vyskytuje častěji u žen) a má tendenci být rozsáhlejší s větším postižením horní části střeva. Zánět tlustého střeva u dětí s UC také bývá rozsáhlejší než u dospělých.

Při úvodním vyšetření u všech podezřelých dětí je nutná endoskopie horního a dolního střeva (vyžadující dvoudenní očistu střeva a obvykle celkovou anestezii) a zobrazení tenkého střeva pomocí magnetické rezonanční enterografie nebo bezdrátové kapslové endoskopie. Ačkoli závažné nežádoucí příhody nejsou časté, tato invazivní vyšetření jsou pro děti a jejich rodiny velmi stresující a spotřebovávají značné nemocniční prostředky. Provádění těchto vyšetření oddaluje diagnózu a zahájení léčby.

Jsou zapotřebí přesné, neinvazivní, rychlé a nákladově efektivní diagnostické nástroje, které lze použít na klinice nebo oddělení, a lepší prostředky pro odlišení CD od UC. Fekální kalprotektin (FC), nespecifický marker střevního zánětu, doporučuje NICE k odlišení IBD od nezánětlivých střevních poruch, jako je syndrom dráždivého tračníku (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11) a byl vyvinut test u pacienta (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/). Nedávná metaanalýza (394 IBD/321 non-IBD kontrol) uvedla souhrnnou senzitivitu a specificitu FC v diagnostice IBD u dětí 0,98 (95% interval spolehlivosti: 0,95-1,0). a 0,68 (0,50-0,86). Nízká specificita naznačuje, že je zapotřebí alternativní nebo doplňkový test s vyšší specificitou, aby se zkrátil čas do diagnózy a zabránilo se tomu, že mnoho dětí podstoupí zbytečná vyšetření.

Velký zájem je o měření těkavých organických látek (VOC) v dechu a parách z různých lidských tkání (moč, stolice, krev) v diagnostice a sledování širokého spektra onemocnění. VOC emitované ze stolice jsou zodpovědné za zápach stolice a skládají se z velkého počtu molekul na bázi uhlíku s nízkou molekulovou hmotností (<1,5 Kd), včetně organických kyselin, alkoholů, esterů, heterocyklických sloučenin, aldehydů, ketonů a alkanů. Vznikají metabolismem střevní sliznice a střevní mikroflóry a jejich množství se mění podle specifických účinků střevních onemocnění na tyto procesy.

Výzkumníci prokázali, že fekální VOC jsou relativně stabilní v průběhu času u jedinců a mezi jednotlivci navzdory každodenním změnám ve stravě a nejsou ovlivněny zmrazením a skladováním vzorků stolice. Optimalizovali jsme postupy pro manipulaci se stolicí pro extrakci metabolitů pro analýzu plynovou chromatografií a hmotnostní spektrometrií (GC-MS) (objem vzorku, potahování mikroextrakčním vláknem na pevné fázi, extrakční podmínky [teplota a čas] a objem lahvičky a také vyvinuli pokročilé statistické metody potřebné pro stanovení a porovnání profilů VOC.

Výzkumníci prokázali, že analýza VOC odděluje dospělé pacienty se syndromem dráždivého tračníku s převládajícím průjmem (n=30) od pacientů s aktivní CD (62) a UC (n=48; senzitivita 94 % a 96 % a specificita 82 % a 80 %, p<0,05). Naše údaje u dospělých silně naznačují, že VOC odlišují CD od UC a také Crohnovu kolitidu od UC (Ahmed 2013). Nedávno výzkum ukázal, že VOC také rozlišují mezi aktivní a neaktivní CD a UC u dospělých pacientů (Ahmed 2016).

Navzdory těmto povzbudivým zjištěním, vzhledem k rozdílům v IBD mezi dospělými a dětmi a k ​​tomu, že se střevní mikroflóra mění s věkem, nelze předpokládat, že diagnostické testy, které jsou účinné u dospělých, budou nutně fungovat i u dětí. Proto je potřeba tuto technologii testovat na dětech. V důkazu principu studie VOC ve stolici odlišily děti s IBD od zdravých dětí jak během aktivního onemocnění, tak během remise. Vyšetřovatelé si však nejsou vědomi žádných dřívějších studií u dětí, které by hodnotily užitečnost fekálních VOC při odlišení IBD od jiných běžných gastrointestinálních poruch v ambulantním prostředí nebo při monitorování odpovědi na léčbu.

Měření VOC ve vzorcích čerstvé stolice pomocí stolního zařízení na klinice nebo oddělení bude možné v blízké budoucnosti. Univerzita v Liverpoolu je vlastníkem duševního vlastnictví pro vývoj nástroje péče o místo. Vývoj této technologie je podporován University of Liverpool a Cancer Research UK (poslední jmenovaný pro měření VOC v moči pro detekci rakoviny močového měchýře a prostaty). Průmysloví partneři se v letošním roce zabývají zušlechťováním prototypu připraveného k lisování a výrobě. Cílem je mít v roce 2020/1 plně otestovaný přístroj na místě péče s označením CE v prodeji v EU pro rakovinu močového měchýře a prostaty a v roce 2022 pro IBD/syndrom dráždivého tračníku.