A székletben található illékony szerves vegyületek értékelése a gyermekkori gyulladásos bélbetegségek diagnosztizálásában (VOCs)

A gyulladásos bélbetegség (IBD) növekvő és jelentős probléma gyermekkorban. Az IBD gyermekeknél történő diagnosztizálása és monitorozása rendkívül invazív, és kockázattal, stresszel/szorongással jár a gyermekek és családok számára, valamint az egészségügyi erőforrások jelentős igénybevétele. Gyermekek, fiatalok és családok elmondták a nyomozóknak, hogy a nem invazív diagnosztikai teszt az NHS prioritása.

Az IBD egy gyógyíthatatlan krónikus, kiújuló, ismeretlen eredetű betegség. Gyakorisága világszerte jelentősen megnövekedett az elmúlt években, a legmagasabb prevalenciát Európában jelentették (322/100 000 lakosság CD esetén; 505/100 000 UC). Jelentősen megnövekedett előfordulási gyakoriságot figyeltek meg gyermekeknél, különösen az északi féltekén, és nagyrészt a Crohn-betegség gyakoribbá válása miatt. Az IBD akár 25%-a gyermekkorban vagy serdülőkorban kezdődik.

A korán kialakuló IBD, valószínűleg nagyobb számú fogékonysági gén öröklődése és/vagy a környezeti kiváltó tényezőknek való korábbi expozíció miatt, eltér a felnőtteknél előfordulótól. Gyermekeknél a gyulladás leggyakrabban a vastagbélben fordul elő, ami megnehezíti a CD és az UC közötti különbségtételt. A korai kezdetű CD gyakrabban fordul elő fiúknál (míg a felnőttkori betegség gyakrabban fordul elő nőknél), és kiterjedtebb a felső bélrendszer nagyobb érintettségével. Az UC-s gyermekek vastagbélgyulladása is kiterjedtebb, mint a felnőtteknél.

A kezdeti megjelenéskor minden gyanús gyermeknél felső és alsó bél endoszkópia szükséges (kétnapos béltisztítást és általában általános érzéstelenítést igényel), valamint vékonybél képalkotás mágneses rezonancia enterográfiával vagy vezeték nélküli kapszula endoszkópiával. Bár a súlyos nemkívánatos események nem gyakoriak, ezek az invazív vizsgálatok rendkívül megterhelőek a gyermekek és családjaik számára, és jelentős kórházi erőforrásokat igényelnek. Az ilyen vizsgálatok késleltetik a diagnózis felállítását és a kezelés megkezdését.

Pontos, nem invazív, gyors és költséghatékony diagnosztikai eszközökre van szükség, amelyek a klinikán vagy az osztályon használhatók, és jobb eszközökre van szükség a CD és az UC megkülönböztetésére. A bélsárgyulladás nem specifikus markere, a széklet kalprotektin (FC) használatát a NICE javasolja, hogy megkülönböztesse az IBD-t a nem gyulladásos bélbetegségektől, például az irritábilis bél szindrómától (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11) és egy közel-beteg tesztet fejlesztettek ki (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/). Egy közelmúltban végzett metaanalízis (394 IBD/321 nem IBD kontroll) 0,98 (95%-os konfidencia intervallum: 0,95-1,0) FC együttes szenzitivitását és specificitását jelentette az IBD diagnózisában gyermekeknél. és 0,68 (0,50-0,86). Az alacsony specificitás azt jelzi, hogy alternatív vagy további, magasabb specifitású vizsgálatra van szükség a diagnózisig eltelt idő lerövidítésére és annak elkerülésére, hogy sok gyermeknél szükségtelen vizsgálatokat végezzenek.

Nagy érdeklődés mutatkozik a leheletben és a különböző emberi szövetekből (vizeletből, székletből, vérből) származó gőzökben található illékony szerves vegyületek (VOC) mérése iránt a betegségek széles körének diagnosztizálásában és monitorozásában. A székletből kibocsátott VOC-k felelősek a széklet szagáért, és nagyszámú, alacsony molekulatömegű (<1,5 Kd) szénalapú molekulából állnak, beleértve a szerves savakat, alkoholokat, észtereket, heterociklusos vegyületeket, aldehideket, ketonokat és alkánokat. A bélnyálkahártya és a bélmikrobióta anyagcseréjéből adódnak, és mennyiségük a bélbetegségek e folyamatokra gyakorolt ​​specifikus hatásai szerint változik.

A kutatók kimutatták, hogy a székletben található VOC-k viszonylag stabilak az egyéneken belül és az egyének között az étrend napi változásai ellenére, és nem befolyásolja őket a székletminták fagyasztása és tárolása. Optimalizáltuk a székletkezelési eljárásokat a gázkromatográfiás-tömegspektrometriás (GC-MS) analízishez szükséges metabolit extrakcióhoz (minta térfogata, szilárd fázisú mikroextrakciós rostbevonat, extrakciós körülmények [hőmérséklet és idő] és fiola térfogata, valamint kifejlesztettük a fejlett statisztikai adatokat a VOC profilok meghatározásához és összehasonlításához szükséges módszerek.

A kutatók kimutatták, hogy a VOC-elemzés elválasztja a hasmenéses túlnyomórészt irritábilis bélszindrómában szenvedő felnőtt betegeket (n=30) az aktív CD-s (62) és UC-s betegektől (n=48; szenzitivitás 94%-os és 96%-os, specificitása 82%-os). és 80%; p<0,05). Felnőttekre vonatkozó adataink erősen azt sugallják, hogy a VOC-k megkülönböztetik a CD-t az UC-tól, valamint a Crohn-féle vastagbélgyulladást az UC-től (Ahmed 2013). A közelmúltban végzett kutatások kimutatták, hogy a VOC-k felnőtt betegeknél is különbséget tesznek aktív és inaktív CD és UC között (Ahmed 2016).

E biztató eredmények ellenére, tekintettel az IBD-ben a felnőttek és a gyermekek közötti különbségekre, valamint arra, hogy a bélmikrobióta az életkorral változik, nem feltételezhető, hogy a felnőtteknél hatékony diagnosztikai tesztek szükségszerűen működni fognak a gyermekeknél. Ezért ezt a technológiát gyermekeken kell tesztelni. Egy bizonyítási elvű vizsgálatban a székletben található VOC-k megkülönböztették az IBD-ben szenvedő gyermekeket az egészséges gyermekektől mind az aktív betegség, mind a remisszió idején. A kutatók azonban nem tudnak olyan korábbi, gyermekeken végzett tanulmányokról, amelyek értékelték volna a székletben található VOC-k hasznosságát az IBD és más gyakori gasztrointesztinális rendellenességek megkülönböztetésében járóbeteg-körülmények között vagy a kezelésre adott válasz monitorozása során.

A közeljövőben lehetőség nyílik a VOC-k mérésére a friss székletmintákban a klinikán vagy az osztályon, asztali berendezéssel. A Liverpooli Egyetem birtokolja a szellemi tulajdont egy gondozási eszköz kifejlesztéséhez. Ennek a technológiának a fejlesztését a Liverpooli Egyetem és a Cancer Research UK támogatja (utóbbi a vizeletben lévő VOC-k mérésére szolgál a hólyag- és prosztatarák kimutatására). Az ipari partnerek ebben az évben a prototípus formázásra és gyártásra kész finomításával foglalkoznak. A cél az, hogy 2020/1-ben egy teljesen tesztelt, CE-jelöléssel ellátott, pont-ocare műszer kerüljön forgalomba az EU-ban hólyag- és prosztatarák kezelésére, 2022-ben pedig IBD/irritábilis bélszindróma kezelésére.