Identificazione dei marcatori genetici, immunologici e microbici dell'enterocolite associata a Hirschsprung nei bambini con malattia di Hirschsprung (HAEC)

Dati emergenti suggeriscono che il fenotipo distinto di HAEC nei bambini con MH potrebbe essere il risultato della complessa interazione tra genetica dell'ospite, risposta immunitaria e fattori scatenanti ambientali. I dati suggeriscono che circa il 20-30% dei pazienti con MH sviluppa HAEC. Pertanto, sono assolutamente necessarie indagini multidisciplinari ben progettate sulle eziologie genetiche, immunitarie e microbiche dell'HAEC, con una potenza sufficiente per rilevare le differenze nel fenotipo della malattia.

Il fenotipo clinico della malattia di Hirschsprung di HAEC:

La malattia di Hirschsprung (HD; nota anche come megacolon agangliare congenito) colpisce 1 su 5000 nati vivi [2]. La riparazione chirurgica (asportazione del colon agangliare e trascinamento dell'intestino normalmente gangliare nel canale anale) viene tipicamente eseguita nei neonati con MH durante i primi mesi di vita [3, 4]. Un sottogruppo di questi bambini con MH svilupperà anche l'enterocolite associata a Hirschsprung (HAEC), un'infezione potenzialmente grave dell'intestino tenue e del colon[5]. I bambini che sviluppano HAEC possono presentarsi con febbre, distensione addominale, diarrea esplosiva, vomito, letargia e, se non diagnosticati e trattati tempestivamente, possono portare a sepsi potenzialmente letale e morte. L'HAEC può verificarsi prima o dopo l'intervento chirurgico nei pazienti con MH. Ci sono state segnalazioni molto diverse di incidenza di HAEC che vanno dal 15-50% prima dell'intervento al 2-30% dopo l'intervento. La mancanza di una chiara definizione dei criteri HAEC è almeno in parte responsabile di questa variazione significativa nell'incidenza riportata[6, 7]. Una definizione standardizzata di HAEC è stata recentemente sviluppata e pubblicata nel 2009[1]. Il punteggio HAEC è costituito dai più importanti criteri diagnostici clinici per HAEC identificati da un gruppo di esperti internazionali utilizzando il metodo Delphi. È stata raggiunta la convalida preliminare con scenari di casi e il punteggio HAEC può ora essere utilizzato come misura di esito standardizzata e riproducibile per studi futuri su bambini con malattia di Hirschsprung. Ora è possibile eseguire studi rigorosi sulle differenze genetiche, immunitarie e microbiche nei pazienti con MH che sviluppano HAEC rispetto a quei bambini con MH che non hanno sviluppato HAEC.

Variazione genetica: attualmente sono stati identificati 10 diversi geni (RET, GDNF, NTN, EDNRB, ET3, ECE-1, SOX10, ZFHX1B, PHOX2B, NGR1) in individui affetti da malattia di Hirschsprung isolata o sindromica. Il gene RET svolge un ruolo critico nello sviluppo della ENS e mutazioni nel gene RET sono state riscontrate nel 7-35% dei casi sporadici e in circa il 50% dei casi familiari. EDNRB e ET3 rappresentano ciascuno circa il 5% dei pazienti con MH e sono anche responsabili della sindrome di Shah-Waardenberg. Mutazioni in ciascuno dei restanti 7 geni sono state trovate in un piccolo numero di pazienti MH isolati e sindromici[8].

La via di segnalazione della tirosina chinasi RET svolge un ruolo importante nella migrazione ENS, insieme ai suoi ligandi GDNF e NTN. Il recettore accoppiato alla proteina G EDNRB insieme al suo ligando ET3 e all'enzima di scissione dell'endotelina ECE-1 forma una via di segnalazione separata importante nello sviluppo dell'ENS. Le vie di segnalazione RET ed EDNRB sembrano interagire con un effetto additivo attraverso un meccanismo ancora da descrivere. PHOX2B è un regolatore trascrizionale del gene RET e SOX10 sembra essere un regolatore trascrizionale di entrambi i geni RET e EDNRB. La complessa regolazione dei geni in ciascun percorso, combinata con la segnalazione incrociata tra i percorsi e gli effetti sulla migrazione ENS è oggetto di indagini in corso[8, 9].

Il pensiero corrente è che mentre alcuni pazienti con MH hanno una singola mutazione sufficiente a causare la MH, molti pazienti hanno probabilmente mutazioni più deboli in più geni di suscettibilità alla MH che insieme sono sufficienti a causare la MH[8, 9]. Sebbene per molti anni sia stato svolto un intenso studio della genetica della MH, non è stata prestata attenzione alle possibili eziologie genetiche dell'HAEC. Ad oggi, l'influenza del genotipo sul fenotipo HAEC ha ricevuto poca attenzione, fornendo così ulteriore merito a questa proposta.

Marcatori immunitari e fenotipi HAEC:

Un'ipotesi è che l'HAEC possa derivare da diverse risposte immunitarie agli antigeni microbici nei pazienti con MH, come è stato riscontrato nei pazienti con malattia infiammatoria intestinale. Anticorpi contro la porina C della membrana esterna di E. coli (OmpC), la proteina correlata al CD di Pseudomonas fluorescens (I2), anti CBiR1 (anti-flagellina), nonché Saccaromyces cerevisiae (ASCA) e autoantigeni, anticorpo anti-neutrofilo perinucleare ( pANCA) sono noti per essere elevati nei pazienti con diagnosi di morbo di Crohn (MC) e colite ulcerosa (UC). I modelli stabiliti di elevazione di questi anticorpi servono come strumenti molto importanti per stabilire una diagnosi di IBD, oltre a distinguere i pazienti con CU da quelli con MC.

Al contrario, l'HAEC è un disturbo infiammatorio intestinale relativamente poco studiato nei bambini con caratteristiche cliniche simili all'IBD pediatrico. Al momento è stata prestata poca attenzione all'esplorazione delle somiglianze nelle risposte immunitarie nei pazienti con HAEC e nei pazienti con IBD. Il nostro obiettivo è quello di misurare un pannello di anticorpi abitualmente utilizzati per i pazienti IBD e confrontare i pazienti HD con e senza HAEC. Uno o più livelli anticorpali possono fungere da biomarcatore per i pazienti con MH a rischio di sviluppare HAEC.

Fattori microbici:

I dati suggeriscono che le popolazioni microbiche intestinali alterate possono essere parzialmente responsabili dello sviluppo di HAEC nei pazienti HD suscettibili. La maggior parte degli studi si è concentrata sul Clostridium difficile, poiché due gruppi hanno riportato una maggiore frequenza di C. diff. feci positive alla tossina nei pazienti HD con HAEC rispetto a quelli senza HAEC.[10, 11] Altri gruppi hanno successivamente riportato frequenze molto basse di C. diff. positività alla tossina nei loro pazienti con HAEC, mettendo così in discussione il ruolo di C. diff. gioca nella patogenesi dell'HAEC.[12] Altri ricercatori hanno trovato E. coli, C. diff. e Cryptosporidium aderente agli enterociti su esami istologici di biopsie del colon di pazienti con HAEC.[5] Questi risultati indicano una breccia nello strato protettivo di gel mucoso che ricopre la superficie luminale del colon, portando all'invasione della barriera epiteliale. Presi insieme, questi studi suggeriscono che l'interazione intestino-microbica può essere importante nella patogenesi dell'HAEC.

Inoltre, lo studio delle interazioni intestino-microbiche che portano allo sviluppo di HAEC potrebbe essere meglio intrapreso nel paziente pediatrico per cui le influenze dei costituenti microbici fecali dell'ospite sono più facilmente chiarite. Pertanto, la ricerca non deve fallire nell'identificare altri patogeni di importanza critica concentrandosi troppo sui soli patogeni noti che risiedono nei flussi fecali del colon nell'ospite geneticamente suscettibile. Inoltre, la caratterizzazione della microflora intestinale (cioè i flussi fecali) e la valutazione del rischio dei bambini con MH possono essere eseguite in modo ottimale con un'attenta valutazione di entrambi i componenti - ospite e microbo nel caso indice. Confermare o smentire con successo le ipotesi infettive richiede l'impiego di strumenti diagnostici validi. Indagini sistematiche su potenziali eziologie infettive o normali fattori scatenanti della flora enterica di HAEC, appaiono quindi biologicamente plausibili e altamente giustificate.

L'Università del Michigan condurrà l'analisi metabolomica delle feci nei bambini con malattia di Hirschsprung. L'analisi si concentra sugli acidi grassi metabolizzati da batteri e lieviti nel colon. La tecnica utilizzerà un approccio GC-MASS SPEC per valutare gli acidi grassi pro-infiammatori vs. anti-infiammatori nelle feci di bambini con e o senza enterocolite associata a Hirschsprung.