Valutazione dei composti organici volatili fecali nella diagnosi della malattia infiammatoria intestinale pediatrica (VOCs)

La malattia infiammatoria intestinale (IBD) è un problema crescente e significativo durante l'infanzia. La diagnosi e il monitoraggio dell'IBD nei bambini è altamente invasivo ed è accompagnato da rischio, stress/ansia per i bambini e le famiglie e un uso significativo delle risorse sanitarie. Bambini, giovani e famiglie hanno detto agli inquirenti che un test diagnostico non invasivo è una priorità per il SSN.

L'IBD è una condizione cronica incurabile e recidivante di eziologia sconosciuta. La sua frequenza è aumentata notevolmente in tutto il mondo negli ultimi anni con la più alta prevalenza riportata in Europa (322/100.000 abitanti per MC; 505/100.000 per UC). Un marcato aumento dell'incidenza è stato osservato nei bambini soprattutto nell'emisfero settentrionale e in gran parte a causa di un aumento della malattia di Crohn. Fino al 25% delle IBD inizia durante l'infanzia o l'adolescenza.

L'IBD a esordio precoce, probabilmente dovuto all'ereditarietà di un numero maggiore di geni di suscettibilità e/o all'esposizione precoce a fattori scatenanti ambientali, è diverso da quello che si verifica negli adulti. Nei bambini, l'infiammazione si verifica più comunemente nel colon complicando la differenziazione tra MC e UC. La MC ad esordio precoce è più comune nei ragazzi (mentre la malattia ad esordio in età adulta si verifica più comunemente nelle femmine) e tende ad essere più estesa con un maggiore coinvolgimento dell'intestino superiore. Anche l'infiammazione del colon nei bambini con CU tende ad essere più estesa che negli adulti.

Alla presentazione iniziale in tutti i bambini sospetti, sono richiesti l'endoscopia dell'intestino superiore e inferiore (che richiede due giorni di pulizia dell'intestino e di solito un'anestesia generale) e l'imaging dell'intestino tenue mediante enterografia a risonanza magnetica o endoscopia con capsula wireless. Sebbene gli eventi avversi gravi siano rari, queste indagini invasive sono altamente stressanti per i bambini e le loro famiglie e consumano notevoli risorse ospedaliere. Intraprendere queste indagini ritarda la diagnosi e l'inizio del trattamento.

Sono necessari strumenti diagnostici accurati, non invasivi, rapidi ed economici che possano essere utilizzati in clinica o in reparto e mezzi migliori per differenziare la MC dalla CU. La calprotectina fecale (FC), un marker non specifico di infiammazione intestinale, è raccomandata dal NICE per distinguere l'IBD dai disturbi intestinali non infiammatori come la sindrome dell'intestino irritabile (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11) ed è stato sviluppato un test vicino al paziente (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/). Una recente meta-analisi (394 IBD/321 controlli non IBD) ha riportato una sensibilità e specificità combinate di FC nella diagnosi di IBD nei bambini di 0,98 (95% intervallo di confidenza: 0,95-1,0) e 0,68 (0,50-0,86) rispettivamente. La bassa specificità indica che è necessario un test alternativo o aggiuntivo con maggiore specificità per ridurre il tempo alla diagnosi ed evitare che molti bambini vengano sottoposti a indagini non necessarie.

C'è un grande interesse nella misurazione dei composti organici volatili (COV) nell'alito e nei vapori di vari tessuti umani (urina, feci, sangue) nella diagnosi e nel monitoraggio di un'ampia gamma di malattie. I COV emessi dalle feci sono responsabili dell'odore delle feci e sono costituiti da un gran numero di molecole a base di carbonio a basso peso molecolare (<1,5Kd) inclusi acidi organici, alcoli, esteri, composti eterociclici, aldeidi, chetoni e alcani. Derivano dal metabolismo della mucosa intestinale e del microbiota intestinale e la loro abbondanza cambia in base agli effetti specifici delle malattie intestinali su questi processi.

Gli investigatori hanno dimostrato che i VOC fecali sono relativamente stabili nel tempo all'interno e tra gli individui nonostante le variazioni quotidiane nella dieta e non sono influenzati dal congelamento e dalla conservazione dei campioni di feci. Abbiamo ottimizzato le procedure per la manipolazione delle feci per l'estrazione dei metaboliti per l'analisi della gascromatografia-spettrometria di massa (GC-MS) (volume del campione, rivestimento delle fibre di microestrazione in fase solida, condizioni di estrazione [temperatura e tempo] e volume della fiala e abbiamo anche sviluppato il sistema statistico avanzato metodi necessari per determinare e confrontare i profili VOC.

Gli investigatori hanno dimostrato che l'analisi dei COV separa i pazienti adulti con sindrome dell'intestino irritabile predominante nella diarrea (n=30) da quelli con MC attiva (62) e CU (n=48; sensibilità del 94% e 96% e specificità dell'82% e 80% rispettivamente; p<0,05). I nostri dati negli adulti suggeriscono fortemente che i VOC differenziano CD da UC, e anche la colite di Crohn da UC (Ahmed 2013). Più recentemente, la ricerca ha dimostrato che i COV distinguono anche tra CD e CU attive e inattive nei pazienti adulti (Ahmed 2016).

Nonostante questi risultati incoraggianti, date le differenze di IBD tra adulti e bambini e che il microbiota intestinale cambia con l'età, non si può presumere che i test diagnostici efficaci negli adulti funzionino necessariamente nei bambini. Pertanto, questa tecnologia deve essere testata nei bambini. In uno studio di prova di principio, i VOC fecali hanno differenziato i bambini con IBD dai bambini sani sia durante la malattia attiva che durante la remissione. Tuttavia, i ricercatori non sono a conoscenza di studi precedenti sui bambini che abbiano valutato l'utilità dei COV fecali nel differenziare l'IBD da altri disturbi gastrointestinali comuni in un contesto ambulatoriale o nel monitoraggio della risposta al trattamento.

Nel prossimo futuro sarà possibile misurare i COV in campioni di feci fresche utilizzando apparecchiature da banco nella clinica o nel reparto. L'Università di Liverpool possiede la proprietà intellettuale per lo sviluppo di uno strumento point-of-care. Lo sviluppo di questa tecnologia è supportato dall'Università di Liverpool e dal Cancer Research UK (quest'ultimo per la misurazione dei VOC nelle urine per rilevare il cancro alla vescica e alla prostata). I partner industriali sono impegnati a perfezionare il prototipo pronto per lo stampaggio e la produzione di quest'anno. L'obiettivo è quello di avere uno strumento point-of-care completamente testato e marcato CE in vendita nell'UE per il cancro alla vescica e alla prostata nel 2020/1 e per la IBD/sindrome dell'intestino irritabile nel 2022.