Il decorso dannoso dell'ischemia intestinale acuta (TACTIC)

INTRODUZIONE E RAZIONALE L'ischemia intestinale acuta rimane un'emergenza clinica comune con mortalità a breve termine fino all'80% ed è spesso fortemente sottovalutata. , , È una condizione clinica pericolosa per la vita di diminuzione del flusso sanguigno verso l'intestino, con conseguente diminuzione dell'apporto di ossigeno e sostanze nutritive al tessuto intestinale. Periodi prolungati di ischemia sono associati alla rottura della parete intestinale che normalmente funge da importante barriera. , La parete intestinale è composta da diversi strati e ha una moltitudine di funzioni, come l'assorbimento dei nutrienti e la protezione contro agenti patogeni e cancerogeni dannosi situati nel lume intestinale. Quando il danno tissutale si verifica come conseguenza dell'ischemia, progredisce dallo strato intestinale interno a quello esterno. Questo evento provoca il rilascio di un insieme specifico di proteine ​​strutturali e funzionali. Negli ultimi anni molti biomarcatori circolanti, come D-dimero, glutatione S-transferasi (GST), D-lattato e citrullina sono stati descritti come potenziali biomarcatori per l'ischemia intestinale.

L'incidenza dell'ischemia intestinale acuta aumenta esponenzialmente con l'età, con un'incidenza uguale tra uomini e donne. Di conseguenza, si prevede un forte aumento dell'incidenza di ischemia intestinale acuta dovuta all'invecchiamento della popolazione. Una volta che c'è un alto indice di sospetto di ischemia intestinale acuta, il medico dovrebbe agire rapidamente. La diagnosi precoce e inequivocabile dell'intestino ischemico è fondamentale per prevenire un'ulteriore progressione da lesioni intestinali reversibili a irreversibili e, d'ora in poi, ridurre la morbilità e la mortalità.

Nonostante i progressi nella diagnosi medica e nel trattamento degli ultimi decenni, l'ischemia intestinale ha ancora una prognosi infausta.1 La diagnosi ritardata è una delle cause principali degli alti tassi di mortalità. Il riconoscimento ritardato di questa condizione si traduce nello sviluppo di necrosi intestinale irreversibile e peritonite, che è strettamente correlata con l'elevata mortalità in questi pazienti. Le cause di ischemia intestinale sono varie, generalmente suddivise in due categorie: cause di origine vascolare (embolia/trombosi mesenterica, o ischemia mesenterica non occlusiva) e cause non vascolari (come l'ostruzione intestinale strozzata). È interessante notare che esiste un'elevata variazione di presentazione clinica e caratteristiche tra le varie cause di ischemia intestinale acuta. La presentazione clinica è per lo più caratterizzata da segni e sintomi non specifici, ad esempio dolori addominali, perdita di peso, conta ematica elevata e acidosi metabolica.1-3, Ad esempio, le embolie arteriose sono associate a nausea e vomito, mentre l'occlusione arteriosa mesenterica trombotica è più comunemente associata a dolore che si intensifica dopo l'ingestione di cibo.

Attualmente, per la diagnosi vengono utilizzate apparecchiature diagnostiche ad alta tecnologia come la tomografia computerizzata (TC). Tuttavia, l'identificazione dell'ischemia intestinale acuta mediante TC rimane difficile, perché la maggior parte delle caratteristiche come l'occlusione dei vasi mesenterici, l'ispessimento della parete intestinale e la pneumatosi intestinale possono essere facilmente trascurate. Inoltre, queste caratteristiche sono altamente variabili e non specifiche, cioè si sovrappongono alle manifestazioni radiologiche di altre complicanze addominali acute. Rimane una sfida, anche per i medici esperti, identificare i pazienti a rischio di ischemia intestinale acuta tra i pazienti che presentano altre condizioni. Pertanto, una diagnosi rapida e accurata è fondamentale per migliorare gli esiti clinici dei pazienti con ischemia intestinale acuta.

Negli ultimi anni, numerosi studi hanno descritto nuovi potenziali biomarcatori, come la proteina legante gli acidi grassi intestinali (I-FABP), per l'identificazione dell'ischemia intestinale acuta. In precedenza, è stato dimostrato nel nostro laboratorio che i livelli plasmatici di I-FABP sono aumentati nei pazienti affetti da ischemia intestinale. I-FABP è una piccola proteina (14-15 kDa) intracellulare e solubile in acqua che è specificatamente espressa dalle cellule epiteliali mature della mucosa intestinale. I-FABP ha un'elevata abbondanza all'interno dell'intestino tenue e rappresenta circa il 2% della proteina citosolica espressa. , Dopo una diminuzione della perfusione intestinale e la conseguente perdita di integrità della membrana cellulare degli enterociti, si osserva un rapido rilascio di I-FABP all'interno della circolazione. In uno studio precedente, abbiamo potuto rivelare una relazione tra il rilascio di I-FABP e la gravità del danno alla mucosa dell'ischemia intestinale, in cui i livelli di I-FABP nella circolazione erano inversamente correlati con la lunghezza dei villi rimanenti. L'esclusiva espressione di I-FABP nell'intestino lo rende potenzialmente un importante marcatore per la diagnosi precoce del danno intestinale come conseguenza dell'ischemia.

Un altro biomarcatore dell'ischemia intestinale è la proteina del citoscheletro Villin-1 (VIL-1). VIL-1 è una proteina di grandi dimensioni (95 kDa) che è localizzata nel citoplasma e nelle membrane luminali dove è descritta per svolgere un ruolo nella regolazione dell'actina. , È stato dimostrato in ratti e modelli umani di ischemia che VIL-1 viene rilasciato nella circolazione e può essere misurato nel plasma (Ceulemans et al. Presentato, 2018). A differenza dell'I-FABP, VIL-1 è rimasto rilevabile per periodi prolungati dopo l'insorgenza del danno ischemico nei ratti a causa della maggiore emivita. I livelli di proteina plasmatica di VIL-1 erano fortemente correlati con il danno istopatologico segnato secondo Park-Chiu. , I-FABP scompare dopo 30 minuti di riperfusione, mentre i livelli sierologici di VIL-1 persistono relativamente alti fino a 120 minuti dopo l'inizio della riperfusione. Pertanto, questi dati indicano che sia I-FABP che VIL-1 possono fornire nuove informazioni sulla durata degli eventi ischemici nell'uomo.

L'ischemia può causare danni significativi allo strato mucoso in un breve lasso di tempo. Quindici minuti di ischemia provocano la formazione di spazi subepiteliali (a.k.a. 'blebs'), mentre i periodi ischemici che durano più di 45 minuti possono portare a danni irreversibili della mucosa.23, , Periodi prolungati di ischemia provocano danni agli strati muscolari noti anche come ischemia transmurale. L'ischemia transmurale può svilupparsi in perforazione della parete intestinale, sepsi e infine morte.2, Plasma I-FABP e VIL-1 sono biomarcatori molto sensibili per l'identificazione del danno precoce della mucosa intestinale. L'aggiunta di un marcatore di muscolo liscio, come Smooth Muscle 22 (SM22) al pannello di biomarcatori potrebbe aiutare a valutare la gravità del danno tissutale ischemico transmurale. SM22 è una piccola proteina idrosolubile (22 kDa) abbondantemente espressa nelle cellule muscolari lisce intestinali. , Un modello sperimentale di ratto ha rivelato che SM22 viene rapidamente rilasciato nel plasma in caso di danno ischemico e rimane rilevabile fino a 6 ore dopo l'induzione dell'ischemia. L'istologia ha rivelato la completa disintegrazione dei villi dopo 4 ore di ischemia. Inoltre, la colorazione immunoistochimica per SM22 ha indicato la necrosi dello strato muscolare longitudinale della parete intestinale dopo 4 ore di ischemia, dimostrando che vi è una transizione dal danno della mucosa al danno transmurale in questo periodo di tempo. Nei pazienti con comprovato infarto transmurale, i livelli plasmatici di SM22 erano significativamente più alti rispetto ai pazienti con sola lesione ischemica della mucosa o ai controlli sani.33 Inoltre, è stato dimostrato che i livelli plasmatici di SM22 erano significativamente più alti nei pazienti affetti da ischemia rispetto ai pazienti che presentavano altri disturbi addominali acuti. Questi dati indicano che SM22 è sicuramente un biomarcatore rilevante per valutare la gravità dell'ischemia intestinale acuta.

L'ultima parte di questo studio si concentra sull'analisi dei composti organici volatili (COV) nell'aria espirata di pazienti sospettati di ischemia intestinale acuta. Le molte centinaia di COV nell'aria espirata possono fornire preziose informazioni su diversi processi, come il metabolismo e la perossidazione lipidica. L'analisi dei COV nell'aria espirata è una tecnica non invasiva che può essere utilizzata per differenziare le varie condizioni cliniche. Il nostro gruppo di progetto ha già dimostrato la capacità del profilo VOC di discriminare i pazienti con malattie intestinali ed epatiche come la malattia infiammatoria intestinale (IBD) e la steatoepatite non alcolica da soggetti sani. , , Inoltre, l'identificazione chimica dei COV da pazienti con malattia di Crohn ha rivelato che i COV sono coinvolti nei processi infiammatori, stress ossidativo, barriera intestinale e permeabilità intestinale (Smolinska A, et al. in preparazione). Poiché i processi fisiopatologici dell'IBD e dell'ischemia intestinale condividono meccanismi comuni, si prevede che l'analisi VOC aiuti nella diagnosi dell'ischemia intestinale in modo non invasivo. In uno studio pilota, abbiamo dimostrato che le risposte infiammatorie sistemiche innescate dall'endotossina circolante nei volontari umani potrebbero essere rilevate con precisione utilizzando COV (Figura 2, Lubbers et al. in preparazione). Poiché le analisi VOC possono rilevare i cambiamenti nei processi metabolici e infiammatori con un'elevata sensibilità e specificità, questa tecnica promettente consente la diagnosi precoce dei processi fisiopatologici che si verificano nell'ischemia intestinale. Complessivamente, questi risultati supportano l'ipotesi che i profili VOC migliorino la diagnosi di ischemia intestinale.