Identifikasjon av genetiske, immunologiske og mikrobielle markører for Hirschsprung-assosiert enterokolitt hos barn med Hirschsprung-sykdom (HAEC)

Nye data tyder på at den distinkte fenotypen av HAEC hos barn med HS kan være et resultat av det komplekse samspillet mellom vertsgenetikk, immunrespons og miljøutløsere. Data tyder på at omtrent 20-30 prosent av pasienter med HS utvikler HAEC. Derfor er det kritisk behov for godt utformede, tverrfaglige undersøkelser av genetiske, immune og mikrobielle etiologier til HAEC, med tilstrekkelig kraft til å oppdage forskjeller i sykdomsfenotype.

Hirschsprung-sykdommens kliniske fenotype av HAEC:

Hirschsprungs sykdom (HD; også kjent som medfødt aganglionisk megakolon) rammer 1 av 5000 levendefødte barn [2]. Kirurgisk reparasjon (eksisjon av den aganglioniske tykktarmen og gjennomtrekking av den normalt ganglionerte tarmen til analkanalen) utføres typisk hos spedbarn med HD i løpet av de første månedene av livet [3, 4]. En undergruppe av disse barna med HD vil også utvikle Hirschsprung-assosiert enterokolitt (HAEC), en potensielt alvorlig infeksjon i tynntarmen og tykktarmen[5]. Barn som utvikler HAEC kan få feber, abdominal utspiling, eksplosiv diaré, oppkast, sløvhet, og hvis det ikke blir diagnostisert og behandlet umiddelbart, kan det føre til livstruende sepsis og død. HAEC kan forekomme før eller etter kirurgi hos HS-pasienter. Det har vært svært varierende rapporter om HAEC-forekomst som strekker seg fra 15-50 % før kirurgi til 2-30 % etter kirurgi. Mangel på klar definisjon av HAEC-kriterier er i det minste delvis ansvarlig for denne betydelige variasjonen i rapportert forekomst[6, 7]. En standardisert definisjon av HAEC ble nylig utviklet og publisert i 2009[1]. HAEC-skåren består av de viktigste kliniske diagnostiske kriteriene for HAEC identifisert fra en gruppe internasjonale eksperter som bruker Delphi-metoden. Foreløpig validering med case-scenarier ble oppnådd og HAEC-skåren kan nå brukes som et standardisert og reproduserbart utfallsmål for fremtidige studier på barn med Hirschsprungs sykdom. Nå er det mulig å utføre strenge studier av de genetiske, immun- og mikrobielle forskjellene hos HS-pasienter som utvikler HAEC sammenlignet med de barna med HS som ikke har utviklet HAEC.

Genetisk variasjon: For tiden er det identifisert 10 forskjellige gener (RET, GDNF, NTN, EDNRB, ET3, ECE-1, SOX10, ZFHX1B, PHOX2B, NGR1) hos individer som er rammet av enten isolert eller syndromisk Hirschsprungs sykdom. RET-genet spiller en kritisk rolle i ENS-utvikling og mutasjoner i RET-genet er funnet i 7-35 % av sporadiske tilfeller og ca. 50 % av familiære tilfeller. EDNRB og ET3 står hver for omtrent 5 % av pasientene med HS og er også ansvarlige for Shah-Waardenberg syndrom. Mutasjoner i hvert av de resterende 7 genene er funnet i et lite antall isolerte og syndromiske HS-pasienter [8].

RET-tyrosinkinase-signalveien spiller en viktig rolle i ENS-migrering, sammen med ligander GDNF og NTN. Den EDNRB G-proteinkoblede reseptoren sammen med sin ligand ET3 og endotelinklyvingsenzym ECE-1 danner en separat signalvei som er viktig for utvikling av ENS. RET- og EDNRB-signalveiene ser ut til å samhandle med en additiv effekt gjennom en ennå ikke beskrevet mekanisme. PHOX2B er en transkripsjonsregulator av RET-genet og SOX10 ser ut til å være en transkripsjonsregulator av både RET- og EDNRB-gener. Den komplekse reguleringen av genene i hver vei, kombinert med krysssignalering mellom veier og effektene på ENS migrasjon er gjenstand for pågående undersøkelser[8, 9].

Dagens tanke er at mens noen HS-pasienter har en enkelt mutasjon som er tilstrekkelig til å forårsake HS, har mange pasienter sannsynligvis svakere mutasjoner i flere HS-mottaksgener som til sammen er tilstrekkelige til å forårsake HS[8, 9]. Mens det har vært intense studier av genetikken til HS over mange år, har det ikke blitt gitt noen oppmerksomhet til mulige genetiske etiologier til HAEC. Til dags dato har påvirkningen av genotype på HAEC-fenotypen fått liten oppmerksomhet, og gir dermed ytterligere fortjeneste for dette forslaget.

Immunmarkører og HAEC-fenotyper:

En hypotese er at HAEC kan skyldes forskjellig immunrespons på mikrobielle antigener hos HS-pasienter, slik det er funnet hos pasienter med inflammatorisk tarmsykdom. Antistoffer mot E. coli ytre membran porin C (OmpC), Pseudomonas fluorescens CD-relatert protein (I2), anti CBiR1 (anti-flagellin), samt Saccaromyces cerevisiae (ASCA) og autoantigener, perinukleært anti-nøytrofilt antistoff ( pANCA) er kjent for å være forhøyet hos pasienter diagnostisert med Crohns sykdom (CD) og ulcerøs kolitt (UC). Etablerte mønstre for forhøyelse av disse antistoffene fungerer som svært viktige verktøy for å etablere en diagnose av IBD, samt skille pasienter med UC fra de med CD.

Derimot er HAEC en relativt dårlig studert intestinal inflammatorisk lidelse hos barn med kliniske trekk som ligner på pediatrisk IBD. For tiden er det gitt lite oppmerksomhet til å utforske likhetene i immunresponser hos HAEC-pasienter med IBD-pasienter. Vårt mål er å måle et panel av antistoffer som rutinemessig brukes for IBD-pasienter, og sammenligne HS-pasienter med og uten HAEC. Ett eller flere antistoffnivåer kan tjene som en biomarkør for HS-pasienter med risiko for å utvikle HAEC.

Mikrobielle faktorer:

Data tyder på at endrede tarmmikrobielle populasjoner kan være delvis ansvarlig for utviklingen av HAEC hos mottakelige HS-pasienter. De fleste studier har fokusert på Clostridium difficile, fordi to grupper rapporterte økt frekvens av C. diff. toksinpositiv avføring hos HS-pasienter med HAEC sammenlignet med de uten HAEC. [10, 11] Andre grupper rapporterte i ettertid svært lave frekvenser av C. diff. toksinpositivitet hos sine pasienter med HAEC, og setter dermed spørsmålstegn ved rollen C. diff. spiller i patogenesen til HAEC.[12] Andre etterforskere har funnet E. coli, C. diff. og Cryptosporidium adherent til enterocytter ved histologiske undersøkelser av kolonbiopsier av pasienter med HAEC.[5] Disse funnene indikerer en sluttstykke i det beskyttende slimgellaget som dekker den luminale overflaten av tykktarmen, noe som fører til invasjon av epitelbarrieren. Til sammen antyder disse studiene at den tarm-mikrobielle interaksjonen kan være viktig i patogenesen til HAEC.

Dessuten kan studiet av tarm-mikrobielle interaksjoner som fører til utvikling av HAEC best utføres hos pediatriske pasienter, hvorved påvirkning av vertsfekale mikrobielle bestanddeler lettere kan belyses. Derfor må forskning ikke unnlate å identifisere andre kritisk viktige patogener ved for snevert fokus på kun kjente patogener som befinner seg i tykktarmsfekale strømmer i den genetisk mottakelige verten. I tillegg kan karakterisering av tarmmikroflora (dvs. fekale strømmer) og risikovurdering av barn med HS optimalt gjøres med en nøye vurdering av begge komponentene - vert og mikrobe i indekstilfellet. Vellykket bekreftelse eller avkreftelse av smittsomme hypoteser krever at gyldige diagnostiske verktøy brukes. Systematiske undersøkelser av potensielle infeksiøse etiologier eller normale enteriske flora-utløsere av HAEC, virker derfor biologisk plausible og svært berettigede.

University of Michigan vil gjennomføre metabolomisk analyse av avføring hos barn med Hirschsprung sykdom. Analysen er fokusert på fettsyrer metabolisert av bakterier og gjær i tykktarmen. Teknikken vil bruke en GC-MASS SPEC-tilnærming for å evaluere for pro-inflammatoriske kontra anti-inflammatoriske fettsyrer i avføringen til barn med og eller uten Hirschsprung Associated Enterocolitt.