Szkodliwy przebieg ostrego niedokrwienia jelit (TACTIC)

WPROWADZENIE I UZASADNIENIE Ostre niedokrwienie jelit pozostaje powszechnym nagłym przypadkiem klinicznym, z krótkoterminową śmiertelnością sięgającą 80% i często jest bardzo niedoceniane. , , Jest to zagrażający życiu stan kliniczny polegający na zmniejszonym przepływie krwi do jelita, co skutkuje zmniejszeniem dopływu tlenu i składników odżywczych do tkanki jelitowej. Przedłużające się okresy niedokrwienia są związane z przerwaniem ściany jelita, która normalnie działa jako ważna bariera. , Ściana jelita zbudowana jest z różnych warstw i pełni wiele funkcji, takich jak wchłanianie składników odżywczych, a także ochrona przed szkodliwymi patogenami i czynnikami rakotwórczymi znajdującymi się w świetle jelita. Kiedy uszkodzenie tkanki następuje w wyniku niedokrwienia, postępuje od wewnętrznej do zewnętrznej warstwy jelita. Zdarzenie to skutkuje uwolnieniem określonego zestawu białek strukturalnych i funkcjonalnych. W ciągu ostatnich kilku lat wiele krążących biomarkerów, takich jak D-dimer, S-transferaza glutationu (GST), D-mleczan i cytrulina, zostało opisanych jako potencjalne biomarkery niedokrwienia jelit.

Częstość występowania ostrego niedokrwienia jelit wzrasta wykładniczo wraz z wiekiem, z równym występowaniem u mężczyzn i kobiet. W związku z tym oczekuje się, że nastąpi silny wzrost częstości występowania ostrego niedokrwienia jelit w związku ze starzeniem się populacji. Gdy istnieje wysoki wskaźnik podejrzenia ostrego niedokrwienia jelit, klinicysta powinien działać szybko. Wczesna jednoznaczna diagnoza niedokrwiennego jelita jest kluczowa dla zapobieżenia dalszemu postępowi od odwracalnego do nieodwracalnego uszkodzenia jelit, a tym samym do zmniejszenia zachorowalności i śmiertelności.

Pomimo postępów w diagnostyce medycznej i leczeniu w ostatnich dziesięcioleciach, niedokrwienie jelit nadal wiąże się ze złymi rokowaniami.1 Opóźniona diagnoza jest jedną z głównych przyczyn wysokiej śmiertelności. Opóźnione rozpoznanie tego stanu prowadzi do rozwoju nieodwracalnej martwicy jelit i zapalenia otrzewnej, co jest ściśle skorelowane z dużą śmiertelnością u tych pacjentów. Istnieją różne przyczyny niedokrwienia jelit, które ogólnie dzieli się na dwie kategorie: przyczyny pochodzenia naczyniowego (zator/zakrzepica krezki lub nieokluzyjne niedokrwienie krezki) i przyczyny niezwiązane z naczyniami (takie jak niedrożność jelit spowodowana uduszeniem). Co ciekawe, istnieje duże zróżnicowanie obrazu klinicznego i cech między różnymi przyczynami ostrego niedokrwienia jelit. Obraz kliniczny charakteryzuje się głównie nieswoistymi objawami przedmiotowymi i podmiotowymi, takimi jak bóle brzucha, utrata masy ciała, podwyższona liczba krwinek i kwasica metaboliczna.1-3, Na przykład zatorowość tętnicza wiąże się z nudnościami i wymiotami, podczas gdy zakrzepowa niedrożność tętnicy krezkowej częściej wiąże się z bólem, który nasila się po spożyciu pokarmu.

Obecnie do diagnostyki wykorzystuje się zaawansowany technologicznie sprzęt diagnostyczny, taki jak tomografia komputerowa (CT). Jednak identyfikacja ostrego niedokrwienia jelit za pomocą tomografii komputerowej pozostaje trudna, ponieważ większość charakterystycznych cech, takich jak niedrożność naczyń krezkowych, pogrubienie ściany jelita i pneumatoza jelit, można łatwo przeoczyć. Ponadto cechy te są bardzo zmienne i niespecyficzne, tj. nakładają się na obraz radiologiczny innych ostrych powikłań brzusznych. Wyzwaniem, nawet dla doświadczonych klinicystów, pozostaje identyfikacja pacjentów zagrożonych ostrym niedokrwieniem jelit wśród pacjentów z innymi schorzeniami. Dlatego szybka i dokładna diagnoza ma kluczowe znaczenie dla poprawy wyników klinicznych pacjentów z ostrym niedokrwieniem jelit.

W ostatnich latach w wielu badaniach opisano nowe potencjalne biomarkery, takie jak jelitowe białko wiążące kwasy tłuszczowe (I-FABP), do identyfikacji ostrego niedokrwienia jelit. Wcześniej wykazano w naszym laboratorium, że poziomy I-FABP w osoczu są podwyższone u pacjentów cierpiących na niedokrwienie jelit. I-FABP jest małym (14-15 kDa) wewnątrzkomórkowym i rozpuszczalnym w wodzie białkiem, które jest specyficznie eksprymowane przez dojrzałe komórki nabłonkowe błony śluzowej jelita. I-FABP występuje w dużej ilości w jelicie cienkim i odpowiada za około 2% białka cytozolowego ulegającego ekspresji. Po zmniejszeniu perfuzji jelit iw konsekwencji utracie integralności błony komórkowej enterocytów obserwuje się szybkie uwalnianie I-FABP w krążeniu. We wcześniejszym badaniu mogliśmy ujawnić związek między uwalnianiem I-FABP a nasileniem niedokrwiennego uszkodzenia błony śluzowej jelit, gdzie poziomy I-FABP w krążeniu były odwrotnie skorelowane z pozostałą długością kosmków. Wyłączna ekspresja I-FABP w jelicie potencjalnie czyni go ważnym markerem we wczesnym wykrywaniu uszkodzeń jelit w wyniku niedokrwienia.

Innym biomarkerem niedokrwienia jelit jest białko cytoszkieletu Villin-1 (VIL-1). VIL-1 jest dużym (95 kDa) białkiem, które jest zlokalizowane w cytoplazmie i błonach prześwitu, gdzie opisano, że odgrywa rolę w regulacji aktyny. , W szczurzych i ludzkich modelach niedokrwienia wykazano, że VIL-1 jest uwalniany do krążenia i można go mierzyć w osoczu (Ceulemans i wsp. przedłożyli, 2018). W przeciwieństwie do I-FABP, VIL-1 pozostawał wykrywalny przez dłuższy czas po wystąpieniu uszkodzenia niedokrwiennego u szczurów ze względu na dłuższy okres półtrwania. Poziomy białka VIL-1 w osoczu silnie korelowały z uszkodzeniami histopatologicznymi ocenianymi według Park-Chiu. , I-FABP znika po 30 minutach reperfuzji, podczas gdy serologiczne poziomy VIL-1 utrzymują się na stosunkowo wysokim poziomie do 120 minut po rozpoczęciu reperfuzji. Zatem dane te wskazują, że zarówno I-FABP, jak i VIL-1 mogą dostarczyć nowych informacji na temat czasu trwania zdarzeń niedokrwiennych u ludzi.

Niedokrwienie może spowodować znaczne uszkodzenie błony śluzowej w krótkim czasie. Piętnaście minut niedokrwienia prowadzi do powstania przestrzeni podnabłonkowych (tzw. „pęcherzyków”), podczas gdy okresy niedokrwienia trwające dłużej niż 45 minut mogą prowadzić do nieodwracalnego uszkodzenia błony śluzowej.23, , Przedłużające się okresy niedokrwienia powodują uszkodzenie warstw mięśni, znane również jako niedokrwienie przezścienne. Niedokrwienie przezścienne może rozwinąć się w perforację ściany jelita, posocznicę i ostatecznie śmierć.2, Osocze I-FABP i VIL-1 są bardzo czułymi biomarkerami do identyfikacji wczesnych uszkodzeń błony śluzowej jelit. Dodanie markera mięśni gładkich, takiego jak Mięsień gładki 22 (SM22), do panelu biomarkerów może pomóc w ocenie ciężkości przezściennego uszkodzenia tkanki niedokrwiennej. SM22 jest małym (22 kDa), rozpuszczalnym w wodzie białkiem, które jest obficie eksprymowane w komórkach mięśni gładkich jelit. Eksperymentalny model szczurzy ujawnił, że SM22 jest szybko uwalniany w osoczu po uszkodzeniu niedokrwiennym i pozostaje wykrywalny do 6 godzin po indukcji niedokrwienia. Histologia wykazała całkowity rozpad kosmków po 4 godzinach niedokrwienia. Ponadto barwienie immunohistochemiczne dla SM22 wykazało martwicę podłużnej warstwy mięśniowej ściany jelita po 4 godzinach niedokrwienia, wykazując, że w tym okresie następuje przejście od uszkodzenia błony śluzowej do uszkodzenia przezściennego. U pacjentów z potwierdzonym zawałem przezściennym poziomy SM22 w osoczu były znacząco wyższe w porównaniu z pacjentami z jedynie uszkodzeniem niedokrwiennym błony śluzowej lub zdrowymi osobami z grupy kontrolnej.33 Ponadto wykazano, że poziomy SM22 w osoczu były znacznie wyższe u pacjentów cierpiących na niedokrwienie w porównaniu z pacjentami, którzy mieli inne ostre dolegliwości brzuszne. Dane te wskazują, że SM22 jest z pewnością odpowiednim biomarkerem do oceny ciężkości ostrego niedokrwienia jelit.

W ostatniej części pracy skupiono się na analizie lotnych związków organicznych (LZO) w wydychanym powietrzu pacjentów z podejrzeniem ostrego niedokrwienia jelit. Setki LZO w wydychanym powietrzu mogą dostarczyć cennych informacji na temat kilku procesów, takich jak metabolizm i peroksydacja lipidów. Analiza LZO w wydychanym powietrzu jest nieinwazyjną techniką, którą można wykorzystać do różnicowania różnych stanów klinicznych. Nasza grupa projektowa wykazała już zdolność profilowania VOC do rozróżniania pacjentów z chorobami jelit i wątroby, takimi jak nieswoiste zapalenie jelit (IBD) i niealkoholowe stłuszczeniowe zapalenie wątroby, od osób zdrowych. Co więcej, chemiczna identyfikacja LZO pochodzących od pacjentów z chorobą Leśniowskiego-Crohna ujawniła, że ​​LZO biorą udział w stanach zapalnych, stresie oksydacyjnym, barierze jelitowej i procesach nieszczelności jelita (Smolinska A i in. w przygotowaniu). Ponieważ procesy patofizjologiczne IBD i niedokrwienia jelit mają wspólne mechanizmy, oczekuje się, że analiza VOC pomoże w diagnostyce niedokrwienia jelit w sposób nieinwazyjny. W badaniu pilotażowym wykazaliśmy, że ogólnoustrojowe reakcje zapalne wywołane przez krążącą endotoksynę u ludzkich ochotników można dokładnie wykryć za pomocą LZO (ryc. 2, Lubbers i wsp. w przygotowaniu). Ponieważ analizy VOC mogą wykryć zmiany w procesach metabolicznych i zapalnych z dużą czułością i specyficznością, ta obiecująca technika umożliwia wczesne wykrywanie procesów patofizjologicznych zachodzących w niedokrwieniu jelit. W sumie odkrycia te potwierdzają hipotezę, że profile LZO poprawiają diagnozę niedokrwienia jelit.