Avaliação de Compostos Orgânicos Voláteis Fecais no Diagnóstico de Doença Inflamatória Intestinal Pediátrica (VOCs)

A doença inflamatória intestinal (DII) é um problema crescente e significativo na infância. O diagnóstico e acompanhamento da DII em crianças é altamente invasivo e acompanhado de risco, estresse/ansiedade para crianças e famílias e uso significativo de recursos de saúde. Crianças, jovens e famílias disseram aos investigadores que um teste de diagnóstico não invasivo é uma prioridade para o NHS.

A DII é uma condição crônica incurável e recidivante de etiologia desconhecida. Sua frequência aumentou acentuadamente em todo o mundo nos últimos anos, com a maior prevalência relatada na Europa (322/100.000 habitantes para DC; 505/100.000 para UC). Um aumento acentuado da incidência foi observado em crianças, especialmente no Hemisfério Norte e em grande parte devido a um aumento na doença de Crohn. Até 25% das DII começam na infância ou adolescência.

A DII de início precoce, possivelmente devido à herança de um maior número de genes de suscetibilidade e/ou exposição precoce a gatilhos ambientais, difere daquela que ocorre em adultos. Em crianças, a inflamação ocorre mais comumente no cólon, complicando a diferenciação entre DC e UC. A DC de início precoce é mais comum em meninos (enquanto a doença de início na idade adulta ocorre mais comumente em mulheres) e tende a ser mais extensa com maior envolvimento do intestino superior. A inflamação colônica em crianças com UC também tende a ser mais extensa do que em adultos.

Na apresentação inicial em todas as crianças suspeitas, endoscopia intestinal alta e baixa (requer dois dias de limpeza intestinal e geralmente anestesia geral) e imagem do intestino delgado por enterografia por ressonância magnética ou cápsula endoscópica sem fio são necessárias. Embora eventos adversos graves sejam incomuns, essas investigações invasivas são altamente estressantes para as crianças e suas famílias e consomem recursos hospitalares consideráveis. A realização dessas investigações atrasa o diagnóstico e o início do tratamento.

São necessárias ferramentas de diagnóstico precisas, não invasivas, rápidas e econômicas que possam ser usadas na clínica ou na enfermaria e melhores meios de diferenciar DC de CU. A calprotectina fecal (FC), um marcador não específico de inflamação intestinal, é recomendada pelo NICE para distinguir DII de distúrbios intestinais não inflamatórios, como a síndrome do intestino irritável (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11) e um teste próximo ao paciente foi desenvolvido (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/). Uma meta-análise recente (394 IBD/321 controles não IBD) relatou uma sensibilidade e especificidade agrupadas de CF no diagnóstico de IBD em crianças de 0,98 (intervalo de confiança de 95%: 0,95-1,0) e 0,68 (0,50-0,86), respectivamente. A baixa especificidade indica a necessidade de um teste alternativo ou adicional com maior especificidade para reduzir o tempo até o diagnóstico e evitar que muitas crianças sejam submetidas a exames desnecessários.

Existe um grande interesse na medição de compostos orgânicos voláteis (VOCs) na respiração e vapores de vários tecidos humanos (urina, fezes, sangue) no diagnóstico e monitoramento de uma ampla gama de doenças. Os VOCs emitidos pelas fezes são responsáveis ​​pelo odor das fezes e consistem em um grande número de moléculas à base de carbono de baixa massa molecular (<1,5 Kd), incluindo ácidos orgânicos, álcoois, ésteres, compostos heterocíclicos, aldeídos, cetonas e alcanos. Eles resultam do metabolismo da mucosa intestinal e da microbiota intestinal e sua abundância muda de acordo com os efeitos específicos das doenças intestinais nesses processos.

Os investigadores demonstraram que os VOCs fecais são relativamente estáveis ​​ao longo do tempo dentro e entre os indivíduos, apesar da variação diária na dieta e não são afetados pelo congelamento e armazenamento de amostras de fezes. Otimizamos os procedimentos para manipulação de fezes para extração de metabólitos para análise por cromatografia gasosa-espectrometria de massa (GC-MS) (volume da amostra, revestimento de fibra de microextração em fase sólida, condições de extração [temperatura e tempo] e volume do frasco e também desenvolvemos a estatística avançada métodos necessários para determinar e comparar perfis de VOC.

Os investigadores mostraram que a análise de VOCs separa pacientes adultos com síndrome do intestino irritável com predominância de diarreia (n=30) daqueles com DC ativa (62) e UC (n=48; sensibilidade de 94% e 96% e especificidade de 82% e 80%, respectivamente; p<0,05). Nossos dados em adultos sugerem fortemente que os VOCs diferenciam a DC da UC, e também a colite de Crohn da UC (Ahmed 2013). Mais recentemente, a pesquisa mostrou que os VOCs também distinguem entre DC ativa e inativa e UC em pacientes adultos (Ahmed 2016).

Apesar dessas descobertas encorajadoras, dadas as diferenças na DII entre adultos e crianças e que a microbiota intestinal muda com a idade, não se pode presumir que testes diagnósticos eficazes em adultos funcionem necessariamente em crianças. Portanto, essa tecnologia precisa ser testada em crianças. Em um estudo de prova de princípio, VOCs fecais diferenciaram crianças com DII de crianças saudáveis, tanto durante a doença ativa quanto em remissão. No entanto, os investigadores não têm conhecimento de nenhum estudo anterior em crianças que tenha avaliado a utilidade dos VOCs fecais na diferenciação da DII de outros distúrbios gastrointestinais comuns em ambiente ambulatorial ou no monitoramento da resposta ao tratamento.

A medição de VOCs em amostras de fezes frescas usando equipamentos de bancada na clínica ou enfermaria será possível em um futuro próximo. A Universidade de Liverpool detém a propriedade intelectual para o desenvolvimento de um instrumento de ponto de atendimento. O desenvolvimento desta tecnologia é apoiado pela University of Liverpool and Cancer Research UK (este último para medição de VOCs na urina para detectar câncer de bexiga e próstata). Parceiros industriais estão empenhados em refinar o protótipo pronto para moldagem e produção este ano. O objetivo é ter um instrumento de ponto de atendimento totalmente testado e com marcação CE à venda na UE para câncer de bexiga e próstata em 2020/1 e para DII/síndrome do intestino irritável em 2022.