Оценка летучих органических соединений в кале при диагностике воспалительных заболеваний кишечника у детей (VOCs)

Воспалительное заболевание кишечника (ВЗК) является растущей и серьезной проблемой в детском возрасте. Диагностика и мониторинг ВЗК у детей являются высокоинвазивными и сопровождаются риском, стрессом/беспокойством для детей и их семей и значительным использованием ресурсов здравоохранения. Дети, молодые люди и семьи рассказали исследователям, что неинвазивный диагностический тест является приоритетом для NHS.

ВЗК является неизлечимым хроническим рецидивирующим заболеванием неизвестной этиологии. Его частота заметно увеличилась во всем мире в последние годы, при этом самая высокая распространенность зарегистрирована в Европе (322/100 000 населения для БК; 505/100 000 для ЯК). Заметный рост заболеваемости наблюдается у детей, особенно в Северном полушарии, и в основном из-за роста заболеваемости болезнью Крона. До 25% ВЗК начинается в детстве или подростковом возрасте.

ВЗК с ранним началом, возможно, из-за наследования большего количества генов восприимчивости и/или более раннего воздействия триггеров окружающей среды, отличается от такового у взрослых. У детей воспаление чаще всего возникает в толстой кишке, что затрудняет дифференциацию БК и ЯК. БК с ранним началом чаще встречается у мальчиков (тогда как болезнь с началом во взрослом возрасте чаще встречается у женщин) и имеет тенденцию быть более обширной с большим вовлечением верхних отделов кишечника. Воспаление толстой кишки у детей с ЯК также имеет тенденцию быть более обширным, чем у взрослых.

При начальных проявлениях у всех детей с подозрением на заболевание требуется эндоскопия верхних и нижних отделов кишечника (требующая очищения кишечника в течение двух дней и обычно под общей анестезией) и визуализация тонкой кишки с помощью магнитно-резонансной энтерографии или беспроводной капсульной эндоскопии. Хотя серьезные побочные эффекты встречаются редко, эти инвазивные исследования вызывают сильный стресс у детей и их семей и потребляют значительные ресурсы больницы. Проведение этих исследований задерживает постановку диагноза и начало лечения.

Необходимы точные, неинвазивные, быстрые и экономичные диагностические инструменты, которые можно использовать в условиях клиники или отделения, а также более совершенные средства дифференциации БК от ЯК. Фекальный кальпротектин (ФК), неспецифический маркер воспаления кишечника, рекомендован NICE для отличия ВЗК от невоспалительных заболеваний кишечника, таких как синдром раздраженного кишечника (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11) и был разработан тест, проводимый рядом с пациентом (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/). В недавнем метаанализе (394 контрольных группы с ВЗК/321 без ВЗК) сообщалось о совокупной чувствительности и специфичности ФК в диагностике ВЗК у детей 0,98 (95% доверительный интервал: 0,95-1,0). и 0,68 (0,50-0,86) соответственно. Низкая специфичность указывает на то, что необходим альтернативный или дополнительный тест с более высокой специфичностью, чтобы сократить время постановки диагноза и избежать ненужных обследований многих детей.

Существует большой интерес к измерению летучих органических соединений (ЛОС) в выдыхаемом воздухе и парах из различных тканей человека (моча, кал, кровь) при диагностике и мониторинге широкого спектра заболеваний. ЛОС, выделяемые из стула, ответственны за запах стула и состоят из большого количества молекул на основе углерода с низкой молекулярной массой (<1,5Kd), включая органические кислоты, спирты, сложные эфиры, гетероциклические соединения, альдегиды, кетоны и алканы. Они возникают в результате метаболизма слизистой оболочки кишечника и кишечной микробиоты, и их количество изменяется в зависимости от специфического воздействия кишечных заболеваний на эти процессы.

Исследователи продемонстрировали, что фекальные ЛОС относительно стабильны с течением времени внутри и между людьми, несмотря на ежедневные изменения в рационе, и на них не влияет замораживание и хранение образцов стула. Мы оптимизировали процедуры обработки стула для экстракции метаболитов для анализа газовой хроматографии-масс-спектрометрии (ГХ-МС) (объем пробы, твердофазное микроэкстракционное покрытие волокна, условия экстракции [температура и время] и объем флакона, а также разработали расширенные статистические методы, необходимые для определения и сравнения профилей ЛОС.

Исследователи показали, что анализ ЛОС отделяет взрослых пациентов с синдромом раздраженного кишечника с преобладанием диареи (n=30) от пациентов с активной болезнью Крона (62) и язвенным колитом (n=48; чувствительность 94% и 96% и специфичность 82%). и 80% соответственно; р<0,05). Наши данные у взрослых убедительно свидетельствуют о том, что ЛОС отличают БК от ЯК, а также колит Крона от ЯК (Ahmed 2013). Совсем недавно исследования показали, что ЛОС также различают активную и неактивную БК и ЯК у взрослых пациентов (Ahmed 2016).

Несмотря на эти обнадеживающие результаты, учитывая различия в ВЗК у взрослых и детей и то, что микробиота кишечника меняется с возрастом, нельзя предполагать, что диагностические тесты, эффективные у взрослых, обязательно будут работать у детей. Поэтому эту технологию необходимо протестировать на детях. В экспериментальном исследовании фекальные ЛОС отличали детей с ВЗК от здоровых детей как во время активной болезни, так и в период ремиссии. Однако исследователям неизвестны какие-либо предыдущие исследования у детей, в которых оценивалась полезность фекальных ЛОС для дифференциации ВЗК от других распространенных желудочно-кишечных расстройств в амбулаторных условиях или для мониторинга реакции на лечение.

Измерение ЛОС в свежих образцах стула с использованием стационарного оборудования в клинике или отделении станет возможным в ближайшем будущем. Ливерпульский университет владеет интеллектуальной собственностью на разработку инструмента для оказания медицинской помощи. Разработка этой технологии поддерживается Ливерпульским университетом и организацией Cancer Research UK (последняя предназначена для измерения ЛОС в моче для выявления рака мочевого пузыря и простаты). Промышленные партнеры занимаются доработкой прототипа, готового к формованию и производству в этом году. Цель состоит в том, чтобы в 2020/2020/1 гг. поступить в продажу в ЕС полностью протестированный прибор для оказания медицинской помощи с маркировкой CE для лечения рака мочевого пузыря и предстательной железы и для лечения ВЗК/синдрома раздраженного кишечника в 2022 году.