粪便挥发性有机化合物在小儿炎症性肠病诊断中的评价 (VOCs)

炎症性肠病 (IBD) 是儿童时期日益严重的重要问题。 儿童 IBD 的诊断和监测具有高度侵入性，并伴随着儿童和家庭的风险、压力/焦虑以及医疗保健资源的大量使用。 儿童、年轻人和家庭告诉调查人员，非侵入性诊断测试是 NHS 的优先事项。

IBD 是一种病因不明的无法治愈的慢性复发性疾病。 近年来，它的频率在世界范围内显着增加，欧洲报告的患病率最高（322/100,000 人口患有 CD；505/100,000 人口患有 UC）。 儿童的发病率显着增加，尤其是在北半球，这主要是由于克罗恩病的增加。 高达 25% 的 IBD 始于童年或青春期。

早发性 IBD，可能是由于遗传了更多的易感基因和/或更早接触了环境触发因素，与成人发生的情况不同。 在儿童中，炎症最常发生在结肠，使 CD 和 UC 之间的区别复杂化。 早发性 CD 在男孩中更常见（而成人发病的疾病更常见于女性）并且随着上肠受累的增加而趋于更广泛。 UC 儿童的结肠炎症也往往比成人更广泛。

在所有疑似儿童的初次就诊时，需要进行上肠和下肠内镜检查（需要两天的肠道清洁，通常进行全身麻醉）和通过磁共振小肠造影或无线胶囊内镜进行小肠成像。 尽管严重的不良事件并不常见，但这些侵入性检查对儿童及其家人来说压力很大，并且会消耗大量医院资源。 进行这些调查会延误诊断和治疗的开始。

需要可在诊所或病房环境中使用的准确、无创、快速且具有成本效益的诊断工具，以及更好的区分 CD 和 UC 的方法。 粪便钙卫蛋白 (FC) 是肠道炎症的非特异性标志物，NICE 推荐它用于区分 IBD 和肠易激综合征等非炎症性肠道疾病 (https://www.nice.org.uk/guidance/dg11)并且已经开发了近距离患者测试 (http://www.buhlmannlabs.ch/core/quantum-blue/calprotectin/)。 最近的一项荟萃​​分析（394 名 IBD/321 名非 IBD 对照）报告了 FC 在儿童 IBD 诊断中的综合敏感性和特异性为 0.98（95% 置信区间：0.95-1.0） 和 0.68 (0.50- 0.86) 分别。 低特异性表明需要具有更高特异性的替代或额外测试以减少诊断时间并避免许多儿童接受不必要的检查。

在各种疾病的诊断和监测中，人们对测量呼吸和各种人体组织（尿液、粪便、血液）蒸气中的挥发性有机化合物 (VOC) 非常感兴趣。 粪便排放的 VOC 是造成粪便气味的原因，由大量低分子量 (<1.5Kd) 的碳基分子组成，包括有机酸、醇、酯、杂环化合物、醛、酮和烷烃。 它们是由肠粘膜和肠道微生物群的代谢产生的，它们的丰度根据肠道疾病对这些过程的特定影响而变化。

研究人员已经证明，尽管饮食每天都在变化，但随着时间的推移，粪便 VOC 在个体内部和个体之间相对稳定，并且不受粪便样本冷冻和储存的影响。 我们优化了用于气相色谱-质谱 (GC-MS) 分析的代谢物提取的粪便处理程序（样品体积、固相微萃取纤维涂层、提取条件 [温度和时间] 和小瓶体积），还开发了先进的统计确定和比较 VOC 配置文件所需的方法。

研究人员表明，VOC 分析可将腹泻型肠易激综合征成年患者 (n=30) 与活动性 CD (62) 和 UC (n=48) 患者区分开来；敏感性分别为 94% 和 96%，特异性为 82%和 80%；p<0.05)。 我们的成人数据强烈表明，VOC 可区分 CD 和 UC，以及克罗恩结肠炎和 UC（Ahmed 2013）。 最近，研究表明 VOC 还可以区分成年患者的活动性和非活动性 CD 和 UC（Ahmed 2016）。

尽管有这些令人鼓舞的发现，但考虑到成人和儿童 IBD 的差异以及肠道微生物群随年龄变化而变化，不能假设对成人有效的诊断测试一定对儿童有效。 因此，这项技术需要在儿童身上进行试验。 在一项原理性研究证明中，粪便 VOC 可将患有 IBD 的儿童与处于疾病活动期和缓解期的健康儿童区分开来。 然而，研究人员并不知道之前有任何针对儿童的研究评估了粪便 VOC 在门诊环境中区分 IBD 与其他常见胃肠道疾病或监测治疗反应的效用。

在不久的将来，可以在诊所或病房使用台式设备测量新鲜粪便样本中的 VOC。 利物浦大学拥有开发即时检测仪器的知识产权。 这项技术的开发得到了利物浦大学和英国癌症研究所的支持（后者用于测量尿液中的 VOC 以检测膀胱癌和前列腺癌）。 工业合作伙伴正在改进原型，准备在今年进行成型和生产。 目标是在 2020/1 年和 2022 年在欧盟销售针对膀胱癌和前列腺癌以及 IBD/肠易激综合症的经过全面测试、带有 CE 标志的即时检测仪器。