Predictor biomarkers of necrotizing enterocolitis in newborns

Full Text

Список используемых сокращений:

ИЛ-33 – интерлейкина-33

НЭК – некротизирующий энтероколит

ФК- фекальный кальпротектин

I-FABP – белок, связывающий жирные кислоты

ApoSSA- сывороточный белок амилоида А

TFF3 – Trefoil factor 3

 

Введение

Некротизирующий энтероколит является одним из наиболее часто встречающихся заболеваний в периоде новорожденности, характеризующееся повреждением слизистой оболочки кишечника и приводящее к некрозу и перфорации кишечной стенки [1].

Несмотря на прогресс в ведении недоношенных новорожденных заболеваемость НЭК остается на том же уровне и в среднем составляет 1-5 случаев на 1000 детей [5, 21]. По данным зарубежных регистров встречаемость данной патологии варьируется от 2 до 7% среди недоношенных детей с гестационным возрастом 35 недель и от 5 до 22% у детей с массой тела менее 1000г. НЭК до сих пор является одной из ведущих причин смертности среди недоношенных новорожденных. В половине случаев необходимым является хирургическое вмешательство, летальность при этом составляет 20%, а при осложненном течение и наличие сочетанной патологии более 80%. К сожалению, выжившие дети впоследствии имеют высокий риск долгосрочных осложнений, особенно со стороны центральной нервной системы [12].

Цель работы – систематизировать литературные данные об отдельных биомаркерах для ранней диагностики НЭК. На основании полученных сведений планируется оценить эффективность использования биомаркеров в качестве предикторов развития НЭК.

Основная часть. Известно, что НЭК – это результат воздействия множества неблагоприятных факторов, таких как: недоношенность, отягощенный акушерский анамнез, искусственное вскармливание и т. д [2]. Центральным звеном патогенеза является поражение слизистой кишечника, чему способствуют незрелость иммунной системы и желудочно-кишечного такта, изменение микробиоты. Дисфункция кишечного барьера способствует воспалению и некрозу вследствие достаточно высокий проницаемости для патогенной микрофлоры [2, 11].

Диагноз НЭК базируется на клинических и рентгенологических данных, которые являются основой критериев Белла для верификации стадии заболевания [1]. Однако, многие исследователи и клиницисты утверждают, что данные критерии неспецифичны для НЭК, что вызывает трудности с дифференциальным диагнозом других заболеваний и состояний. Рентгенологические признаки расширенных петель кишечника и его утолщенной стенки также могут быть вызваны любой обструкцией, несвязанные с НЭК.

Ультразвуковое исследование органов брюшной полости является дополнительным методам исследования. Последний метаанализ 11 исследований с участием 748 младенцев показал, что несколько результатов УЗИ кишечника были значимыми для диагностики заболевания. Ввиду некоторой ограниченности клинических и рентгенологических результатов в ранней диагностике НЭК, актуальным является поиск биомаркеров, патогномоничных для НЭК и позволяющих определить риски развития заболевания в раннем периоде [2].

Медиаторы воспаления и факторы, участвующие в иммунном ответе, включают в себя белки острой фазы, цитокины и хемокины [20, 24]. Однако, данные биомаркеры неспецифичны для НЭК, а их диагностическая точность изменяется в зависимости от степени тяжести НЭК и времени течения болезни. Считается, что наиболее перспективными маркерами для диагностики НЭК являются фекальный кальпротектин, клаудин, цитрулин, зонулин, эндокан, ИЛ-33, I-FABP, ApoSAА, клаудин, TFF3, фекальный микроРНК, а также уровень лактата в плазме крови [21, 25].

Фекальный кальпротектин — это цитозольный белок, продуцируемый нейтрофилами слизистой оболочки кишечника, высокий уровень которого является маркером воспаления желудочно-кишечного тракта [20]. Метаанализ тринадцати исследований показал, что ФК в кале заметно повышается у новорожденных с НЭК, при этом чувствительность и специфичность фекального ФК составляет от 76 до 100% [30]. Однако данные о роли ФК в ранней диагностике противоречивы. Так, в исследовании, которое включало 10 больных НЭК и 30 детей группы контроля, были отмечены широкие индивидуальные вариации ФК у недоношенных детей. Это ограничивает использование ФК как прогнозирующего фактора НЭК. Малая информативность ФК была доказана в Российском проспективном сравнительном исследовании: в обеих группах наблюдалась общая тенденция к повышению ФК, однако, достоверных различий между группами в динамике не было выявлено [2, 3].

Клаудины – это белки плотных контактов, обеспечивающих целостность параклеточных барьеров, в том числе и кишечных соединений. В исследованиях было обнаружено снижение экспрессии клаудина-2 в кишечной ткани у трех недоношенных новорожденных с НЭК и всплеск повышенной экскреции клаудина-3. В исследовании, проведенном в Ирландии, было показано, что изменения уровня клаудина могут отражать изменения кишечной проницаемости и воспаления в контексте НЭК. Измерения клаудина можно использовать для прогнозирования развития НЭК. Но данные недостаточны для подтверждения прогностической и диагностической роли клаудинов при НЭК [11].

Уровень лактата плазмы крови является показателем нормального метаболизма кишечной флоры. Прогрессирующее ишемическое повреждение слизистой оболочки кишечника приводят к бактериальной транслокации и могут вызвать повышение лактата. В исследовании, проведенном в Норвегии, были отмечены высокие уровни лактата среди детей с НЭК по сравнению с группой контроля. Также показатели лактата в крови среди новорожденных с НЭК увеличивались с прогрессированием стадий НЭК. Эти данные также были подтверждены результатами исследования, проведенного в Китае: отмечались высокие уровни лактата в плазме крови у новорожденных на ранних стадия НЭК [4, 19].

Исследование, проведенное в Америке, показало, что уровень цитрулина был ниже у новорожденных с НЭК по сравнению со здоровыми детьми контрольной группы (p=0,02) [18]. В эксперименте, проведенном на модели НЭК у недоношенных свиней, было выявлено снижение уровня цитрулина, предшествующее развитию НЭК [14, 23].

Активно исследуется роль белка зонулина в развитии заболеваний кишечника у новорожденных. Исследователи сравнивали концентрацию зонулина со значениями С-реактивного белка и прокальцитонина [26]. В результате оказалось, что уровень биомаркеры был вдвое выше в группе новорожденных с НЭК, однако, не достигала статистической значимости. В противовес данным польского исследования, Khasanova S. S. et al установили, что уровень фекального зонулина на 7-й день жизни выше у новорожденных, у которых развился НЭК на 10 ± 4,7 день жизни [17].

В 2020 году китайские исследователи оценили роль фекального микроРНК (miR-223 и miR-451a) в качестве новых не инвазивных биомаркеров для ранней диагностики некротического энтероколита (НЭК) у недоношенных детей. В результате концентрация фекального микроРНК и кальпротектина были значимо выше в группе НЭК по сравнению с контрольной группой (p <0,009). Таким образом изучение микроРНК как раннего биомаркера НЭК достаточно перспективно [9, 26].

Trefoil factor 3 является белком кишечного барьера, экспрессируемый бокаловидными клетками кишечника, обеспечивающих целостность слизистого барьера. При повреждении слизистой TFF3 попадает в кровоток, однако неспецифичен для НЭК. Однако комбинация TFF3 с другими биомаркерами кишечного повреждения и воспаления (I-FABP и ApoSAA) является ранним предиктором исхода НЭК. Так, уровни TFF3 и SAA были выше у новорожденных со стадией IIIB по сравнению с младенцами со стадиями НЭК IIA, IIB и IIIA [8, 18].

Недавние исследования выявили важную роль эндокана в контроле ключевых клеточных процессов, таких как адгезия, миграция и ангиогенез. Поэтому его можно рассматривать в качестве биомаркера эндотелиальной дисфункции и воспаления [6]. Так, исследователи из Турции определили, что уровни эндокана в сыворотке крови значительно выше в группе новорожденных с НЭК по сравнению с контрольной группой (p <0,05). Более того, значения эндокана продолжали расти в последующие дни у пациентов с НЭК III стадии (p <0,05) и были выше, чем у пациентов с НЭК II [7].

Те же выводы были сделаны о взаимосвязи Интерлейкина-33 и прогрессирования НЭК. ИЛ-33 продуцируется различными клетками, в том числе и слизистой оболочки кишечника в результате повреждения клеток или тканей. Недавние исследования продемонстрировали его экспрессию в эпителиальных клетках кишечника, а также увеличение уровня у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника. При исследовании ИЛ-33 у детей, больных НЭК, был выявлен рост уровня ИЛ-33 у новорожденных с НЭК III, в том числе и после оперативного вмешательства [7, 10].

Известно, что сывороточный белок ApoSAA является достаточно чувствительным маркером сепсиса, а также в назначении антибактериальной терапии. Было определено, что оценка ApoSAA в плазме, эффективно отличает случаи сепсиса и НЭК от контроля со специфичностью от 55 до 95% и чувствительностью от 90 до 100%, в зависимости от порогового значения. При этом использование ApoSAA в практику позволит избежать применение антибиотиков у новорожденных без сепсиса, однако не было выявлено различий в росте ApoSAA уровня между сепсисом и случаями НЭК [8].

I-FABP или белок, связывающий жирные кислоты, экспрессируется энтероцитами, высвобождается в кровь после повреждения эпителиальных клеток и выводится с мочой. Исследования показывают, что высокие значения I-FABP в сочетании с печеночным FABP и TFF3 может отличать новорожденных с НЭК от детей с специфичностью 95%. Последнее исследование показало, что I-FABP в моче у новорожденных может быть прогностическим маркером развития НЭК, в отличие от сепсиса. Также при в исследовании уровней I-FABP в плазме и моче были значительно выше среди случаев с положительными результатами ультразвукового исследования и асцитом [5, 18]. Однако, по данным Coufal S. уровни I-FABP в плазме и моче имеют высокую специфичность, но умеренную чувствительность, что может ограничивать применение их как маркеров ранней диагностики [4, 8].

Заключение. В настоящее время диагностика НЭК основана на клинических и рентгенологических данных. Однако, они не являются специфическими, что вызывает трудности с дифференциальным диагнозом других заболеваний и состояний. Современные технологии способствовали открытию множества белков и других продуктов метаболизма, которые являются потенциальными маркерами НЭК. Но до сих пор среди исследователей нет единого мнения относительно отдельных биомаркеров для диагностики НЭК. Именно поэтому актуальным является поиск новых предикторов раннего развития НЭК, а также уточнение эффективности ранее известных.

About the authors

D. A. Belikova

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Omsk State Medical University" of the Ministry of Health of the Russian Federation

Author for correspondence.
Email: dariabel7@gmail.com

ординатор кафедры госпитальной педиатрии с курсом ДПО

Russian Federation, Omsk

N. A. Polyanskaya

Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education "Omsk State Medical University" of the Ministry of Health of the Russian Federation

Email: dariabel7@gmail.com

к.м.н., доцент

Russian Federation, Omsk

References

Supplementary files