Роля и практическа употреба на фекалния калпротектин при пациенти с възпалителни чревни заболявания

Д-р Радислав Наков дм, Проф. д-р Ваня Герова дм, Доц. д-р Венцислав Наков дм

Клиника по гастроентерология; УМБАЛ Царица Йоанна – ИСУЛ; Медицински университет – София: Списание МД

E-mail: radislav.nakov@gmail.com

Изследването на фекалния калпротектин (ФКП) намира най-голямо приложение за неинвазивното доказване на чревното възпаление, включително и на тънкото черво, което не може да бъде изследвано със стандартно ендоскопско оборудване.

ФКП е сигнификантно повишен при редица чревни заболявания – възпалителни чревни заболявания (ВЧЗ), инфекциозен ентероколит, дивертикулит, асоциирана с НСПВС ентероколопатия, колоректален карцином, полипи на червата, радиационен проктит.

Изследването може да се проведе и с помощта на бързи количествени тестове, с които за около 30 минути (време за отчитане 15 минути) може да се извърши определяне на нивото на ФКП, без необходимост от специализирана лаборатория. Резултатът може да се отчете директно в лекарския кабинет или фекалната проба да бъде изпратена от пациента на лекуващия лекар.

Съвременните бързи тестове осигуряват по-добро, по-удобно и по-навременно неинвазивно мониториране на възпалението и ефикасността на терапията при пациенти с ВЧЗ – възможността за тяхното серийно провеждане позволява контролиране на активността на заболяването и изхода от лечението.

Целта на тази обзорна статия е да опише ролята и практическата употреба на ФКП като средство за диагностика и проследяване, включително и неговите ограничения, при пациенти с ВЧЗ.

Калпротектинът (КП) e хетеродимер с тегло 24 кDa, състоящ се от два калций-свързващи протеина (S100A8 и S100A9), свързани нековалентно помежду си (1). Описан е за първи път през 1980 г. от Fagerhol (2).

Белтъкът принадлежи към групата на S-100 протеините и има силни антимикробни свойства. КП представлява около 60% от цитозолните протеини на неутрофилите, наличен е и в моноцитите и макрофагите (3-5).

КП е мултипотентна биологично-активна молекула. Концентрацията му в плазмата се увеличава при заболявания, свързани с повишена неутрофилна активност. Нивата на КП в плазмата и редица телесни течности корелира с активността на възпалителния процес (5).

Концентрацията на КП в дебелото черво на здрави хора е няколко пъти по-висока, отколкото тази в серума. КП е резистентен към бактериална деградация в колона. След свързването му с калций, той не може да бъде разграден от левкоцитни и микробни ензими.

Миграцията на гранулоцитите през възпалената чревна стена води до освобождаването на КП в чревния лумен. По този начин той може да бъде открит и във фекалиите, където поради резистентността на бактериалната деградация остава стабилен в продължение на седем дни (6).

Концентрацията на фекалния калпротектин (ФКП) е пропорционална на неутрофилната клетъчна инфилтрация в лигавицата, поради което той е много чувствителен маркер за интестинално възпаление (7).

Тези факти засилиха интереса към ФКП, като маркер при редица възпалителни заболявания на червата, особено от средата на 90-те години, след като беше предложен ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ЕLISА) за изследване на КП във фекалиите.

За изследването е необходима еднократна фекална проба (5 g). Пробите са стабилни до седем дни при стайна температура, а при необходимост могат да се замразяват за дълъг период (8). Изследването се извършва чрез ЕLISА метод и е сравнително лесно и евтино. По тази причина в края на 90-те години бяха комерсиализирани тестове на редица фирми.

Изследването стана общодостъпно, често използвано и още първите проучвания докладваха, че КП във фекалиите е сигнификантно повишен при редица чревни заболявания – възпалителни чревни заболявания (ВЧЗ), инфекциозен ентероколит, дивертикулит, асоциирана с НСПВС ентероколопатия, колоректален карцином, полипи на червата, радиационен проктит (5, 8-12).

Интересът към това изследване доведе и до производството на бързи количествени тестове, с които за около 30 минути може да се извърши определяне на нивото на ФКП, без необходимост от специализирана лаборатория.

Количествените бързи тестове са базирани на абсорбционен имунохроматографски метод и са с висока точност, напълно съпоставима с тази на ЕLISА-метода (13). С тях изследването може да се извърши във всеки лекарски кабинет.

През последните няколко години се усъвършенстваха и софтуерни системи, които позволяват на пациентите чрез мобилно приложение да изследват ФКП и да изпратят резултата на лекуващия ги лекар.

Фекален калпротектин при ВЧЗ

През 1992 г. Roseth и сътр. първи демонстрират, че нивата на ФКП са повишени при пациенти с улцерозен колит (УК) и болест на Крон (БК) (6). Първите проучвания на ФКП са били фокусирани върху способността му да разграничава пациенти с ВЧЗ (IBD) от такива със синдром на раздразненото черво (IBS).

Множество изследвания потвърждават, че ФКП е полезен маркер за отдиференциране на пациентите от тези две групи с положителната предсказваща стойност между 70 и 100% и негативната предсказваща стойност – между 51 и 91% (14-16).

През 2010 година, изследването на ФКП за първи път бе въведено в България от В. Наков и сътр., които доказаха ползата от него в диагностиката и оценката на чревното възпаление при пациенти с ВЧЗ и други интестинални заболявания (17).

По-късно, високата диагностична чувствителност и специфичност на ФКП, като маркер за активно възпаление при болни с ВЧЗ, е потвърдена и от други автори в страната (18, 19), включително и при педиатричната популация (20).

Данните от проучвания в последните години показват липса на значими различия в нивата на ФКП между пациенти с активна БК и активен УК (9). Мета-анализ на база-данните Medline, Web of Science, Cochrane Library и EMBASE на проучвания от декември 2013 върху активността на БК и УК показа, че ФКП е надежден маркер за оценка на активността на ВЧЗ (21).

Оценяването на активността при УК се постига лесно с колоноскопия и хистологично изследване. При БК това не винаги е възможно, поради различните локализации и неравномерното разпределение на лезиите.

Тънкото черво невинаги може да се изследва ендоскопски. Има силно положителна връзка между ФКП и фекалната екскреция на маркирани с индий неутрофили, което подкрепя хипотезата, че ФКП отразява миграцията на неутрофили през възпалената чревна лигавица (22).

Също така е изследвано дали селектирането на пациентите за колоноскопско изследване на базата на нивата на ФКП, вместо въз основа на клиничната симптоматика, ще намали броя на ендоскопиите без видима находка.

В метаанализ на van Rheenen и сътр. е установено, че предварителният скрининг с ФКП води до намаляване на броя на ендоскопиите с 67% при възрастни и с 35% – при деца, но е отбелязано и закъсняване на диагностицирането на ВЧЗ при 6% при пациентите, поради фалшиво негативни тестове на ФКП (23).

Така че, спестяването на изразходваните средства от ненужни ендоскопии може да бъде балансирано с финансовите загуби от закъснялата диагноза.

ФКП и мукозно оздравяване

Мукозното оздравяване (МО), а не просто подобряването на симптоматиката, е главна терапевтична цел в съвременното лечение на ВЧЗ (24). Както при УК, така и при БК, МО е свързано с продължителна клинична ремисия, по-ниска степен на хоспитализации и операции, както и по-ниска честота от развитие на колоректален карцином (25). Въпреки това, все още не съществува валидна дефиниция за МО.

За да се оцени МО, са нужни или повтарящи се ендоскопски изследвания, или използването на сурогатни маркери. Честата оценка на болестната активност чрез колоноскопия е скъпа, трудно приложима и има негативен ефект върху качеството на живот на пациента.

Като алтернатива на това, ФКП все повече се използва като сурогатен маркер за МО (12, 16). Увеличават се данните за приложението на ФКП в тази насока, но резултатите и изводите все още не са пълни.

ФКП и мониториране на терапията при ВЧЗ

Мониторирането на терапевтичния отговор при пациентите с ВЧЗ се основава на комбинацията от наличната симптоматика, индексите за клинична активност, неспецифичните серумни маркери и понякога ендоскопия.

Индексите на клинична активност като CDAI, HBI, Rachmilewitz Index, UCDAI, се калкулират в зависимост от различни показатели – комбинация от различни симптоми, находки при физикалното изследване и стойности на лабораторни показатели.

Тези индекси имат значителни ограничения: крайният резултат зависи и от субективната оценка на пациента; описват по-скоро общото състояние на пациента, отколкото степента на МО; събирането на данните е трудоемко. Затова, индексите се използват основно в проучвания, а не в клиничната практика.

Изследването на фекалните маркери, като КП и лактоферин, все повече се използва за оценка на ефекта от лечението и мониторирането на клиничната активност и терапевтичния отговор. ФКП може да се използва за диференциране между клинично активно и неактивно ВЧЗ (26).

Неинвазивното мониториране на болестната активност изисква повтарящи се изследвания на ФКП. Логично е, че серийните изследвания са по-точни, отколкото еднократния тест за предсказване на болестната активност и изхода от лечението. Съвременните бързи тестове за изследване на ФКП дават възможности за по-добро, по-удобно и по-навременно проследяване на терапията при пациенти с ВЧЗ.

Фекален калпротектин и риск за релапс

Повечето пациенти с успешно проведено лечение, довело до изчезване на симптоматиката, все още имат някаква степен на остатъчно мукозно възпаление. Персистиращото възпаление, при липсата на ГИ симптоматика, би могло да доведе до прогресивно чревно увреждане, усложнения и/или риск от релапс.

В редица клинични проучвания са описани повишени стойности на ФКП, въпреки наличието на клинична ремисия (14). Изглежда че ФКП може да улови лигавичното възпаление преди появата на клинична симптоматика и по този начин да идентифицира пациентите с риск за релапс.

Това е изключително полезно за клиничната практика, понеже в ранните стадии на релапс, липсва симптоматика. Симптомите де факто отразяват наличието на прогресиращ възпалителен процес.

Възможността надеждно да се идентифицират пациентите с потенциален риск за релапс може да доведе до навременна промяна на терапевтичния подход и предотвратяване на клиничния релапс.

Ограничения в използването на фекалния калпротектин

Въпреки че ФКП демонстрира отлични резултати за отдиференцирането на ВЧЗ от невъзпалителни чревни заболявания и е надежден маркер за предсказване на релапса и мониториране на терапията при пациенти с ВЧЗ, съществуват някои ограничения в използването му.

Може би най-незначителното от тях е, че някои пациенти се притесняват да дават фекални проби. Наскоро проведено изследване демонстрира, че комплайънсът на пациентите в това отношение е 89.5%, като само 6/57 пациента отказват да си повторят фекалния тест (27).

Друго ограничение е, че фекалните маркери не са специфични за ВЧЗ. Нивата на ФКП могат да се повишат при много органични заболявания, като колоректален карцином, полипи, бактериален или вирусен гастроентероколит, дивертикулит, НСПВС-асоциирана ентеропатия, пострадиационен колит. Проучване върху 575 пациенти демонстрира, че ФКП е повишен и при органични заболявания на горния ГИТ (28).

Концентрациите на ФКП зависят и от различни физиологични фактори като възраст и наличие на други заболявания, също така може би съществуват дневни вариации в нивата на белтъка (29).

Разпределението на ФКП във фекалната проба е по-скоро хомогенно (6). В наскоро проведено проучване полученият коефициент на вариация внушава значителни различия в стойностите на ФКП при един и същ пациент, но е важно да се отбележи, че различията са съществени при пациентите с по-високи концентрации, което поставя под въпрос клиничното приложение на тази находка (30).

Едно от най-сериозните ограничения за употребата на ФКП е, че не съществува точна гранична стойност (cut-off) между активна болест и клинична ремисия. Оптималният cut-off може да варира в зависимост от използвания метод на изследване, както и от клиничното състояние на пациента.

Смята се, че по-висок cut-off е подходящ за пациенти с диагностицирано ВЧЗ, а по-нисък – за скрининг (31). Повечето проучвания използват cut off от 50 mcg/g, поради препоръките на повечето производители на тестове.

Tibble и сътр. съобщават, че cut-off от 30 mcg/g има най-добра чувствителност за разграничаване на IBS от IBD (32). Колкото по-нисък cut-off, толкова по-малък е броят на фалшиво-позитивните пациенти, насочени към ненужни ендоскопски изследвания.

Липсата на точно определен cut-off се отнася не само за разграничаването на IBD от IBS, но и за предсказването на клинична ремисия, МО и оценката на терапевтичния отговор. За предсказване на ендоскопска ремисия е предлаган голям спектър от гранични стойности (57-274 mcg/g).

Необходими са бъдещи проучвания, за да се установи по-точен cut-off за определяне на ремисия и предсказване на релапс. Също така, поради факта, че все още не съществува официална дефиниция за МО, точните нива на ФКП, индициращи ендоскопски неактивно ВЧЗ са под въпрос.

Съществува значително припокриване по отношение на нивата на ФКП между органичните заболявания и синдром на раздразненото черво (IBS). Все още остава неясно дали при стойности на ФКП между 50 и 150 mcg/g пациентът трябва да се насочи към колоноскопия.

Смята се, че повечето такива пациенти, особено в амбулаторната практика, по-скоро нямат органично заболяване, но все пак се препоръчва повторно изследване на ФКП преди насочването към ендоскопия.

Друго ограничение в употребата на ФКП (както и на фекалния лактоферин) е, че може да има нормални концентрации при пациенти с клинично и ендоскопски активна БК, и по-точно със засягане на илеума (L1). Освен това, ФКП не е от полза за диференциалната диагноза между БК и УК.

ФКП не може да се използва с точност за определяне на локализацията на ВЧЗ. Данните за връзката между нивата на ФКП с точно определена локализация на болестта са недостатъчни и противоречиви.

Sipponen и сътр. описват по-високи концентрации на ФКП при колонна БК сравнено с БК, локализирана в илеума (33). Други автори откриват сходни нива на ФКП при БК, независимо от локализацията (34). При УК, средните нива на белтъка са по-високи при панколит и левостранен колит в сравнение с проктит (35).

Въпреки, че са натрупани много познания за патогенезата на ВЧЗ, тя остава не напълно изяснена. Безспорно, интестиналното възпаление е основната находка при тези заболявания, като локализацията, разпространеността и тежестта му повлияват естествения ход на БК и УК.

Затова, от изключително значение е мониторирането на тежестта на интестиналното възпаление, за да се оцени ефикасността на провежданото лечение, да се изключат усложнения и да се предотврати настъпването на релапс при пациенти в ремисия.

Много клинични и ендоскопски индекси, както и фекални и серумни маркери, са използвани за проследяване на пациентите с ВЧЗ, като най-обещаващ от тях е ФКП.

Все още, обаче, не е ясен интервалът, през който ФКП трябва да бъде изследван, не са дефинирани точните му гранични стойности, предсказващи настъпването на релапс и дали той е достатъчен като маркер за изграждане на стратегия за проследяване на пациентите с ВЧЗ.

Изводите за клиничната практика:

– Изследването на ФКП е от полза за начално разграничаване на IBD от IBS (изключване на IBD)

– Серийното му неинвазивно провеждане е от полза при IBD за:

— мониториране на терапията

— предсказване на рецидив

За повече информация: www.spisaniemd.bg

Използвани източници:

1. Brophy M., Nolan E. Manganese and microbial poathogenesis: Sequestration by the mammalian immune system and utilization by microorganisms. ACS ChemBiol. 2015;10(3):641-651

2. Fagerhol M., Dale I., Andersson T. A radioimmunoassay for a granulocyte protein as a marker in studies on the turnover of such cells. Bull Eur Physiopathol Respir. 1980;16(Suppl.): 273-282

3. Tibble J., Bjarnason I. Non-invasive investigation of inflammatory bowel disease. World J Gastroenterol. 2001, 7(4):460-465

4. Alic M. Is fecal calprotectin the next standard in inflammatory bowel disease activity test? Am. J. Gastroenterol.,1999;94 (11):3370-1

5. Larsen А. Inflammatory biomarkers with focus on Calprotectin (S100A8/S100A9) and S100A12 (EN-RAGE). Method development and application in acute radiation proctitis and rheumatoid arthritis patients. Dissertation for the degree philosophiae doctor (PhD) at the University of Bergen 2006

6. Roseth A., Fagerhol M., Aadland E., Schjonsby H. Assessment of the neutrophil dominating protein calprotectin in faeces. A methodological study. Scand J Gastroenterol. 1992; 27:793-798

7. Gearry R., Barclay M., Florkowski C. et al. Faecal calprotectin: the case for a novel non-invasive way of assessing intestinal inflammation. N Z Med J. 2005 May 6;118(1214):U1444

8. Fagerhol M. Nomenclature for proteins: Is calprotectin a proper name for the elusive myelomonocytic protein. J Clin Pathol. 1996;49:M74-9

9. Hille A., Schmidt-Giese Е., Hermann Р. et al. A prospective study of faecal calprotectin and lactoferrin in the monitoring of acute radiation proctitis in prostate cancer treatment. Scand J. Gastroenterol. 2008;43:52-58

10. Наков В., Владимиров Б., Шишенков М., Пенчев П., Стойнов С., Кундуржиев Т., Наков Р. Фекален калпротектин – неинвазивен маркер за установяване на интестинално възпаление при пациенти приемащи нестероидни противовъзпалителни средства. Българска хепатогастроентерология, 2012, 14(1): 31-36

11. Nakov V., Penchev P., Nakov R., Terziev I., Shishenkov M., Kundurzhiev T. Fecal calprotectin – a non invasive marker for assessing the intestinal inflammation in patients with colonic diverticular disease. Jоurnal of Gastroenterology and Hepatology Research. 2013;2(5):585-589

12. Nakov R., Nakov V., Gerova V., Tankova L. Fecal calprotectin correlates well with endoscopic activity in ulcerative colitis patients. J Gastrointestin Liver Dis 2018;27:473-4

13. Quantum blue calprotectin: Quantitative lateral flow assay (pamphlet). Schonenbuch: Buhlmann Laboratories AG; 2009

14. Costa F., Mumolo M., Ceccarelli L. Calprotectin is a stronger predictive marker of relapse in ulcerative colitis than in Crohn`sdisease. Gut. 2005;54:364-368

15. Carroccio A., Iacono G., Cottone M. et al. Diagnostic accuracy of fecal calprotectin assay in distinguishing organic causes of chronic diarrhea from irritable bowel syndrome: a prospective study in adults and children. Clin Chem. 2003; 49: 861-867

16. Nakov R., Velikova T., Nakov V., Gerova V/, Tankova L. Trefoil factor 3 is highly predictive of complete mucosal healing independently and in combination with C-reactive protein in patients with ulcerative colitis. J Gastrointestinal Liver Dis 2019;28:169-74

17. Наков В. Фекален калпротектин – неинвазивен маркер за оценка на чревното възпаление [Дисертация]. София: Медицински университет – София; 2011

18. Великова Ц. Проучване на имунологични параметри, характеризиращи чревното възпаление, с оглед внедряване на нови показатели за диагноза и следене на клиничния ход при хронични възпалителни чревни заболявания (Дисертация) София: Медицински университет – София; 2014

19. Атанасова А. Клинична оценка на пациентите с язвен колит – съвременен подход (Дисертация) Варна: Медицински университет – Варна; 2014

20. Shentova R., Baycheva M., Hadjiiski P. et al. Role of faecal calprotectin as a predictor of endoscopic activity in paediatric patients with ulcerative colitis. Gastroenterol Hepatol. 2020, 43(1):57-61

21. Lin J., Chen J., Zuo J. et al. Meta-analysis: Fecal Calprotectin for Assessment of Inflammatory Bowel Disease Activity. Inflamm Bowel Dis 2014;20(8):1407-15

22. Gaya D., Mackenzie J. Faecal calprotectin: a bright future for assessing disease activity in Crohn`s disease. Q. J. Med. 2002; 95: 557-558

23. van Rheenen P., van de Vijver E., Fidler V. Faecal calprotectin for screening of patients with suspected inflammatory bowel disease: Diagnostic metaanalyses. BMJ. 2010;341:c3369

24. Pineton G., Peyrin-Biroulet L., Lemann M., Colombel J. Clinical implications of mucosal healing for the management of IBD. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2010; 7: 15-29

25. Peyrin Biroulet L., Sandborn W., Sands B. et al. Selecting therapeutic targets in inflammatory bowel disease (STRIDE): Determining therapeutic goals for treat-to-target. Am J Gastroenterol. 2015; 110:1324-1338

26. Nakov V., Penchev P., Shishenkov M., Nakov R., Kundurzhiev T. Fecal calprotectin for assessment of inflammatory activity, monitoring of therapy and prediction of relapse in ulcerative colitis. J Gastroenterol Hepatol Res. 2012; 1(11): 297-302

27. Lehmann F., Burri E., Beglinger C. The role and utility of faecal markers in Inflammatory Bowel Disease. Ther Adv Gastroenterol. 2015;8(1):23-36

28. Manz M., Burri E., Rothen C et al. Value of fecal calprotectin in the evaluation of patients with abdominal discomfort: an observational study. BMC Gastroenterol. 2012; 12: 5

29. Moum B., Jahnsen J., Bernklev T. Fecal calprotectin variability in Crohn`s disease. Inflamm Bowel Dis. 2010;16:1091-1092

30. Lasson A., Stotzer P., Ohman L. et al. The intra-individual variability of faecal calprotectin: a prospective study in patients with active ulcerative colitis. J Crohns Colitis. 2015; 9(1):26-32

31. D`Inca R., Dal Pont E., Di Leo V. et al. Calprotectin and lactoferrin in the assessment of intestinal inflammation and organic disease. Int J Colorectal Dis. 2007; 22:429-437

32. Tibble J., Teahon K., Thjodleifsson B. et al. A simple method for assessing intestinal inflammation in Crohn`s disease. Gut. 2000; 47:506-513

33. Sipponen T., Kakkainen P., Savilahti E. et al. Correlation of faecal calprotectin and lactoferrin with an endoscopic score for Crohn`s disease and histological findings. Aliment Pharmacol Ther. 2008;28:1221-1229

34. Jensen M., Kjeldsen J., Nathan T. Fecal calprotectin is equally sensitive in Crohn`s disease affecting the small bowel and colon. Scand J Gastroenterol. 2011 Jun;46(6):694-700

35. Ricanek P., Brackmann S., Perminow G. et al. Evaluation of disease activity in IBD at the time of diagnosis by the use of clinical, biochemical, and fecal markers. Scand J Gastroenterol. 2011; 46:1081-1091

Може да Ви бъде интересно още

  1. Роля на фекалния калпротектин като маркер за мониториране на терапията и оценка на възпалителната активност при пациенти с болест на Крон
  2. Честата употреба на антибиотици при децата повишава риска за възпалителни чревни заболявания
  3. CRP при възпалителни чревни заболявания
  4. Ново лечение на хроничните чревни възпалителни заболявания
  5. Нодуларна регенеративна хиперплазия при пациенти с хронични възпалителни заболявания на червата, лекувани с azаthioprine