Význam fekálního kalprotektinu v diagnostice a sledování dospělých a dětských pacientů s idiopatickými střevními záněty

Souhrn

Idiopatické střevní záněty (IBD – inflammatory bowel disease) – Crohnova choroba, ulcerózní kolitida a nezařaditelná IBD – jsou chronická onemocnění postihující gastrointestinální trakt. Jejich incidence zvláště v pediatrické populaci alarmujícím způsobem roste. Manifestují se nespecifickými příznaky, jako je bolest břicha a chronický průjem. K diagnóze je nutné endoskopické vyšetření s odběrem vzorků k histologickému zpracování. Nevýhodou je invazivita vyšetření a nutnost provádění v celkové anestezii u dětí. Navíc jsou dané metody potřebné i v průběhu sledování pacientů s IBD k ozřejmění aktivity zánětu. Potřeba neinvazivního a dostatečně senzitivního markeru je vzhledem k výše uvedeným faktům značná. Kalprotektin je protein uvolňovaný především z cytoplazmy aktivovaných neutrofilů. Ke zvýšení jeho hladiny ve stolici dochází během zánětu ve střevě. Pro svou vysokou citlivost je považován za dobrý neinvazivní biomarker střevního zánětu. Umožňuje rozlišení zánětlivých onemocnění střev od funkčních poruch a sledování jejich aktivity. Do jisté míry jej lze využít také k predikci klinické recidivy IBD. U asymptomatických pacientů ukazuje nízká koncentrace kalprotektinu ve stolici trvání klinické remise. Následující přehledový článek pojednává o možnostech využití fekálního kalprotektinu jako neinvazivního markeru v diagnostice a sledování pacientů s IBD.

Klíčová slova:
dia­gnóza – fekální kalprotektin – sledování – variabilita – idiopatické střevní záněty

Úvod

Idiopatické střevní záněty (IBD – inflammatory bowel disease) zahrnují dvě základní formy chronických střevních zánětů – Crohnovou nemoc (CD – Crohn’s disease) a ulcerózní kolitidu (UC – ulcerative colitis). V dospělé i dětské populaci incidence IBD stoupá [1,2] a ačkoli se v dětském věku stále jedná o poměrně vzácná onemocnění, u každého pacienta s dlouhodobými nebo opakovanými bolestmi břicha a průjmy bychom měli na tato onemocnění pomýšlet. Za nejpřesnější metodu v objektivizaci střevního zánětu je považována endoskopie s histologií [3]. Vzhledem k obtížnému rozlišení funkčních gastrointestinálních poruch a střevních zánětů je však nutné mít k dispozici marker, který pomůže neinvazivně s dostatečnou mírou pravděpodobnosti vyčlenit ty pacienty, u nichž není nutné endoskopické vyšetření provádět.

Výsledek endoskopického a histologického vyšetření je také používán k hodnocení aktivity onemocnění u pacientů s IBD [4,5]. Slizniční hojení (MH – mucosal healing) vypovídá o příznivém průběhu léčby CD i UC a je v současnosti považováno za jeden z cílů terapie dospělých i dětských pacientů s IBD [6–8]. Dosud jediným nástrojem ke zjištění MH je endoskopické vyšetření. Neinvazivní marker, který by byl schopen detekovat MH, by tedy snížil počet nutných endoskopických vyšetření. 

Klíčové body:

• Co je fekální kalprotektin (FC) a jak jej měřit?
• Jak FC koreluje s endoskopickou a histologickou aktivitou IBD?
• Jak používat FC v detekci a diagnostice IBD?
• Jak používat FC ve sledování pacientů s IBD?

Co je FC a jak jej měřit?

Kalprotektin je kalcium a zinek vázající protein patřící do rodiny S100 proteinů a představuje přibližně 5 % celkové buněčné bílkoviny a 60 % bílkoviny obsažené v cytozolu lidských neutrofilů [9]. Uvolňuje se především z neutrofilů, v menší míře také z monocytů a aktivovaných makrofágů [10]. Kalprotektin je odolný vůči bakteriální degradaci a jeho plazmatická hladina se může v průběhu zánětu zvýšit 5–40× [11]. U pacientů se střevními záněty se hladina FC zvyšuje proporčně se stupněm zánětu ve střevě [12]. Stavy vedoucí ke zvýšenému průniku neutrofilů přes střevní stěnu do lumen střeva způsobují elevaci FC ve stolici [13–15], FC lze tedy považovat za vysoce senzitivní, avšak nespecifický marker střevního zánětu. Výhodou FC je jeho odolnost vůči degradaci střevními bakteriemi a stálost při pokojové teplotě po dobu tří dnů [16], přičemž výsledky z jednorázového odběru vzorku jsou srovnatelné s výsledky z 24hodinového sběru stolice (r = 0,90) [9]. V roce 1992 byla představena první metoda k vyhodnocování FC – ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) s použitím králičí protilátky proti kalprotektinu [9]. Od té doby byly vyvinuty zdokonalené, komerčně dostupné a jednodušší ELISA metody, kterým ke zjištění výsledku stačí malé množství vzorku stolice (0,1 g) [17]. Navíc nejnovější eseje vykazují přesnější výsledek než třídenní exkrece ¹¹¹indiem-značených granulocytů (r = 0,87) někdy považované za marker střevního zánětu [12]. Koncentrace FC je většinou udávána v mikrogramech na gram, někdy také v miligramech na litr, což byla původně používaná jednotka (50 µg/ g = 10 mg/ l). Vzhledem k tomu, že ELISA testování je časově náročnou metodou s dlouhou dobou zpracování a potřebou vysoce specializovaného personálu, byly vyvinuty nové metody – Q-POCT (point-of-care test) nebo bed-side FC testy, které se stávají dostupné a přinášejí řadu výhod, zejména v podmínkách primární péče nebo při potřebě rychlého výsledku (výsledek dostupný za < 30 min) [18–22]. Navíc nedávno uvedený domácí test na FC je založený na zpracování obrázku z „Lateral flow device“ pořízeného mobilním telefonem, který je následně odeslán přes mobilní telefon na cílový server, a výsledek se objeví po 15 s [23]. Využití rychlého semikvantitativního testu by mohlo být do budoucna výhodné v různých klinických situacích, jednak v dia­gnostice IBD a odlišení IBD od syndromu dráždivého tračníku (IBS – irritable bowel syndrome), zejména v rámci primární péče, dále v predikci relapsu u pacientů v remisi a hodnocení odpovědi na léčbu u pacientů s aktivní formou IBD. K hodnocení výsledků je nutné přistupovat vždy s ohledem na navržené cut-off hladiny, které je nutné ověřit v rozsáhlejších prospektivních studiích [24]. Přehled jednotlivých testů je uveden v tab. 1. Korelace mezi koncentracemi FC získanými pomocí použití jednotlivých testů se zdá být dobrá [21,25,26]. Hladiny FC by měly být vždy interpretovány vzhledem k použité metodě analýzy vzorku a stanovených cut-off hladin, které se u jednotlivých testů liší. Navíc dle nedávno publikovaných studií byla zjištěna významná intraindividuální variabilita FC u pacientů s aktivní formou IBD [16,27,28]. Proto je doporučeno opakování FC testu v případě výsledků neodpovídajících klinickému stavu.

Souhrn: FC je kalcium a zinek vázající protein obsažený v cytozolu neutrofilů, který je detekovatelný ve vzorku stolice v množství odpovídajícím stupni zánětu ve střevě. Výhodou FC je jeho odolnost vůči bakteriální degradaci a stálost při pokojové teplotě po dobu tří dnů. Hladina FC ve stolici je analyzována pomocí komerčně vyráběných ELISA metod. V současnosti jsou dostupné nové rychlé FC testy, a to semikvantitativní i kvantitativní, navíc také pro domácí použití s možností rychlého výsledku. Hladiny FC by měly být vždy interpretovány vzhledem k použité metodě analýzy vzorku a stanovených cut-off hladin, které se u jednotlivých testů liší. Byla zjištěna významná intraindividuální variabilita FC u pacientů s aktivní formou IBD, proto je doporučeno opakování FC testu v případě výsledků neodpovídajících klinickému stavu.

Jak FC koreluje s endoskopickou a histologickou aktivitou IBD?

Endoskopické vyšetření s odběrem bioptických vzorků zůstává „zlatým standardem“ v hodnocení střevního zánětu [29,30]. Toto vyšetření umožňuje stanovit rozsah a závažnost onemocnění a získat vzorky sliznice k histologickému vyšetření. Nevýhodou je invazivita vyšetření a potřeba důkladné přípravy, navíc u dětí probíhá vyšetření v celkové anestezii [29,30]. Proto pediatři často hodnotí aktivitu onemocnění pomocí klinických indexů, které zahrnují symptomy pacienta, klinické vyšetření a laboratorní parametry [31–33]. Pro hodnocení aktivity CD byly vyvinuty různé indexy, jako je index aktivity Crohnovy nemoci (CDAI, u dětí PCDAI) a Harvey-Bradshawův index [31,34], avšak několik studií potvrdilo, že hodnota FC je přesnější v hodnocení závažnosti střevního zánětu v porovnání s těmito indexy, zejména u dětské populace [35,36]. Jiná je situace u UC, kde na rozdíl od CD klinické obtíže více korespondují s endoskopickým nálezem. Příkladem je velmi dobrá korelace pediatrického indexu aktivity ulcerózní kolitidy (PUCAI) s endoskopickým nálezem, která dokonce převyšuje korelaci endoskopického nálezu s FC [37,38]. Zvyšující se zájem o roli FC v monitorování choroby vedl k četným studiím dokazujícím, že FC, zvláště u CD, lépe koreluje s histologickým než endoskopickým nálezem u dospělých i dětských pacientů [39–43].

U dětí s IBD popisují Fagerberg et al [44] významnou korelaci mezi FC a makroskopickou i mikroskopickou aktivitou střevního zánětu. Práce z našeho pracoviště [45] poukazuje na to, že FC lépe vypovídá o histologickém nálezu, a to i u pacientů s normálním endoskopickým nálezem, a proto může sloužit k detekci mikroskopického zánětu. Ačkoli některé ze studií ukazují, že FC je více zvýšen u kolických forem CD, vzhledem k rozporuplným výsledkům zatím není možné definitivně uzavřít, zda lokalizace zánětu významně ovlivňuje koncentrace FC [42,46].

Souhrn: Hodnota FC těsně koreluje s klinickým, endoskopickým a nejvýznamněji s histologickým nálezem u dospělých i dětských pacientů s IBD, a to se týká jak závažnosti, tak i rozsahu postižení střeva. U ileální formy CD mohou normální hodnoty FC vést k mylnému zhodnocení aktivity zánětu, a v této oblasti bude třeba dalších studií.

Jak používat FC v diagnostice IBD?

IBD se manifestuje nespecifickými příznaky, jako je chronická nebo recidivující břišní bolest a průjem. Přibližně 1/ 3 pacientů s IBD splňuje také Římská kritéria pro IBS [47]. Proto bývá odlišení IBD od IBS obtížné a může vést k prodlení v dia­gnóze IBD nebo naopak k nepotřebným endoskopiím u non-IBD pacientů nebo u pacientů s kombinací IBD a IBS [48,49]. Protože IBD může mít negativní dopad na růst a dospívání, je zejména u dětí důležitá včasná diagnóza [50]. Opakovaně bylo zkoumáno, zda je FC vhodný jako neinvazivní marker k rozpoznání organických střevních onemocnění od funkčních poruch, a to jak pro dospělou, tak i dětskou populaci [46,47,51–57], a později byla získaná data hodnocena v metaanalýzách [58,59]. V metaanalýze zaměřené na vytipování pacientů, kteří musí podstoupit endoskopické vyšetření s podezřením na IBD pomocí FC, byla senzitivita 97,8 % (95% CI 94,7–99,6), avšak specificita byla jen 68,2 % (95% CI 50,2–86,3) při použití cut-off hladiny FC 50 µg/ g [59]. Nedávno publikovaná metaanalýza zahrnující šest studií u dospělých a sedm pediatrických prospektivních studií analyzovala senzitivitu a specificitu FC v odlišení IBD od non-IBD diagnóz [58]. Za použití cut-off hladiny FC 50 µg/ g byla zjištěna senzitivita 93 % (95% CI 0,85–0,97) a specificita 96 % (95% CI 79–99) u dospělých pacientů a 92 % (95% CI 84–96) a 76 % (95% CI 62–86) u dětí a adolescentů. Počet indikovaných endoskopických vyšetření by se tímto snížil o 67 % u dospělých a o 35 % u dětí.

Interpretace výsledků FC by měla být vztažena k použité metodě a konkrétnímu cut-off daného kitu. Obecně lze říci, že hladiny pod 50 µg/ g lze s vysokou pravděpodobností považovat za negativní. Ve vyšších hodnotách již ubývá přesnost a lze akceptovat, že s přihlédnutím k dalším okolnostem, v případě hodnot 50–300 µg/ g, bychom měli zopakovat vyšetření FC a u pacientů s hladinou FC opakovaně nad 300 µg/ g spíše již provést endoskopii. Je třeba upozornit, že jakákoli příměs krve např. z hemoroidu či pouhé drobné ragády může hodnotu FC zvýšit nad 300 µg/ g.

Diferenciální dia­gnostika zvýšených hodnot FC je široká. Kromě IBD může být hladina FC zvýšena u střevních infekcí, celiakie, cystické fibrózy, neoplazií nebo polypů a při užívání nesteroidních antiflogistik. U pacientů s IBD nejsme schopni rozlišit CD a UC nebo postižení tenkého či tlustého střeva jen na základě hladin FC [15], i když některé studie předpokládají vyšší hladiny FC u pacientů s UC způsobené přítomností hlenu a krve ve stolici [42,46].

Souhrn: FC je senzitivním neinvazivním biomarkerem k odlišení IBD od IBS. Jeho používání vede k optimalizaci indikace endoskopického vyšetření.

Jak používat FC ve sledování pacientů s IBD?

Pacienti s IBD se liší průběhem choroby, někteří mají chronicky aktivní onemocnění, jiní trpí opakovanými relapsy, ale jsou i pacienti v dlouhodobé remisi. Avšak většina pacientů v klinické remisi má určitý stupeň reziduálního slizničního zánětu [60]. V monitorování aktivity IBD v denní praxi je gastroenterology považováno hodnocení FC (74 %) za relevantnější v rozhodování o terapeutickém postupu než vyhodnocení klinické aktivity onemocnění (70 %), endoskopické aktivity (24 %) nebo laboratorních parametrů (6 %) [61]. V posledních letech je FC stále významněji používán jako důležitý biomarker střevního zánětu a informací o jeho využití v monitorování aktivity onemocnění přibývá [62–65]. Nicméně dosud nebyla publikována kontrolovaná randomizovaná studie, která by porovnávala terapeutický přístup založený na FC a bez použití FC, proto nelze jednoznačně potvrdit, že se s hodnocením FC kvalita péče o pacienty s IBD zlepšuje.

Níže je zmíněno několik studií, které v průběhu léčby pacientů s IBD sledovaly i hladinu FC. V průběhu indukční léčby pomocí výlučné enterální výživy se hladina FC snižovala a byla nalezena asociace mezi všemi markery zánětu, klinickými i systémovými, a FC [66]. Existuje několik studií zobrazujících změny v hladinách FC u pacientů léčených anti-TNF-α preparáty [62–65]. V jedné prospektivní studii dosáhlo 58 % dospělých pacientů s UC léčených infliximabem (IFX) v indukčním režimu kompletní endoskopické remise a současně poklesu FC < 50 µg/ g nebo alespoň o 80 % výchozí hodnoty [63]. Významný pokles FC byl doprovázen úplným MH u 1/ 3 dětí léčených IFX v období dvou týdnů od zahájení terapie [62]. Jiné studie zaměřené na predikci dlouhodobé remise ukázaly, že hladiny FC mezi druhým a šestým týdnem odrážejí dlouhodobou prognózu léčby IFX [67,68].

U dospělých IBD pacientů v remisi byly v průběhu 12 měsíců sledování nalezeny významné rozdíly v hladinách FC mezi relabující skupinou pacientů a pacienty bez relapsu, navíc u UC byl FC silnějším prediktorem klinického relapsu než u pacientů s CD [69,70]. Gisbert et al [71] prezentovali studii zahrnující 163 IBD pacientů s remisí trvající alespoň šest měsíců a prokázali 69% senzitivitu a 69% specificitu FC (cut-off hladina > 150 µg/ g) v predikci relapsu v průběhu jednoho roku pravidelného sledování. Metaanalýza šesti prospektivních studií s celkem 672 pacienty s IBD prokázala senzitivitu a specificitu FC 78 % (95% CI 72–83) a 73 % (95% CI 68–77) u pacientů s klinicky klidným IBD v predikci relapsu do jednoho roku (cut-off hladina > 150 µg/ g) [72]. Ve srovnání s pacienty bez relapsu měli relabující 3× vyšší předpoklad zvýšené hladiny FC (positive likelihood ratio 2,81). Pro pacienty s normální hodnotou FC (< cut-off) byla pravděpodobnost relapsu 31 % dle negative likelihood ratio. Některé studie byly také cílené na detekci relapsu u pacientů léčených bio­logickými preparáty [73–75]. Laharie et al [73] prospektivně sledovali 65 dospělých pacientů s aktivní luminální CD, kterým byl podáván IFX v indukčním režimu, po navození remise byla ponechána udržovací imunosupresivní léčba v monoterapii. Ve 14. týdnu studie byla zjištěna senzitivita 61 % a specificita 48 % FC (cut-off hladina > 130 µg/ g) v predikci relapsu v průběhu jednoho roku léčby. Navíc se zdá, že zvýšené hladiny FC po ukončení terapie IFX predikují hrozící relaps u pacientů s CD jako např. ve studii STORI [74], kde hladina FC > 300 µg/ g v době zařazení do studie byla nezávislým faktorem asociovaným s relapsem onemocnění do 4–6 týdnů od jeho vzestupu. Další studie prezentovala 52 IBD pacientů v hluboké remisi (FC < 100 µg/ g) po ukončení anti-TNF-α biologické léčby. V průběhu sledování zrelabovalo 31 % pacientů a ukázalo se, že jejich hladina FC byla konstantně zvýšena s mediánem 94 dnů před klinickým relapsem [76]. Zajímavá studie ukazuje sérii měření FC u pacientů s UC v klinické remisi na udržovací léčbě IFX se zjištěním, že pacienti, kteří zrelabovali, měli zvýšenou hladinu FC > 300 µg/ g již tři měsíce před relapsem [77].

V pediatrické populaci jsou data o používání FC v průběhu léčby IBD pacientů nedostatečná [37,78–80]. Sipponen et al [80] publikovali studii zahrnující 72 dětí s kolickou formou IBD v klinické remisi. V průběhu jednoho roku sledování došlo k relapsu v 35 % a pozitivní prediktivní hodnota FC (cut-off < 100 µg/ g) byla 0,39 a negativní prediktivní hodnota byla 0,75. Souhrnem lze říci, že když hladina FC zůstane v průběhu léčby nízká, je vysoká pravděpodobnost udržení klinické remise v následujícím roce.

I přesto, že je FC užitečným ukazatelem MH a byl použitý v monitorování odpovědi na léčbu IBD v klinické praxi i v několika studiích vč. klinického testování léčiv [42,67,81,82], doporučují členové pediatrického výboru ECCO v designu budoucích studií použít FC jen jako sekundární výstup vzhledem k jeho vysoké variabilitě vedoucí k nízké přesnosti a nedostatečně definovanému cut-off [83,84]. Při sledování IBD pacientů značí hladiny FC < 50–100 µg/ g s vysokou pravděpodobností MH. Na druhé straně vyšší hodnoty FC se stěží interpretují z důvodu velkého rozptylu hodnot [51,85]. Proto je důležité posuzovat nejenom aktuální hladiny FC, ale také trend vývoje v průběhu léčby. K zodpovězení těchto otázek bude třeba studií využívajících sériová měření FC při odpovědi na léčbu IBD a dokud nebudou k dispozici výsledky více takto zaměřených studií, nedoporučuje se u těchto pacientů eskalovat léčbu pouze na základě hladin FC. Jak již bylo zmíněno, tyto otázky by zodpověděla kontrolovaná randomizovaná studie porovnávající management bez použití FC a s použitím FC. Provedení takovéto studie komplikuje fakt, že je sporné, zda je v současné době etické řídit léčbu zcela bez použití FC.

Souhrn: Koncentrace FC < 150 μg/ g je známkou remise s nízkým rizikem relapsu u pacientů s IBD. Sledování vývoje hladin FC ukazuje jeho prediktivní význam pro dosažení terapeutického cíle, ale chybí intervenční studie k potvrzení užitečnosti FC v dlouhodobém sledování a v současnosti se nedoporučuje eskalovat terapii jen na základě hladin FC.

Závěr

Měření FC se ukázalo být vhodné k odlišení střevního onemocnění od funkčních poruch, zejména IBD od IBS. FC není specifický biomarker pro IBD a může být zvýšený za různých podmínek vedoucích k přestupu neutrofilů přes stěnu střeva do střevního lumen. FC se pro svou vysokou negativní prediktivní hodnotu hodí pro identifikaci symptomatických pacientů, u kterých je třeba provést endoskopické vyšetření pro podezření na IBD. FC také těsně koreluje s aktivitou onemocnění, a to jak u CD, tak i UC, a to přesněji než parametry zánětu v séru nebo klinické indexy u CD. FC proto umožňuje neinvazivní sledování aktivity onemocnění. Omezením při použití FC je složitá interpretace výsledků a nejednota v cut-off hodnotách. Pokud tedy nemáme k dispozici výsledky studie užívající stejný test, pak je rozumné řídit se doporučenými limity výrobce testu [39,57,86–89]. Další limitací je velká biologická variabilita, a to především u pacientů s aktivním onemocněním. Přes zmíněná omezení je v současné gastroenterologii, a především v péči o pacienty s IBD role kalprotektinu nezastupitelná.

Vznik publikace byl podpořen Grantovou agenturou UK v Praze, projekt číslo: 136215 a 246216 a Ministerstvem zdravotnictví ČR pro koncepční rozvoj výzkumných organizací 00064203 (FN Motol, Praha, ČR).

Autoři deklarují, že v souvislosti s předmětem studie nemají žádné komerční zájmy.

Redakční rada potvrzuje, že rukopis práce splnil ICMJE kritéria pro publikace zasílané do biomedicínských časopisů.

Doručeno: 20. 10. 2016

Přijato: 29. 11. 2016

MU Dr. Ivana Čopová

Pediatrická klinika

2. LF UK a FN Motol

V Úvalu 84

150 06 Praha 5

ivana.copova@fnmotol.cz