Біохімічні маркери гострої ішемії кишечника: можливості та обмеження

Анотація

Вступ

Хоча гостра ішемія кишечника є відносно рідкісною надзвичайною ситуацією на животі, цей стан може бути пов'язаний з високою захворюваністю та смертністю через неадекватний артеріальний або венозний кровотік, що виникає в результаті емболії, тромбозу або неоклюзійного стану з низьким потоком у спланхнічному кровообігу (1) . Гостра ішемія кишечника може вражати тонкий або товстий кишечник і зазвичай проявляється раптовими сильними неспецифічними болями в животі (1). Смертність зазвичай коливається в межах 60–80% залежно від етіології, віку та затримки діагностики (2,3).

Загалом, цей стан становить менше 1% усіх гострих госпіталізацій у відділення невідкладної допомоги, але швидка діагностика та терапевтичне управління є необхідними для адекватного відновлення кровотоку та запобігання некрозу кишечника аж до смерті пацієнта (4). Патофізіологія складна і багатогранна. Гостра судинна недостатність кишечника призводить до активації ренін-ангіотензину, симпатичної стимуляції, спазму судин і, отже, гіпоксії (5). Ці події можуть спричинити загибель клітин внаслідок апоптозу з подальшою клітинною десквамацією слизових оболонок кишкових ворсинок (5,6). Порушення епітеліального бар'єру також сприяє контакту з мікроорганізмами або ендотоксинами, що призводить до розвитку запального стану. Постійність ішемії може призвести до розвитку трансмурального інфаркту до незворотних пошкоджень та некрозів, перфорації кишечника та викиду бактерій та токсинів у системний кровообіг (6).

Біомаркери гіпоксії та окисного стресу

Найбільш цікаві з клінічної точки зору окислювальні стресові біомаркери виявляються справді лактатом, IMA та α-GST. Молочна кислота переважно утворюється з пірувату та метаболізується до нього завдяки лактатдегідрогеназі (ЛДГ). Ця сполука присутня в природі у двох окремих ізомерах. L-лактат є кінцевим продуктом анаеробного гліколізу, тоді як D-лактат в основному генерується метаболізмом кишкових бактерій. Оскільки клітини ссавців містять лише L-LDH, ізомер, синтезований ендогенно у людини, є майже виключно L-лактатом, який значно збільшується під час гіпоперфузії тканин та клітинної гіпоксії (14).

Кілька клінічних досліджень повідомили про підвищення рівня L-лактату в крові у переважної більшості пацієнтів з гострою мезентеріальною ішемією (12,15). Більш конкретно, Janda et al. (16) показали 10-кратне збільшення молочної кислоти у пацієнтів, у яких розвинулася післяопераційна оклюзія кишкових артерій. Експериментальні дослідження також підтвердили, що лактат крові значно зростає після мезентеріальної ішемії (17). Айдін та ін. також спостерігали, що середні значення L-лактату почали зростати через 4 години після мезентеріальної ішемії, індукованої лігуванням верхньої брижової артерії у щурів, і це збільшення тривало до 6-ї години (18). Незалежно від цієї багатообіцяючої знахідки, L-лактат залишається погано специфічним біомаркером ішемії кишечника, оскільки його показники в крові мають тенденцію до збільшення при багатьох інших кишкових та некишкових захворюваннях, таких як перфорація шлунка, панкреатит, перфорований апендицит, діабетичний кето-ацидоз та злоякісність (19,20).

D-лактат зазвичай виробляється в дуже низьких концентраціях у людини. Невелика кількість D-лактату, який зазвичай присутній у крові, в основному походить від клітинного виробництва, на думку шляху метилгліоксалю, або від прийому в їжу продуктів, що містять D-лактат, таких як йогурти, квашені вершки та сир (і, в меншій мірі, помідори, яблуко, пиво та вино) (21). Оскільки деякі види бактерій по суті містять як L-, так і D-ферменти, а тому мають здатність генерувати продукцію D-лактату, бактерії, які зазвичай мешкають у товстій кишці, є, можливо, джерелом D-лактату (22). З іншого боку, зміна цілісності слизової внаслідок ішемії кишечника може бути розумною причиною підвищення концентрації D-лактату в крові. У мета-аналізі Treskes et al. (10), включаючи шість досліджень, об’єднана чутливість та специфічність D-лактату для діагностики гострої мезентеріальної ішемії становила 0,72 (95% ДІ: 0,59–0,82) та 0,74 (95% ДІ: 0,69–0,79) відповідно. Тим не менше, включені дослідження характеризувались великою неоднорідністю відбору пацієнтів, методів, що використовуються для вимірювання D-лактату та строків забору крові (10).

Хоча D-лактат, таким чином, здається ефективнішим, ніж L-лактат, через його виключно кишкове джерело, результати, отримані в різних дослідженнях, в основному суперечливі (23). Слід зазначити, що підвищені показники D-лактату спостерігались у пацієнтів із синдромом короткої кишки або операцією шунтування по еюноїлеальному шунтуванню, а також у осіб із високим споживанням вуглеводів, зниженою рухливістю товстої кишки або у тих, хто використовує пробіотики (20).

α-GST - ще один біомаркер окисного стресу, потенційно корисний для діагностики ішемії кишечника (35-37). У недавньому мета-аналізі Treskes та співавт., Включаючи 3 дослідження, об'єднана чутливість та специфічність діагностики гострої ішемії кишечника становили 0,68 (95% ДІ: 0,54-0,80) та 0,84 (95% ДІ: 0,75-0,91) (10 ). Також можна отримати відносно задовільну область під кривою (AUC) (тобто 0,88 ± 0,05). Оскільки α-GST бере участь у внутрішньоклітинній детоксикації, яка присутня як в кишковому, так і в клітинах печінки, значення цього ферменту часто зростають також у пацієнтів з ішемією печінки (38), тим самим потенційно знижуючи діагностичну специфічність гострої ішемії кишечника. Більше того, активність α-GST поки що можна виміряти лише за допомогою наборів ІФА, які характеризуються відносно тривалим часом повороту і, отже, в основному непридатні для термінової діагностики.

Запальні та/або біомаркери інфекції

З метою узагальнення даних, опублікованих у різних дослідженнях, три мета-аналізи включали D-димер для оцінки ефективності біомаркерів при ішемії кишечника. У мета-аналізі, що включав лише 3 дослідження, D-димер характеризувався OR AUC 5,77 та 0,53 відповідно (7). Однак ця діагностична ефективність була нижчою порівняно з D-лактатом (OR, 10,75; AUC, 0,86 відповідно), глутатіон S-трансферазою (OR, 8,82; AUC, 0,87 відповідно) та I-FABP (OR, 7,62; AUC, 0,78 відповідно). У цій самій статті об'єднана чутливість та специфічність D-димеру становили 0,89 (95% ДІ: 0,77-0,96) та 0,40 (95% ДІ: 0,33-0,47) (7).

Кудник та ін. провів ще один мета-аналіз, що включав 5 статей, і розрахував об'єднану чутливість і специфічність D-димеру 0,96 (95% ДІ: 0,89-0,99) та 0,40 (95% ДІ: 0,33-0,47) (58). Зовсім недавно Sun et al. провів мета-аналіз, що включав 12 досліджень, опублікованих у період між 2004–2016 роками, у загальній складності 1300 пацієнтів із підозрою на гостру ішемію кишечника (59). Встановлено, що AUC D-димеру для діагностики гострої ішемії кишечника дорівнює 0,81 (95% ДІ: 0,78-0,84), тоді як сукупна чутливість та специфічність становлять 0,94 (95% ДІ: 0,87-0,97) та 0,50 (95% ДІ: 0,40–0,61) відповідно. Як чітко показано результатами цих трьох мета-аналізів, діагностична специфічність D-димеру залишається дуже скромною, як правило, становить від 0,40 до 0,50. Тому найчастіше цей біомаркер використовується для виключення гострої ішемії кишечника, а не для остаточного діагнозу (7,60).

Біомаркери пошкодження та дисфункції стінок кишечника

Цитрулін (C6H13N3O3), який спочатку можна було ідентифікувати та виділити з соку кавуна (Citrullus vulgaris) (61), є непротеїногенною амінокислотою, синтезованою з глутаміну ентероцитами тонкої кишки та є попередником для de novo синтезу аргінін. Після вивільнення з ентероцитів у портальну циркуляцію цитрулін досягає системного кровообігу і метаболізується нирками, де перетворюється в аргінін, а потім вивільняється в плазму (62). Отже, плазмові значення цитруліну здебільшого залежать від синтезу кишечника та ниркового метаболізму і корелюють з масою ентероцитів (63,64). Таким чином, можна передбачити, що всі клінічні стани, що характеризуються зменшенням маси ентероцитів (наприклад, синдром короткої кишки, захворювання атрофії ворсин, хвороба Крона, гостра ентеропатія слизової оболонки та протипухлинне лікування), будуть пов’язані зі зниженням концентрації цитруліну в плазмі крові (65). І навпаки, значення цього біомаркеру в плазмі збільшуються паралельно із порушенням функції нирок (66).

Період напіввиведення цитруліну становить приблизно 3 години, і його концентрація суттєво не залежить від стану харчування чи запальних станів (65,67). Якмаз та ін. нещодавно провів експериментальне дослідження на 21 щурах-альбіносах Wistar, розділених на три групи (контрольна група, група короткочасної ішемії та група тривалої ішемії), і повідомив, що показники цитруліну в плазмі крові значно зменшились у групах короткочасної та тривалої ішемії порівняно з контролем щурів (Р = 0,002), тоді як зменшення також було більшим при тривалій ішемії порівняно з короткочасною ішемією (Р = 0,011) (68). Кулу та ін. вивчив 48 пацієнтів з гострими абдомінальними симптомами (69) і повідомив, що у пацієнтів з гострою мезентеріальною ішемією (n = 23) значення цитруліну нижчі, ніж у інших гострих абдомінальних станах. Незважаючи на обнадійливі докази, які були опубліковані, проте будуть потрібні інші дослідження для повної оцінки діагностичної точності цитруліну в умовах гострої ішемії кишечника.

Таблиця 1

Досліджувані біомаркери Найкращі біомаркери

Evennett та ін. (7) (N = 17)
D-лактат [8]	D-лактат:
α-GST [3]	Se: 0,82
I-FABP [3]	Sp: 0,48
D-димер [3]	D-димер:
	Se: 0,89
	Sp: 0,40
Кудник та ін. (58) (N = 17)
L-лактат [4]	L-лактат:
α-GST [3]	Se: 0,86
I-FABP [2]	Sp: 0,44
D-димер [5]	D-димер:
	Se: 0,96
	Sp: 0,40
Трескес та ін. (10) (N = 19)
D-лактат [3]	IMA:
α-GST [3]	Se: 0,95
I-FABP (комплект Uden) [4]	Sp: 0,86
I-FABP (набір в Осаці) [6]	I-FABP (комплект Uden):
IMA [2]	Se: 0,79
Цитрулін [1]	Sp: 0,91

α-GST, α-глутатіон S-трансфераза; ALP, лужна фосфатаза печінки; I-FABP, кишковий білок, що зв’язує жирні кислоти; IMA, модифікований ішемією альбумін; Se, чутливість; Sp, специфіка.

Серед різних тестів D-лактат, IMA та I-FABP є, мабуть, найбільш перспективними, оскільки вони характеризуються оптимальною чутливістю та відносно прийнятною специфічністю, ранньою кінетикою, і їх можна виміряти за допомогою аналізів, придатних для швидкої діагностики. Проте будуть потрібні додаткові дослідження, щоб оцінити, чи незабаром будь-який із цих трьох біомаркерів буде готовий до введення в звичайну клінічну практику.