Определение фекального кальпротектина

Кальпротектин в стуле (фекальный кальпротектин) - это небольшой связывающий кальций белок, состоящий из двух тяжелых и двух легких полипептидных цепей, с молекулярным весом 36 kDa, содержащий в своем составе ионы кальция и цинка и обладающий бактериостатическим и фунгицидным действием in vitro. Он присутствует в больших количествах в нейтрофилах, в которых составляет до 60% цитозольной фракции, а также в цитоплазме моноцитов и макрофагов. Впервые был обнаружен недавно (Fagerhol et al., 1980). Кальпротектин является продуктом нейтрофильных гранулоцитов, обнаружение которых в кале указывает на воспаление в стенке кишки. К числу таких белков относят  лактоферрин, лизоцим, эластазу, миелопероксидазу и кальпротектин. Среди них лактоферрин и кальпротектин наиболее стабильны и медленно разлагаются протеазами микроорганизмов, что позволяет исследовать их концентрации. Благодаря этому их относят к биомаркерам «фекального воспаления».

Кальпротектин стабилен в кале свыше 7 дней при комнатной температуре и равномерно распределен в нем. При активном воспалительном заболевании кишечника наблюдается повышенная миграция лейкоцитов из сосудов в воспаленную слизистую кишки. Благодаря выходу лейкоцитов в просвет  кишки, провоспалительные белки, такие как кальпротектин, могут быть измерены в кале.

Концентрация кальпротектина в кале прямо пропорциональна интенсивности нейтрофильного инфильтрата в слизистой кишки. Было установлено, что концентрация кальпротектина коррелирует с признаками активности как при неспецифическом язвенном колите (НЯК), так и при болезни Крона (БК). Повышенное количество кальпротектина в плазме может быть найдено при хронических воспалительных заболеваниях,  таких как РА, ювенильный идиопатический артрит, воспалительные заболевания кишечника, рассеянный склероз, системный фиброз и СКВ. При этих заболеваниях сывороточный кальпротектин коррелировал с активностью болезни и лабораторными показателями воспаления, такими как СРБ и СОЭ. Синтез кальпротектина в кале отражает приток нейтрофилов в просвет кишки, что подтверждается высокой корреляцией между концентрацией фекального кальпротектина и экскрецией гранулоцитов, меченных индием-111. Кровотечение из стенки кишки незначительно отражается на концентрации кальпротектина в стуле и увеличивает его концентрацию не более чем на 10 мкг/г. Повышение концентрации фекального кальпротектина более 120 мкг/г отмечается более чем у 90% больных с воспалительными заболеваниями кишечника на этапе первичной диагностики.

Для детекции уровня кальпротектина мы используем наиболее точный метод компании Bulmann, основанный на паре моноклональных антител к различным частям молекулы S100 кальпротектинового белка.

Выявление фекального кальпротектина позволяет дифференцировать больных с синдромом раздраженной толстой кишки от органических причин поражения ЖКТ. Умеренно повышенные значения кальпротектина отмечаются при поражениях слизистой (целиакии, лактазной недостаточности, аутоиммунного гастрита), значительно повышенные концентрации отмечаются при ВЗК, бактериальных инфекциях ЖКТ, дивертикулах и онкологических заболеваниях, постоянном приеме нестероидных противовоспалительных средств (НПВС). Концентрация фекального кальпротектина выше у новорожденных и детей до 1 года и  превышает 500 мкг/г, поэтому определение кальпротектина следует использовать с осторожностью у детей моложе 4 лет.

Повышенные концентрации фекального кальпротектина (тест 01.02.15.550) отмечаются более чем у 95% больных с воспалительными заболеваниями кишечника. Концентрация фекального кальпротектина в стуле коррелирует с гистологической и эндоскопической активностью заболевания (Schoepfer M. et al., 2010).

Фекальный кальпротектин является простым, неинвазивным и чувствительным маркером активности заболевания и ответа на терапию у тех пациентов, у которых имеется подтвержденный диагноз воспалительных заболеваний кишки. Преимуществом исследования фекального кальпротектина при болезни Крона является то, что повышенные концентрации могут отражать сегментарные поражение тонкой кишки, которая недоступна для эндоскопического и гистологического исследования. Сохраняющиеся повышенные уровни фекального кальпротектина могут указывать на неэффективность терапии, кроме того, повышение содержания кальпротектина отмечается при приближающемся обострении заболевания (Tibble J.A., 2000).

В связи с низкой специфичностью фекальный кальпротектин не может заменить инструментальные методы диагностики болезни Крона. Гистологическое исследование является «золотым стандартом» диагностики, и комбинация эндоскопических и визуализационных методов позволяет уточнить объем и распределение поражения кишки. В определенной степени исследование фекального кальпротектина в сочетании с реакцией стула на скрытую кровь и специфическими жалобами  позволяет отобрать пациентов для проведения колоноскопии (van Rheine, 2010). Преимуществом исследования фекального кальпротектина при болезни Крона является то, что повышенные концентрации могут отражать сегментарные поражение тонкой кишки, которая недоступна для эндоскопического и гистологического исследования. Поскольку концентрация фекального кальпротектина в стуле непосредственно коррелирует с гистологической и эндоскопической активностью заболевания, стойко повышенные уровни фекального кальпротектина могут указывать на неэффективность терапии, кроме того, повышение содержания кальпротектина в динамике отмечается при приближающемся обострении заболевания.

Фекальный кальпротектин при НПВС-энтеропатии

Частой причиной воспаления тонкого кишечника является хронический прием нестероидных противовопалительных средств (НПВС). Это состояние, известное как НПВС-энтеропатия, трудно установить, поскольку оно не дает ярких симптомов со стороны ЖКТ.  Диагноз главным образом базируется на суррогатных маркерах воспаления в стуле, таких как кальпротектин и гемоглобин в стуле. Поскольку маркеры воспаления ЖКТ в стуле пока используются ограниченно, и точная природа этого воспаления неизвестна. 

Определение кальпротектина у 50 волонтеров, которые получали 75 мг диклофенака в день (с омепразолом по 20 мг дважды в день для гастропротекции) в течение двух недель, позволило установить признаки НПВС-энтеропатии у 30 обследованных субъектов (75%), проявляющуюся повышенной концентрацией кальпротектина. Капсульная энтероскопия установила появление новой патологии  у 27 субъектов (68%). Наиболее общими были надрывы слизистой у 16 (40%), петехии и красные пятна у 13 (33%), участки оголенной слизистой  у 8 (20%) и кровь в просвете кишки без видимого источника у 3 (8%). 15 из 27 субъектов имели более чем один вид поражений. Это исследование обнаружило как биохимические, так и прямые макроскопические доказательства поражения тонкого кишечника у  68%-75% волонтеров после 2 недель приема медленно высвобождаемой формы диклофенака.

Определение кальпротектина  у 50 волонтеров, которые получали 75 мг диклофенака в день (с омепразолом по 20 мг дважды в день для гастропротекции) в течение двух недель, позволили установить у 30 субъектов (75%) повышенную концентрацию кальпротектина. В аналогичном по дизайну исследовании использовали ибупрофен 800 мг х3 раза против целекоксиба 200 мг х 2 раза в день 2 недели. Число надрывов для ибупрофена 0.7/25.9% и 0.2/6.4% для целекоксиба  и  0.1/7.1% для плацебо (P< 0.001). Среднее увеличение фекального кальпротектина было выше у субъектов, получавших ибупрофен, по сравнению с целекоксибом (P< 0.001), но без корреляции между надрывами и кальпротектином.

Фекальный кальпротектин для диагностики колоректального рака

Кальпротектин в кале представляется более чувствительным предсказателем желудочно-кишечного рака, чем скрытая кровь, но его специфичность может быть ниже, поскольку он также выявляет значительно количество воспалительных заболеваний ЖКТ. Для оценки возможности использования кальпротектина в онкодиагностке был проведен ряд исследований.

Так в  исследовании по методу  случай–контроль у 100 больных с опухолями (50 больных с колоректальным  раком и 50 пациентов с раком желудка) в течение 1 - 2 недель после последней эндоскопии/колоноскопии были собраны образцы кала для количественного исследования методом ИФА на содержание кальпротектина. Оптимальной точкой отсчета для фекального кальпротектина было принято значение ≥75.8 мкг/г для различения колоректального рака от контроля с чувствительностью и специфичностью  80% и 84% соответственно. Результаты показали, что кальпротектин в кале может быть полезным и неинвазивным биомаркером  для различения колоректального рака от доброкачественных изменений. Однако из-за низкой чувствительности и специфичности этот биомаркер не может помочь врачу различить рак желудка от других причин воспаления.

Тестировали комбинацию FOB-теста на скрытую кровь с кальпротектином у 280 больных. 47 имели колоректальный рак и 85 - 1 или 2 аденомы при колоноскопии. Для обнаружения колоректального рака FOB-тест имел наивысшую специфичность и позитивное предсказательное значение (0.89 и 0.53). Кальпротектин показал чувствительность (0.93), но низкую специфичность (0.39), что говорит о целесообразности совместного использования обоих маркеров. Уровни кальпротектина были повышены при воспалении и раке, но бесполезны для дифференциации между этими двумя заболеваниями. В то же время, кальпротектин не был повышен при полипах кишечника или аденоматозе.

В другом исследовании 144 пациента с симптомами заболевания толстой кишки были направлены на колоноскопию и сдали тест кала на кальпротектин (контрольная группа – 56, дивертикулез – 18, колоректальная аденома - 29, колоректальная карцинома - 8, активные воспалительные заболевания кишечника - 18, кишечные инфекции – 11). По сравнению с  контрольной группой (среднее - 25.8 мкг/г) уровень кальпротектина был значительно повышен при аденоме  (66.3 мкг/г), колоректальном раке (164 мкг/г), инфекции кишечника (306 мкг/г) и активной воспалительной болезни кишечника (797 мкг/г). Адекватная диагностическая точность могла быть найдена для активной  воспалительной болезни кишки  с чувствительностью, специфичностью и зоной под кривой (AUC) 100%, 79%, и 0.955 (ИФА) против  89%, 80%, и 0.896 (быстрый тест). Сходные результаты были получены для  колоректального рака  (100%, 79%, 0.922 против 100%, 80%, 0.948), в то время как аденома обнаружила низкие показатели чувствительности, специфичности и AUC составил 55%, 79%, и 0.686 против  52%, 80%, и 0.666 для фекального кальпротектина.

Если повышенный уровень кальпротектина отражает значительный дефект слизистой и предрасположенности к неоплазии, то присоединение такого теста к скрытой крови не может не представлять интереса. Добавление теста скрытой крови может повысить специфичность обследования для кальпротектина.

Недостаток чувствительности остается проблемой для тестирования скрытой крови в кале. Идея исследования состояла в том, чтобы изучить совместное использование фекальной скрытой крови и фекального кальпротектина. Для этого были изучены 62 больных с колоректальным раком и 233 пациента, направленных на колоноскопию по разным причинам. Пределы нормального кальпротектина (0.5–10.5 mg/l) были определены у 96 здоровых лиц.

Медиана концентрации фекального кальпротектина у 62 больных с колоректальной карциномой  (101 mg/l, 95% confidence interval (CI) 57–133) отклонялись значительно от нормальных значений (2.3 mg/l, 95% CI 1.6–5.0) с  90% больных, имеющих повышенный уровень (норма<10 mg/l), в то время, как только 36/62 (58%) имели позитивную реакцию на скрытую кровь в кале.  Не было значительного различия в уровне фекального кальпротектина, когда определяли локализацию опухоли по стадиям Duke. Процент позитивности скрытой крови был значительно выше при Dukes’ стадиях  C и D рака сравнительно с  Dukes’ A и  B. В группе колоноскопии у 29 больных с аденоматозными полипами фекальный кальпротектин равнялся в среднем 12 mg/l (95% CI2.9–32). Чувствительность для обнаружения аденоматозного полипа была  55%, используя метод определения кальпротектина, и 10%, используя тестирование скрытой крови.  В целом,  чувствительность и специфичность  кальпротектина для колоректального рака и аденоматозного полипа как комбинированной группы была 79% и 72%, соответственно сравнительно с чувствительностью и специфичностью скрытой крови 43% и 92% (72).

Факты о фекальном кальпротектине

• У детей до 1 года концентрации кальпротектина >500 мкг/г, до 4 лет в норме концентрация ФКП <100 мкг/г (Canani et al., 2004);

• На результаты анализа могут влиять препараты/БАДы богатые кальцием, магнием и цинком, а также слабительные средства;

• Кальпротектин повышен при пищевой аллергии, например к коровьему молоку (Carroccio et al., 2011), муковисцидозе (Lee J.M/ et al., 2012), дивертикулите (Tursi A. et al., 2012), 20% пациентов с ожирением;

• Кальпротектин повышен при аденовирусных, ротовирусных, норовирусных диареях, а также сальмонелезе и кампилобактерной инфекции (Chen C.C., 2012);

• Кальпротектин повышен 117(2-306) мкг/г при целиакии (Balamtekın et al., 2012), безглютеновая диета приводит к нормализации концентраций;

• Совместно с анализом кала на скрытую кровь позволяет определить показания к фиброколоноскопии.

Референсные значения:

• в норме концентрация фекального кальпротектина менее 50 мкг/г стула, 

• 50-120 мкг/г –  умеренное повышение, что требует наблюдения в динамике, 

• более 120 мкг/г – воспалительные заболевания кишечника.

Интерпретация:

• Увеличение концентраций возможно при следующих состояниях:

• Болезнь Крона и неспецифический язвенный колит;

• Бактериальные инфекции желудочнокишечного тракта;

• Дивертикулы и онкологических заболеваниях;

• Прием нестероидных противовоспалительных средств;

• Умеренное повышение концентрации фекального кальпротектина возможно при воспалительных поражениях слизистой ЖКТ: целиакии, аутоиммунном гастрите, полипозе и др.

• Концентрация кальпротектина в пределах нормальных значений позволяет исключить воспалительную патологию кишечника.

Связанные статьи: