Ролята на фекален калпротектин в педиатрията

Калпротектин е 36-kDa, свързващ калций и цинк протеин в човешки неутрофили, моноцити и макрофаги. Представлява хетеродимер на два протеина (S100A8 и S100A9), свързващи калция, а името произлиза както от неговите калциеви свързващи свойства (кал), така и от антимикробната му активност (защита) in vitro. Изолиран е за първи път от човешки гранулоцити през 1980 г. от Fagerhol[1].

Калпротектин представлява между 30-60% от неутрофилните цитозолни протеини. Освобождава се от активирани неутрофили по време на възпалителен процес в резултат от взаимодействие на активирани моноцити с ендотелните клетки чрез проинфламаторни хемокини и стимулация на екстравазацията на левкоцити до мястото на възпалението, както и при увреждане или смърт на неутрофили. В по-малко количество се съдържа и в моноцитите, макрофагите, в тъканните еозинофили на илеума и епителните клетки. Той е относително устойчив на ензимно разграждане и се запазва за достатъчно дълъг период от време в изпражненията, което е в основата на клиничните му ползи. Калпротектин добре корелира с неутрофилна инфилтрация на чревната лигавица и в лумена на червата и е отличителен белег на възпалителна патология на храносмилателната система (Фиг. 1)[2].

фигура1: Трансепителна миграция на неутрофили през възпалената чревна лигавица, последвано от разрушаване на клетките и освобождаване на калпротектин в чревния лумен и отделянето му с изпражненията

Калпротектин е в състояние да свързва калциеви, цинкови и манганови йони. Тъй като тези елементи са от жизненоважно значение за бактериалния растеж, техните хелати от калпротектин допринасят за промяната на чревната микробиота като оказват антимикробен и антимикотичен ефект. Чрез секве­стирането на цинкови йони (Zn2+), калпротектин е в състояние да инхибира много цинкозависими ензими като матрична металопротеаза, предизвиквайки антипролиферативен ефект както и апоптоза в нормални, така и в трансформирани човешки и животински клетки. Тези свойства предполагат ключова роля на калпротектина при възпалителни процеси, повлиявайки оцеляването и растежа на клетките. Макар че калпротектин може да бъде изолиран и измерван в множество телесни течности, включително плазма, ури­на, цереброспинална течност, си­новиална течност и плеврална теч­ност, фекалните му концентрации са маркер за лигавичното чревно въз­паление. Повишен фекален кал­про­тектин се описва у деца при раз­лични болестни състояния като болест на Крон, улцерозен колит, муковисцидоза, целиакия, ревматоиден артрит, бактериални чревни инфекции, некротизиращ ентероколит, рак на стомаха.

Количественото измерване на калпротектин в изпражненията е полезен, лесен и неинвазивен метод и един от основните маркери за чревно възпаление. Въпреки това малко се знае за нивата му в здрави субекти и особено деца, както и съществуват противоречиви данни за чувствителност и специфичност, отчетени при различни условия.

Фекалният калпротектин може да бъде измерен чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA). Про­бите на изпражненията са стабилни на стайна температура за период от една седмица. Съществува добра корелация на резултатите на проба от еднократно изхождане и тези, получени от 24-часа събрани изпражнения. Условията за съхранение, препоръчани от различните производители, варират от съхранение при стайна температура за 2-3 дни, съхранение на пробите в хладилник (4˚C) за 5-7 дни или замразени (-20˚C), ако не се осъществи бърз анализ. Концентрацията на фекален калпротектин може да бъде фалшиво повишен у кърмачета при събиране на изпражнения от памперс, поради настъпилата абсорбция на вода в памперса.

Прилагането на различни очистителни средства също водят до фал­шиви резултати, както и наличие на кръв в изпражненията не от възпаление на чревната лигавица, а попаднала при кървене от анални фисури, хемороиди, менструация. Експертите на ESPGHAN препоръчват да не се определя фекален калпротектин при редки или воднисти изпражнения, никога при подготовка за долна ендоскопия, както и при съхранение повече от три дни на стайна температура[3].

Средната концентрация на фекален калпротектин при здрави възрастни е <50 mg/g. Въз основа на използване на тестове на различни производители се отчита известна вариабилност на стойностите в здравата популация. Нивата на фекален калпротектин се влияят от редица фактори като пол, възраст, диета, микробиота и някои лекарства, поради което стойностите изискват внимателна интерпретация. Децата на възраст от 1 до 18 месеца имат по-високи нива от възрастни ин­дивиди и показват намаляването му с нарастване на възраст­та.

Относително по-ниски са във възрастта 16-18 месеца, но все пак са по-високи от тези над 4 години. В проучване на Feng и сътрудници, обхващащо 315 деца, разделени на няколко възрастови групи: 1-3 месеца, 3-6 месеца, 6-9 месеца, 9-12 месеца и 12-18 месеца, се отчита следната концентрация на фекален калпротектин в съответните възрастови групи: в първата група 375.2 μg/g, 217.9 μg/g във втората, 127.7 μg/g в трета, 96.1 μg/g и 104.2 μg/g съответно в трета и четвърта. Установена е значите­лна корелация меж­ду възраст­та и концентрацията на фекален калпротектин (r = –0.490, р<0.001)[4]. По-високи концентра­ции (средно 167 μg/g) се доказват и у здрави новородени независимо от начина на хранене (майчино мляко или стан­дартна кърмаческа формула)[5].

По-високи стойности се отчитат и във въз­ра­стта от 1-10 години <166 µg/g, по­ради което експертната група ESPGHAN препоръчва използването на гранична стойност, заложена от съответния производител на тес­та. За доказване на заболяване на хра­носмилателната система стойно­стите на фекален калпротектин тряб­ва да се интерпретират в кон­текста на клиничната симптоматика. Ниво под 50 mg/g при деца над 4 години не е абсолютно приложим поради възрастови вариации[3].

Фактори, повлияващи нивото на фекален калпротектин
По-високи нива на фекален калпро­тектин се отчитат у индивиди с наднормено тегло (BMI >25 kg/m2). Дължи се на редукция на клетките на Paneth, които играят ключова роля за поддържането на гас­тро­интестиналната бариера с пос­лед­ващо локално чревно въз­па­­ление. Прием на хранителни до­бавки (ка­то цинк, витамин D и раз­лични пробио­тици) могат също да повлияят нивата му. Лечение с не­стероидни противовъзпалителни ме­дикаменти и инхибитори на прото­нната помпа е свързано с повишаване на фекален калпротектин[2,3].
Фекален калпротектин като био­маркер за заболявания на га­­стро­интестинален тракт в детска възраст

Клиничното приложение на фекалния калпротектин в момента е в две направления: инструмент за скрининг на възпалителни заболявания на червата (IBD) при пациенти с гастроинтестинални симптоми и за проследяване активността на заболяването. Имайки предвид че все повече деца страдат от функционални заболявания на храносмилателната система, протичащи с неспецифични симптоми като коремна болка или диария, правилната интерпретация е от особена важ­ност, за да се ограничат ненужни ин­вазивни изследвания.

Хронични възпалителни заболявания на червата (IBD)
Хроничните възпалителни чревни за­болявания (ХВЧЗ), включващи болест на Крон и улцерозен колит, са група имуномедиирани заболявания с хронично рецидивиращ ход и инвалидизиращ характер. Приблизително 25-30% от новодиагностицираните пациенти с ВЧЗ имат клинична изява на болестта преди настъпване на 18-та година, а при 30% от педиатричните пациенти диагнозата се уточнява под 10-годишна възраст.

Фекалният калпротектин се появи като ново диагностично средство за откриване и индиректен път за проследяване на чревно възпаление при деца с IBD и е по-добър диагностичен маркер от кръвни показатели като СРП, СУЕ[3]. Повишени нива се наблюдават както при болестта на Crohn, така и при улцерозен колит. Диагностичната гранична сто­й­ност за IBD при деца от 100 μg/g спрямо 50 μg/g при възрастни е с по-добра точност и корелация с ак­тивността на заболяването (кли­нични симптоми, лабораторни показатели, ендоскопска находка и хистологични промени), с чувствителност от 81%, специфичност от 69%. Гранична стойност от 250 μg/g има чувствителност от 60% и специфичност от 80% за разграничаване на по-тежко лигавично засягане при болестта на Crohn.

В проучване на Martina Orfei и сът­рудници за период от четири години, обхващащо 2778 деца на възраст от 0-16 години в 53% (1475 деца), се установява стойност на фекален калпротектин под 50 μg/g, в 32% (896 деца) са с фекален калпротектин 50-249 μg/g, в 5% (139) са с ниво 249-599 μg/g и в 10% (278) над 600 μg/g. Само в 5.5% се доказва болест на

Крон в групите със стойност на фекален кал­­протектин до 249 и в 53% при на­ли­чие на симптоми и фекален калпротектин над 600 μg/g[11].

Ле­чението на IBD намалява концентрациите на фекалния калпротектин за две седмици при една трета от па­циентите, което е показател за лигавично оздравяване. Липсата на нормализация е индикатор за про­дължаващо възпаление дори и при постигната клинична ремисия. Сроковете за проследяване на нивото му не е точно определено и е въпрос на индивидуална преценка и решение, но експертите препоръч­­ват поне на всеки 6 месеца, дори при постигната ремисия, да бъде из­следван. Степента на повишаване на фекалния калпротектин не може да се използва за диференциация на болест на Крон и улцерозен колит. Експертната група на ESPGHAN препоръчва при клинични и лабораторни данни за IBD да не се изчаква резултат от фекален калпротектин, а да се осъществи ендоскопия за потвърждаване на диагнозата и намаляване на риска от забавяне на лечението. Провеждането на ендо­скопия трябва да се обсъди при лекувани па­циенти с постигната клинична ре­мисия, но задържащ се фекален калпротектин >300 μg/g[3].

Остри инфекциозни диарии
Острите гастроентерити в детска възраст са най-често с бактериална или вирусна етиология. Липсват до­с­татъчно данни за сравнение нивото на фекален калпротектин при диария от вирусен или бактериален произход. В проучване на Sýkora J и сътрудници, обхващащо 2383 деца с остър гастроентерит, нивото на фекален калпротектин показва по-добра диагностична корелация за доказване на диария от бактери­ални причинители отколкото фекален лактоферин. Не се препоръчва ру­­тинно изследване на фекален калпро­те­ктин за доказване на бактериална чревна инфекция.

Некротизиращ ентероколит
През 2010 г. Thuijls и сътрудници пре­д­полагат, че фекалният калпротектин би могъл да бъде полезен диагностичен маркер за некротизиращ ентероколит (NEC). В редица проучвания са установени концентрации над 350 μg/g при деца с клинична характеристика на некротизиращ ентероколит – перфорация на червата, кървави изпражнения, балониране на корема, представляващи признаци на увреждане на стомашно-чревния тракт. Съобщава се и за значителна връзка между стой­ностите на калпротектин и тежестта на NEC при недоносени деца. Фекалният калпротектин би могъл да се използва като ди­агностичен маркер в началото на заболяването, както и предсказващ оздравителен процес при намаляването му. Имайки предвид вариациите му у здрави новородени, буди все още противоречия неговото клинично приложение. Експертите на Европейската асоциация по детска гастроентерология, хепатология и хранене (ESPGHAN) препоръчва да се обсъди неколкократно измерване на фекален калпротектин като неинвазивен скрининг за риска от развитие на некротизиращ ентероколит[3].

Функционални заболявания на хрносмилателната система
Дефинират се съгласно ревизираните Римски IV критерии като рецидивиращи стомашно-чревни симптоми, които са възрастови обусловени и не се доказват струк­турни или биохимични отклонения. Диференциалната диагноза меж­ду функционалните заболявания ка­то функционална коремна болка, функ­ционален запек, синдром на раз­дразнено дебело черво с органични за­болявания, понякога е изключите­­лно трудно поради често припокриване на симптомите. Въз основа на метаанализ на няколко големи клинични проучвания в Норвегия, Америка, Полша, обхващащи деца с различни функционални заболявания, експертите на ESPGHAN стигат до извода, че нивото на фекалния калпротектин при деца с функционални заболявания на храносмилателната система е сравним с нивото у здрави индивиди. Децата със синдром на раздразнено дебело черво показват малко по-високи стойности, сравнени със здрави контроли. Препоръчва се изследване на ФК като метод за разграничаване на функционалните коремни болки от органични заболявания.

Ревматологични заболявания, засягащи храносмилателна система, и пу­бликувани до настоящия момент проучвания показват, че ФК може да се използва за оценка на субклиничното чревно възпаление при деца с ювенилен идиопатичен артрит, както и за по-сериозно заангажиране на храносмилателната система при деца с пурпура на Henoch-Schonlein. При изследване на 40 деца с пурпура на Henoch-Schonlein са регистрирани стойности на ФК >264.5 mg/g, с 93.1% чувствителност и 87.5% специфичност за ранна диагностика на чревно засягане.

В голяма сте­пен той може да бъде повлиян от приложението на нестероидни въз­палителни средства при тези пациенти. Препоръчително е обсъждането на допълнителни, включително ендоскопски изследвания, само когато той остава значително повишен при многократни измервания особено при липса на явни гастроинтестинални симптоми. Необходими са по-нататъшни изследвания, за да се по­твърди действителната роля на по­вишения ФК при тези деца[2,3].

През последните години ролята на фекалния калпротектин непрекъснато нараства. Представлява лесен и достъпен метод за доказване на чревно възпаление, както и за проследяване ефекта от терапия при пациенти с хронични възпалител­ни чревни заболявания. Необходи­ми са допълнителни проучвания за изяс­няване ролята му при други заболявания в педиатричната практика. Из­ползването му трябва винаги да се осъществява в подкрепа на добрата клинична преценка.n

книгопис:
1. Charles W. McMahon, Rajiv Chhabra, The role of fecal calprotectin in investigating digestive disorders J Lab Precis Med 2018;3:19.
2. Su Jin Jeong, The role of fecal calprotectin in pediatric disease, Korean J Pediatr 2019;62(8):287-291.
3. Carmen Ribes Koninckx, Ester Donat, Marc A. Benninga et al., The Use of Fecal Calprotectin Testing in Paediatric Disorders: A Position Paper of the European Society for Paediatric Gastroenterology and Nutrition Gastroenterology Committee, JPGN _ Volume 72, Number 4, April 2021.
4. Feng Li, Jingqiu Ma, Shanshan Geng, Junli Wang, Jinrong Liu, Jie Zhang, Xiaoyang Sheng, Fecal Calprotectin Concentrations in Healthy Children Aged 1-18 Months, journal.pone.0119574 March 5, 2015.
5. F Campeotto, M J Butel, N Kalach, S Derrieux, C Aubert-Jacquin, L Barbot, C Francoual, C Dupont,N Kapel, High faecal calprotectin concentrations in newborn infants, Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2004;89:F353–F355.
6. Kaija-Leena Kolho & Henrik Alfthan, Concentration of fecal calprotectin in 11,255children aged 0–18 years, SCANDINAVIAN JOURNAL OF GASTROENTEROLOGY 2020, VOL. 55, NO. 9, 1024–1027.
7. Feng Li, Jingqiu Ma, Shanshan Geng, Junli Wang, Jinrong Liu, Jie Zhang, Xiaoyang Sheng, Fecal Calprotectin Concentrations in Healthy Children Aged 1-18 Months, journal.pone.0119574 March 5, 2015.
8. F Campeotto, M J Butel, N Kalach, S Derrieux, C Aubert-Jacquin, L Barbot, C Francoual, C Dupont,N Kapel, High faecal calprotectin concentrations in newborn infants, Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2004;89:F353–F355.
9. Francesco Savino,Angela De Marco,Simone Ceratto,Michael Mostert Fecal Calprotectin During Treatment of Severe Infantile Colic With Lactobacillus reuteri DSM 17938: A Randomized, Double-Blind,Placebo-Controlled Trial, PEDIATRICS Volume 135, Supplement 1, February 2015.
10. Gea A. Holtman, MSc1Yvonne Lisman-van Leeuwen, Boudewijn J. Kollen, Diagnostic Accuracy of Fecal Calprotectin for Pediatric Inflammatory Bowel Disease in Primary Care: A Prospective Cohort Study, Ann Fam Med 2016;14:437-445.
11. Martina Orfei,,Marco Gasparetto et al., Guidance on the interpretation of faecal calprotectin levels in children, journal.pone.0246091 February 11, 2021.