Význam fekálneho kalprotektínu v diagnostike a liečbe nešpecifických črevných zápalových ochorení

Overview

Kalprotektín je cytoplazmatický proteín neutrofilných leukocytov, ktorého koncentrácia koreluje s migráciou neutrofilov do črevného lúmen. Fekálny kalprotektín je preto spoľahlivým markerom intestinálneho zápalu a má svoje miesto v diagnostike zápalových črevných ochorení. V posledných rokoch sa hromadia poznatky o jeho potenciálnom využití pri monitorovaní aktivity zápalových črevných ochorení, pri sledovaní odpovede na liečbu, ako aj pri predikcii relapsu ochorenia. Rutinnému používaniu kalprotektínu v týchto indikáciách však nateraz bráni chýbajúci konsenzus v otázkach hodnôt cut‑off a intervalov jeho stanovovania.

Kľúčové slová:
fekálny kalprotektín –  črevné zápalové ochorenia –  ulcerózna kolitída –  Crohnova choroba

Nešpecifické črevné zápalové ochorenia (inflammatory bowel diseases –  IBD) sú chronické zápalové ochorenia gastrointestinálneho traktu s multifaktoriálnou etiopatogenézou. V celosvetovom meradle majú tieto ochorenia narastajúcu incidenciu a prevalenciu. Hlavnými nozologickými jednotkami IBD sú ulcerózna kolitída (UC) a Crohnova choroba (CD).

Kalprotektín (f- cal) je heterodimérický kalcium a zinok viažuci proteín zložený z podjednotiek S100A8 a S100A9 [1,2]. Prvýkrát bol izolovaný v roku 1980 z granulocytov, v ktorých tvorí 60 % cytoplazmatických proteínov [3]. Hladina f- cal v stolici koreluje s priemernou dennou fekálnou exkréciou granulocytov značených indiom111 [4]. Kalprotektín je preto spoľahlivým markerom intestinálneho zápalu, ktorého hladina nie je závislá od konkomitantného zápalového postihnutia organizmu [4,5].

F-cal bol donedávna považovaný za stabilný proteín umožňujúci stanovenie koncentrácie zo vzorky stolice aj po siedmich dňoch skladovania materiálu pri izbovej teplote [6]. Výsledky novších prác potvrdzujú nezmenenú hladinu f-cal po troch dňoch skladovania, avšak bol zaznamenaný signifikantný pokles jeho koncentrácie po siedmich dňoch skladovania [7].

V posledných rokoch sa venuje zvýšená pozornosť problematike intraindividuálnej variability hodnôt f-cal. Štúdia so 143 pacientmi s CD v klinickej remisii poukázala na nízku variabilitu hodnôt f- cal vo vzorkách odobraných v troch po sebe nasledujúcich dňoch, ICC 0,84 (95% CI: 0,79– 0,89). Bola však pozorovaná zvýšená variabilita u pacientov s vyššími hodnotami f- cal [8]. Tieto výsledky sú v zhode so štúdiou s 63 pacientmi s mierne až stredne aktívnou CD. Vo vzorkách stolice odobraných v dvoch po sebe nasledujúcich dňoch bola pozorovaná zvýšená variabilita u pacientov s hodnotou f- cal nad 200 µg/ g [9].

Význam kalprotektínu v diagnostike IBD

F- cal je vhodným markerom na diskrimináciu zápalových a funkčných ochorení GIT. Podľa metaanalýzy prác zahŕňajúcich spolu 2 475 pacientov, publikovanej v roku 2009, bola priemerná špecifita f- cal pre odlíšenie zápalového a funkčného ochorenia 83 % a priemerná senzitivita 84 % [5].

V metaanalýze od von Roon et al z roku 2007 bol medián f- cal u pacientov s IBD 219,2 µg/ g a signifikantne sa líšil od mediánu kontrolnej skupiny (p < 0,001), ktorou boli pacienti s IBD a zdravé osoby. Senzitivita a špecificita f- cal pre diagnostiku IBD bola 95 %, resp. 91 % [10]. Rovnakú problematiku skúmala aj vyššie uvedená metaanalýza, podľa ktorej je senzitivita diagnostiky IBD stanovením f- cal 80 % pri 76 % špecificite [5]. Rozdiely vo výsledkoch týchto prác možno pripísať nehomogenite štúdií zahrnutých v týchto metaanalýzach [11]. Obe zo spomenutých prác uvádzajú vyššiu presnosť pre určenie diagnózy CD ako UC. V aktuálnejšej z uvedených metaanalýz bola senzitivita a špecificita pre CD 83 % a 85 %, pre UC to bolo 72 % a 74 % [5]. Dôvodom tejto diskrepancie sú pravdepodobne vyššie hladiny f-cal u pacientov s CD [12]. Vzhľadom na veľký rozptyl hodnôt f- cal u oboch nozologických jednotiek však nemožno len na základe vyšetrenia f- cal odlíšiť CD od UC [10]. V zhode s týmito nálezmi sú výsledky metaanalýzy z roku 2010, ktorá uvádza 93% senzitivitu a 96% špecificitu pre diagnózu IBD. Špecificita f-cal v skupine dospelých pacientov bola signifikantne vyššia než u detí a adolescentov, u ktorých dosiahla 76 % (p = 0,048), pri porovnateľnej senzitivite (92 %) [13]. Diskrepantný výsledok v pediatrickej populácii potvrdila metaanalýza od Henderson et al z roku 2013, ktorá uvádza 98% senzitivitu a 68% špecificitu pre diagnostiku IBD [14].

Výsledkom metaanalýzy od Van Rheenen et al bolo tiež zistenie, že skríning IBD za použitia f- cal by znamenal redukciu počtu kolonoskopií u dospelých o 67 % a o 35 % u detí a adolescentov. Na druhej strane by došlo k oneskoreniu diagnózy u 6 %, resp. 8 % pacientov [13].

F-cal sa preukázal ako presnejší marker pre stanovenie diagnózy IBD než CRP, sedimentácia erytrocytov a antiprotilátky ASCA, ANCA [5].

Nedoriešenou ostáva naďalej otázka diagnostického cut‑off. Bežne používanou hranicou pre pozitivitu f- cal je hodnota 50 µg/ g. Von Roon et al vo svojej metaanalýze navrhli pre diagnostiku IBD cut‑off na úrovni 100 µg/ g stolice [10]. Nedávno publikovaná belgická štúdia skúmala diagnostickú presnosť šiestich metód na stanovovanie kalprotektínu, pričom cut‑off jednotlivých metodík varíroval medzi 15– 75 µg/ g. Špecificita metód sa pohybovala v rozmedzí 75– 83 % a senzitivita medzi 68– 95 %. Pozitívna prediktívna hodnota f-cal bola 63– 90 % a negatívna prediktívna hodnota 86– 89 %. Medián f- cal u pacientov s endoskopicky a histologicky verifikovanou diagnózou IBD bol v závislosti od použitej metódy 3–14krát vyšší než u osôb, u ktorých IBD nebolo diagnostikované [15]. Prehľad štúdií skúmajúcich význam fekálneho kalprotektínu v diagnostike IBD je v tab. 1 [12,16–26]. 

Význam kalprotektínu pre monitoring aktivity ochorenia

IBD sú chronické ochorenia, ktorých prirodzený priebeh charakterizuje striedanie období remisie a relapsov. Zlatým štandardom pre monitoring aktivity ochorenia je endoskopické vyšetrenie s histologizáciou vzoriek [27]. Bolo vyvinutých viacero endoskopických indexov aktivity IBD za účelom stratifikácie a komparácie endoskopického nálezu [11]. Štúdie skúma­júce koreláciu f- cal s endoskopickými indexmi pre CD sú v tab. 2 [22,28–35] a pre UC v tab. 3 [22,30,36–39].

Podľa výsledkov týchto štúdií f- cal dobre koreluje s endoskopickými in­dex­mi, a teda jeho zvýšené hladiny svedčia pre endoskopicky aktívne ochorenie. Otvorenou zostáva otázka cut‑off pre aktívne ochorenie. V štúdii od Sip­ponen et al s cut‑off pre pozitívny f‑ cal 200 µg/ g bola preukázaná 70% senzitivita a 92% špecificita pre detekciu endoskopicky aktívnej CD, definovanej ako CDEIS ≥ 3 [32]. V inej štúdii, s použitím indexu SES‑ CD bola dokázaná schopnosť f‑ cal detegovať endoskopicky aktívne ochorenie 87 % pri cut‑off 70 µg/ g [34]. V štúdiách s pacientmi s UC od Schoepfer et al bol použitý cut‑off 50 µg/ g [38,39]. Podľa výsledkov štúdie s 87 pacientmi s CD, f‑ cal pri cut‑off 250 µg/ g informuje o prítomnosti veľkých ulcerácií so 71% senzitivitou a 100% špecificitou [40]. V nedávno publikovanej práci so 115 CD pacientmi bola potvrdená dobrá korelácia kalprotektínu s endoskopickým nálezom a hladina f‑ cal pod cut‑off 274 µg/ g bola asociovaná s endoskopickou remisiou (AUC 0,935) [41].

V nedávnej štúdii porovnávajúcej šiestich metód na vyšetrovanie f-cal bola preukázaná vysoká špecificita (80– 100 %) a senzitivita (80 %) kalprotektínu na detekciu stredne ťažkej až ťažkej Crohnovej choroby (podľa SES‑ CD), s NPV v rozmedzí 71– 100 % a PPV v rozmedzí 70– 100 %. Použité boli cut‑off v rozmedzí 46,5– 200 µg/ g. V prípade UC všetky testy preukázali 100% senzivitu a 57– 86% špecificitu pre detekciu stredne ťažkého až ťažkého ochorenia. NPV a PPV boli 100 %, resp. 73– 89 % pri použitých cut‑off v rozmedzí 31– 200 µg/ g [15].

Bola preukázaná lepšia korelácia f‑ cal s endoskopickým nálezom, než je tomu u klinických indexov aktivity a humorálnych markerov [11]. Stanovenie tohto parametra môže napomôcť pri odhaľovaní klinicky síce nemého, no histologicky a endoskopicky aktívneho ochorenia [42].

Význam kalprotektínu pre predikciu relapsu

Napriek klinickej remisii ochorenia u väčšiny pacientov pretrváva reziduálna zápalová aktivita, ktorá môže prispievať k riziku relapsu ochorenia [43,44]. F‑ cal s vysokou senzitivitou a špecificitou pre intestinálny zápalový proces je potenciálne vhodným markerom pre predikciu relapsu IBD. Štúdie zaoberajúce sa touto problematikou sú uvedené v tab. 4 [42,44–52].

Prvá štúdia popisujúca tento fenomén (43 CD a 37 UC pacientov) publikovaná v roku 2000 preukázala, že u pacientov v klinickej remisii ochorenia s vyššími hladinami f‑ cal došlo vo vyššom percente k relapsu ochorenia. Elevácia f‑ cal predpovedala relaps ochorenia s 90% senzitivitou a 83% špecificitou [45]. Podľa výsledkov inej prospektívnej štúdie (89 CD, 74 UC) pacienti, ktorí zrelabovali počas 12 mesiacov trvania štúdie, mali signifikantne vyššiu vstupnú hladinu f‑ cal (p < 0,001). Pri použití cut‑off 150 µg/ g mali pacienti s pozitívnym f‑ cal až štyrikrát vyššie riziko relapsu oproti pacientom s nižším f‑ cal [46].

Iné práce poukazujú na zvýšené riziko relapsu pri pozitívnom f‑ cal len v podskupine pacientov s UC [44], resp. u pacientov s kolonickou formou CD [47]. V štúdii s 53 pacientmi s kolonickou formou CD v klinickej remisii bol medián f‑ cal signifikantne vyšší v skupine pacientov s relapsom ochorenia (381 vs 155 µg/ g; p < 0,001). Autori udávajú 80% senzitivitu a 91% špecificitu pre predikciu relapsu ochorenia pri cut‑off 350 µg/ g [50]. Podľa nedávnej štúdie s 97 pacientmi s CD v klinickej remisii bol medián f‑ cal signifikantne vyšší u pacientov, u ktorých došlo k relapsu (414 vs 96 µg/ g; p=0,005). Pri cut‑off 240 µg/ g bola zistená 80% senzitivita a 74% špecificita predikcie relapsu CD, pričom negatívna prediktívna hodnota pri tomto cut‑off bola 96,8 %. Pri hodnotách f‑ cal nad cut‑off bola zistená 12,8‑ násobne vyššia pravdepodobnosť relapsu počas 12 mesiacov (p = 0,002) [53]. V recentne publikovanej štúdii s 80 pacientmi s UC liečenými 5‑ ASA mali pacienti, u ktorých došlo počas trvania štúdie k relapsu ochorenia, signifikantne vyššie hladiny f‑ cal (173,7 vs 135,5 µg/ g; p = 0,02). Pri cut‑off 170 µg/ g bola senzitivita a špecificita f‑ cal pre predikciu relapsu zhodne 76 % [54].

V horeuvedených štúdiách bol f‑ cal stanovený len na začiatku sledovania pacientov. Podľa výsledkov práce od Vos et al je výhodnejšie opakované meranie f‑ cal počas liečby. V tejto prospektívnej štúdii zahŕňajúcej 77 dospelých pacientov v klinickej remisii na liečbe infliximabom bol f‑ cal stanovovaný mesačne. U 15 % zo sledovaných pacientov došlo k relapsu, pričom u týchto pacientov boli zaznamenané vyššie hodnoty f‑ cal už tri mesiace pred relapsom (477 vs 27 µg/ g). Autori ďalej uvádzajú, že hodnota f‑ cal > 300 µg/ g v dvoch po sebe nasledujúcich meraniach predikuje relaps so 61,5% senzitivitou a 100% špecificitou [52].

Z uvedených štúdií vyplýva, že pri použití vhodného cut‑off je f‑ cal spoľahlivým nástrojom na predikciu relapsu IBD. Úlohou budúcich štúdií bude určenie cut‑off pre jednotlivé formy IBD, resp. ich podskupiny definované Montrealskou klasifikáciou [55] a taktiež definovanie časových intervalov na stanovovanie f‑ cal.

Význam kalprotektínu pre predikciu pooperačnej rekurencie

Napriek pokrokom vo farmakoterapii IBD, 50– 60 % pacientov s CD podstúpi chirurgickú intervenciu v prvej dekáde od diagnózy ochorenia [56]. Navyše u signifikantnej časti pacientov dochádza po operácii k rekurencii ochorenia. Bolo preukázané, že 12 mesiacov po resekcii terminálneho ilea sú u 80 % pacientov prítomné endoskopické známky relapsu ochorenia [57]. Pacient po ileocekálnej resekcii by preto podľa súčasných odporúčaní mal podstúpiť kolonoskopické vyšetrenie 6– 12 mesiacov po zákroku [27,58]. V posledných rokoch bolo publikovaných viacero prác skúmajúcich možnosť využitia kalprotektínu na monitoring pooperačného priebehu IBD a na predikciu pooperačného relapsu. V prospektívnej štúdii s 50 pacientmi s CD po ileocekálnej resekcii bolo zistené, že hladina f‑ cal vyššia ako 200 µg/ g tri mesiace po operácii dokáže so 63% senzitivitou a 75% špecificitou predpovedať endoskopickú rekurenciu CD po 12 mesiacoch od operácie [59]. Podľa subanalýzy nedávnej štúdie POCER vyšetrenie f‑ cal s cut‑off 100 µg/ g identifikuje pacientov s endoskopickými známkami pooperačnej rekurencie s 90% senzitivitou a 57 % špecificitou (PPV 52,0 %, NPV 91,0 %). Autori zároveň konštatujú, že stanovovanie f‑ cal by mohlo nahradiť rutinné kolonoskopické vyšetrenie v pooperačnom monitoringu a zároveň pomôcť pri selekcii pacientov, u ktorých je kolonoskopické vyšetrenie potrebné [60,61]. 

Význam kalprotektínu pri sledovaní odpovede na terapiu

Odpoveď pacienta na liečbu možno hodnotiť na základe ústupu symptómov ochorenia, úpravy klinických skórovacích indexov, resp. poklesu laboratórnych zápalových parametrov. Tieto však majú relatívne nízku špecificitu pre intestinálny zápal [62]. V posledných rokoch sa za cieľ terapie IBD považuje zhojenie slizničných lézií, tzv. slizničné zhojenie (mucosal healing –  MH) [63]. Vzťah medzi intenzitou črevného zápalu a hladinou kalprotektínu bol popísaný ešte v roku 2004 [64] a vzhľadom na dobrú koreláciu je f‑ cal vhodným markerom na sledovanie odpovede na liečbu a dosiahnutia MH, čo potvrdzujú výsledky viacerých prác.

V prvej štúdii skúmajúcej túto problematiku bolo sledovaných 45 IBD pacientov (28 UC, 17 CD) v klinickej remisii a s normálnymi hodnotami f‑ cal. U 84 % pacientov bol endoskopický nález negatívny, rovnako aj histologické vyšetrenie bolo bez známok infiltrácie zápalovými bunkami [65]. V štúdii s 38 IBD pacientmi (11 CD, 27 UC) liečenými konvenčnou liečbou bolo u 82 % pacientov (87 % UC pacientov, 91 % CD pacientov) po osmich týždňoch endoskopicky verifikované MH, čomu u všetkých týchto pacientov predchádzala normalizácia hladín f‑ cal [66].Prospektívna štúdia s 15 pediatrickými IBD pacientmi liečenými glukokortikoidmi tiež preukázala pokles f‑ cal počas liečby spolu so zlepšením klinického stavu pacientov [67].

Podobné sú aj výsledky štúdií s pacientmi liečenými bio­logickou liečbou. Jednou z prvých bola práca udávajúca pokles f‑ cal u dvoch pacientov s IBD po začatí liečby infliximabom [68]. V štúdii od fínskych autorov bolo sledovaných 15 pacientov s CD liečených indukčnou anti‑TNF liečbou. U pacientov, ktorí odpovedali na liečbu, došlo k poklesu f‑ cal, pričom medián f‑ cal poklesol z 1 173 µg/ g na 130 µg/ g. Takmer u všetkých pacientov, u ktorých bolo endoskopicky verifikované MH (CDEIS ≤ 3), došlo k normalizácii hladín f‑ cal, pričom medián f‑ cal u tejto podskupiny klesol z 1 891 μg/ g na 27 μg/ g [33]. V roku 2010 bola publikovaná práca s 19 CD pacientmi, ktorí vyžadovali zintenzívnenie liečby. Pri opakovaných endoskopických vyšetreniach na začiatku štúdie a s odstupom 2– 3 a 4– 6 mesiacov preukázali výbornú koreláciu f‑ cal s endoskopickými nálezmi. U pacientov so zlepšením endoskopického nálezu pozorovali pokles f‑ cal, zatiaľčo u tých bez MH zotrvávali abnormálne hladiny f‑ cal [69]. Výsledky týchto štúdií sú sľubné, avšak bude nutné ich overiť v štúdiách s väčším množstvom pacientov. 

Záver

Kalprotektín predstavuje spoľahlivý neinvazívny marker slizničného zápalu a jeho stanovenie je dnes už rutinnou súčasťou v diagnostike IBD. Výsledky doposiaľ publikovaných prác dávajú nádej na rozšírenie jeho využitia aj pre monitoring aktivity ochorenia, sledovanie odpovede na terapiu a predikciu relapsu IBD. Úlohou budúcich štúdií bude stanovenie vhodných cut‑off hodnôt pre jednotlivé indikácie, ako aj intervalov vyšetrení, za účelom optimálneho využitia tohto markeru.

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.

MU Dr. Juraj Letkovský

V. interná klinika LF UK a UN Bratislava

Ružinovská 6, 826 06 Bratislava

juraj.letkovsky@gmail.com