• Home
  • Фекальные биомаркеры: диагностическая значимость и перспективы при аллергических заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Приходченко Н.Г., Шуматова Т.А., Зернова Е.С. и соавт.

Фекальные биомаркеры: диагностическая значимость и перспективы при аллергических заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Приходченко Н.Г., Шуматова Т.А., Зернова Е.С. и соавт.

Фекальные биомаркеры: диагностическая значимость и перспективы при аллергических заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Приходченко Н.Г., Шуматова Т.А., Зернова Е.С. и соавт.

УДК 616.34-002-07

DOI: 10.64831/2619-0001.2022.4.204248

Н.Г. Приходченко, д.м.н., доцент, Т.А. Шуматова, д.м.н., профессор, Е.С. Зернова, к.м.н., А.Н. Ни, д.м.н., Е.В. Сергеева

ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Владивосток, Россия

РЕЗЮМЕ. Симптомы поражения желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) являются частой причиной для обращения за медицинской помощью в педиатрической практике. Значительную долю заболеваний, связанных с ЖКТ, особенно в первые годы жизни, составляют гастроинтестинальные проявления пищевой аллергии. С появлением новых диагностических и лечебных парадигм растет потребность в применении эффективных методов для уточнения диагноза, дифференциальной диагностики, а также мониторинга активности и прогнозирования течения аллергического процесса. В то же время у существующих систем оценки, широко используемых в клинической практике, есть ряд недостатков и ограничений. В данном обзоре представлены новые концепции применения неинвазивных биомаркеров, которые могут оказаться полезными для диагностики, профилактики и мониторинга болезней, сопровождающихся гастроинтестинальными проявлениями аллергии у детей. Фекальные биомаркеры являются практичным, недорогим и объективным диагностическим инструментом для дифференциации аллергических и функциональных заболеваний ЖКТ и могут быть полезны для сокращения спектра инвазивных исследований.

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: ФЕКАЛЬНЫЕ БИОМАРКЕРЫ, ПИЩЕВАЯ АЛЛЕРГИЯ, ДЕТИ, ФЕКАЛЬНЫЙ КАЛЬПРОТЕКТИН, ЗОНУЛИН, БЕЛОК, СВЯЗЫВАЮЩИЙ ЖИРНЫЕ КИСЛОТЫ, НЕЙРОТОКСИН ЭОЗИНОФИЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, ЭОЗИНОФИЛЬНЫЙ КАТИОННЫЙ ПРОТЕИН, ЛАКТОФЕРРИН, БЕТА-ДЕФЕНЗИН 

ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Приходченко Н.Г., Шуматова Т.А., Зернова Е.С. и соавт. Фекальные биомаркеры: диагностическая значимость и перспективы при аллергических заболеваниях желудочно-кишечного тракта. Медицинский оппонент. 2022; 4 (20): 42—48. 

N.G. Prikhodchenko, T.A. Shumatova, E.S. Zernova, A.N. Nee, E.V. Sergeeva 

Pacific State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation, Vladivostok, Russia 

SUMMARY Gastrointestinal symptoms are a common reason for seeking medical attention in pediatric practice. A significant proportion of diseases associated with lesions of the gastrointestinal tract, especially in the first years of life, are gastrointestinal manifestations of food allergies. With the advent of new diagnostic and therapeutic paradigms, there is a growing need to use effective methods to clarify the diagnosis, differential diagnosis, as well as monitoring the activity and predicting the course of the allergic process. However, the existing assessment systems widely used in clinical practice have a number of disadvantages and limitations. This review will consider new concepts for the use of non-invasive biomarkers that may be useful for the diagnosis, prevention and monitoring of diseases accompanied by gastrointestinal manifestations of allergy in children. Fecal biomarkers are a practical, inexpensive and objective diagnostic tool for differentiating between allergic and functional gastrointestinal diseases and may be useful in reducing the range of invasive studies.

KEYWORDS: FECAL BIOMARKERS, FOOD ALLERGY, CHILDREN, FECAL CALPROTECTIN, ZONULIN, FATTY ACID BINDING PROTEIN, EOSINOPHILIC NEUROTOXIN, EOSINOPHILIC CATIONIC PROTEIN, LACTOFERRIN, BETA-DEFENSIN

FOR CITATION: Prikhodchenko N.G., Shumatova T.A., Zernova E.S. et al. Faecal biomarkers: diagnostic significance and prospects in allergic gastrointestinal diseases. Meditsinskiy opponent = Medical Opponent. 2022; 4 (20): 42—48.

Введение

Симптомы поражения желудочно-кишечного тракта считаются частой причиной для обращения за медицинской помощью в педиатрической практике. Значительную долю заболеваний, связанных с ЖКТ, особенно в первые годы жизни, составляют гастроинтестинальные проявления (ГП) пищевой аллергии (ПА) [1, 2]. Большинство авторов считает, что точная диагностика ГП ПА затруднена из-за неспецифичности клинических проявлений, множественности субъективных характеристик и сложности диагностических инструментов [3].

Пищевая аллергия характеризуется огромным разнообразием клинических проявлений: от легких форм с органной локализацией до тяжелых и потенциально фатальных, в том числе с системным поражением. При этом в процесс могут вовлекаться различные органы и системы, в частности кожа, кишечник и органы дыхания, сердечно-сосудистая и нервная системы. Часто симптомы по-разному накладываются друг на друга, вызывая сложную картину болезни. Все проявления ПА обусловлены иммунологической реакцией на определенные пищевые белки и характеризуются воспроизводимостью симптомов при повторном воздействии [4, 5]. Независимо от клинической формы заболевания поражение ЖКТ встречается наиболее часто и считается важным этапом патогенеза пищевой аллергии.

Аллергическое поражение ЖКТ, как правило, классифицируется в зависимости от лежащего в его основе патогенеза [6, 7]. Традиционно выделяют IgE-зависимые, смешанные и не-IgE-зависимые заболевания. При IgE-зависимой пищевой аллергии реакции обычно возникают быстро после приема виновного аллергена. Хотя могут наблюдаться изолированные желудочно-кишечные симптомы (в том числе желудочно-кишечная анафилаксия), которые чаще сопровождаются другими симптомами, поражающими кожу и слизистые оболочки (крапивница, ангионевротический отек), дыхательные пути (кашель, свистящее дыхание, заложенность носа) или сердечно-сосудистую систему (гипотензия), и иногда проявляются опасной для жизни анафилаксией.

Реакции при смешанных заболеваниях, таких как эозинофильные поражения ЖКТ (эозинофильный эзофагит, эозинофильный гастроэнтерит, эозинофильный колит), вызываются сложными иммунологическими механизмами, лишь частично вовлекающими IgE. Симптомы варьируют в зависимости от возраста, локализации и степени эозинофильной инфильтрации (табл. 1). Неспецифические желудочно-кишечные симптомы и дефицит массы тела чаще наблюдаются в раннем детстве. Дисфагия, тошнота, рвота, ощущение инородного тела в пищеводе, боль в груди, абдоминальный болевой синдром, диарея и стул с примесью крови (реже) более распространены у детей старшего возраста и взрослых [8, 9, 10].

Не-IgE-зависимая пищевая аллергия, как правило, характеризуется отсутствием циркулирующих специфических IgE к пищевым аллергенам. К ним относятся аллергический проктоколит, индуцированный пищевым белком (белокиндуцированный проктоколит, БИПК, FPIAP), аллергическое энтероколит, индуцированную пищевым белком (белокиндуцированная энтеропатия, БИЭП, FPE), и синдром энтероколита, индуцированного пищевым белком (белокиндуцированный энтероколит, БИЭК, FPIES). В отличие от IgE-зависимой ПА, сопутствующие желудочно-кишечные симптомы обычно проявляются отсрочено (через 3–7 дней) после контакта с пищевым аллергеном и могут иметь хроническое течение [11]. Хотя лежащие в их основе механизмы до сих пор уточняются, эти состояния включают в себя целый спектр клинических проявлений, где выраженность симптомов и тяжесть зависят от пораженного сегмента ЖКТ (табл. 2).

Таблица 1. Сравнительная характеристика эозинофильных поражений желудочно-кишечного тракта
Table 1. Comparative characteristics of eosinophilic lesions of the gastrointestinal tract

Эозинофильный эзофагит Eosinophilic esophagitis Эозинофильный гастрит Eosinophilic gastritis Эозинофильный гастроэнтерит Eosinophilic gastroenteritis
Клинические особенности Clinical features Боль в животе, дисфагия, тошнота, рвота, застревание пищи в пищеводе, изжога, диарея, боль в груди, кровавый стул, задержка развития Abdominal pain, dysphagia, nausea, vomiting, food sticking in the esophagus, heartburn, diarrhea, chest pain, bloody stools, developmental delay Боль в животе, рвота, диарея, кровавый стул, железодефицитная анемия, мальабсорбция, энтеропатия с потерей белка и задержка развития (слизистая форма); симптомы обструкции ЖКТ (мышечная форма) Abdominal pain, vomiting, diarrhea, bloody stools, iron deficiency anemia, malabsorption, enteropathy with loss of protein and developmental delay (mucous form); symptoms of gastrointestinal obstruction (muscular form) Боль в животе, рвота, диарея, кровавый стул, железодефицитная анемия, мальабсорбция, энтеропатия с потерей белка и задержка развития (слизистая форма); симптомы обструкции ЖКТ (мышечная форма) Abdominal pain, vomiting, diarrhea, bloody stools, iron deficiency anemia, malabsorption, enteropathy with loss of protein and developmental delay (mucous form); symptoms of gastrointestinal obstruction (muscular form)
Эндоскопические данные Endoscopic data Борозды, белые бляшки, потеря сосудистого рисунка, кольца, стриктуры, расслаивание Furrows, white plaques, loss of vascular pattern, rings, strictures, delamination Микроузелки (и/или полипоз), часто со скоплениями лимфоцитов и эозинофилов Micro-nodules (and/or polyposis), often with clusters of lymphocytes and eosinophils Уплощение ворсин тонкой кишки Flattening of the villi of the small intestine
Гистологические данные Histological data Эозинофилы в биопсии Eosinophils in biopsy Эозинофилы в биопсии Eosinophils in biopsy Эозинофилы в биопсии Eosinophils in biopsy

Таблица 2. Сравнительная характеристика не-IgE-опосредованных гастроинтестинальных проявлений пищевой аллергии

БИЭК FPIES БИПК FPIAP БИЭП FPE
Клинические особенности Clinical features Острое течение: многократная затяжная рвота, водянистая диарея, вялость, бледность, риск развития гиповолемического шока. Хроническое течение: прерывистая, но прогрессирующая рвота, водянистая диарея, потеря веса, задержка развития, вялость, обезвоживание, метаболические нарушения Acute course: repeated prolonged vomiting, watery diarrhea, lethargy, pallor, risk of hypovolemic shock. Chronic course: intermittent but progressive vomiting, watery diarrhea, weight loss, developmental delay, lethargy, dehydration, metabolic disorders Стул с прожилками крови и/или слизи, коликообразный характер, учащение дефекации, анемия в тяжелых случаях Stool with streaks of blood and / or mucus, colicky character, increased defecation, anemia in severe cases Затяжная, бескровная диарея в первые 9 месяцев жизни, отставание физического развития, рвота, экзема, вздутие живота, мальабсорбция Prolonged, bloodless diarrhea in the first 9 months of life, lagging physical development, vomiting, eczema, bloating, malabsorption
Эндоскопические данные Endoscopic data Колит, рыхлость слизистой оболочки и потеря сосудистого рисунка Colitis, looseness of the mucus membrane and loss of vascular pattern Очаговая эритема с узловатой лимфоидной гиперплазией Focal erythema with nodular lymphoid hyperplasia Лимфодулярная гиперплазия двенадцатиперстной и толстой кишки, атрофия ворсинок Lymphonodular hyperplasia of the duodenum and colon, villous atrophy
Гистологические данные Histological data Эозинофилы в собственной пластинке, очаговая эозинофильная инфильтрация эпителия при биопсии слизистой оболочки прямой кишки; колит с крипт-абсцессами, истощением слизи ректальных желез и полиморфно-ядерными лейкоцитами в собственной пластинке; частичная атрофия и притупление ворсинок Eosinophils in its own plate, focal eosinophilic infiltration of the epithelium during biopsy of the rectal mucosa; colitis with crypt abscesses, depletion of rectal gland mucus and polymorphonuclear leukocytes in its own plate; partial atrophy and blunting of villi Эозинофильная инфильтрация и дегрануляция ректосигмоидного отдела толстой кишки в непосредственной близости от лимфоидных узелков Eosinophilic infiltration and degranulation of the rectosigmoid colon in the immediate vicinity of lymphoid nodules Поражение ворсинчатой архитектуры кишечника: атрофия ворсинок, лимфоузловая гиперплазия двенадцатиперстной и толстой кишки, увеличение интраэпителиальных лимфоцитов (>25/100 эпителиальных клеток) и выраженная эозинофильная инфильтрация и дегрануляция в слизистой оболочке Damage to the villous architecture of the intestine: atrophy of villi, lymph nodes, duodenal and colon hyperplasia, an increase in intraepithelial lymphocytes (>25/100 epithelial cells) and pronounced eosinophilic infiltration and degranulation in the mucous membrane

Установление точного диагноза особенно важно у детей первых лет жизни, поскольку неправильная диагностика может привести к развитию жизнеугрожающих реакций или назначению необоснованных ограничительных диет. В тяжелых случаях необходимы парентеральное питание и коррекция симптомов белково-энергетической недостаточности [12]. Критерии диагностики заболеваний, сопровождающихся гастроинтестинальными проявлениями ПА, основываются на анализе данных анамнеза, комплексного клинико-лабораторного и инструментального исследования. Часто необходимо подтверждение диагноза с помощью эндоскопии и биопсии. Оценка специфического IgE имеет ограниченную диагностическую ценность, не более чем в 25% ГП ПА. У этих пациентов, как правило, более тяжелое течение болезни, а в последующем возможно развитие симптомов сопутствующего IgE-опосредованного заболевания [13, 14].

Концепции применения неинвазивных биомаркеров для диагностики, профилактики и мониторинга гастроинтестинальных форм пищевой аллергии

Для улучшения ранней диагностики и мониторинга гастроинтестинальных форм пищевой аллергии у детей в настоящее время интенсивно разрабатываются способы постановки диагноза с использованием различных методик. Наибольший интерес вызывает изучение уровня фекальных биомаркеров. Это обусловлено патогенетической ролью местного аллергического воспаления в ЖКТ и неинвазивным характером проводимых исследований [15, 16]. Фекальные маркеры включают гетерогенную группу веществ, которые или проникают в просвет кишечника из кровяного русла в результате повышенной проницаемости при развитии местного воспаления, или продуцируются воспаленной слизистой оболочкой кишечника.

К наиболее перспективным относятся фекальный кальпротектин (ФК), зонулин, белок, связывающий жирные кислоты (FABP), нейротоксин эозинофильного происхождения (эозинофильный нейротоксин, ЭоН, EDN) и эозинофильный катионный белок (ЭКБ, ECP). Другие биомаркеры (лактоферрин, α-1-антитрипсин, β-дефензин) в основном применяются на этапах дифференциальной диагностики и помогают уточнению диагноза.

Кальпротектин — иммуномодулирующий, противомикробный и антипролиферативный белок, который находится в цитоплазме нейтрофилов, в мембранах макрофагов, в активированных моноцитах и в эпителиальных клетках слизистой оболочки [17]. Измерение ФК оценивается как наиболее перспективный неинвазивный маркер воспаления желудочно-кишечного тракта, в том числе из-за его стойкости к протеолитической деградации и стабильности [18, 19]. В многочисленных исследованиях продемонстрировано, что его концентрация коррелирует с уровнем воспаления слизистой оболочки кишечника [20]. В настоящее время ФК активно применяется в клинической практике для оценки активности болезни при наблюдении за пациентами с воспалительными заболеваниями кишечника (ВЗК) [21]. Исследуется и его роль при аллергических болезнях кишечника [22].

Q. Zhu и соавторы в своем исследовании (2017) показали, что уровень ФК у детей с ПА был в два раза выше, чем у маленьких пациентов без ПА [23]. O.F. Beser и соавторы [24] получили аналогичные результаты, когда сравнивали пациентов с аллергией на молоко со здоровыми детьми. При этом более высокие цифры выявляли у пациентов с не-IgE-зависимой ПА. В эксперименте при обработке клеток кишечника пищевыми аллергенами активировались эозинофильные и нейтрофильные гранулоциты, что приводило к повышению кальпротектина. Авторы показали, что белок является прямым лигандом для TLR4 и модулятором дифференцировки дендритных клеток [24]. Кальпротектин (как воспалительный фактор) в сочетании с TLR4 активирует ряд путей сигнальной трансдукции, включая внеклеточную регулируемую киназу, митоген-активируемую протеинкиназу p38 и протеинкиназу С. В координации миелоидного фактора дифференцировки 88 кальпротектин активирует NF-κB и способствует выработке последующих воспалительных цитокинов: IL-6, IL-1β и TNF-α [25]. В данном исследовании [26] выявлено, что уровни ФК были статистически значимо более высокими у детей на высоте ГП ПА и уменьшались при стабилизации состояния на фоне проведения элиминационной диетотерапии. Однако другие авторы не указали на существенные различия [27, 28]. Систематические обзоры пришли к выводу, что имеющихся данных недостаточно для поощрения его использования в качестве диагностического критерия пищевой аллергии, но рекомендовали возможность его применения для мониторинга ПА [29]. В целом авторы согласны с тем, что необходимы более четкие исследования, и подчеркивают важность установления точных пороговых значений ФК в разных группах с учетом возраста, характера питания, клинических симптомов и типа иммунного механизма.

В последнее время зонулин стал широко используемым биомаркером кишечной проницаемости. В 2000 году Fasano Laboratory открыла его как аналог прокариотического токсина zonula occludens (Zot) у приматов [30], а позже его идентифицировали как прегаптоглобин-2 [31]. Было показано, что зонулин обратимо открывает плотные соединения в рецепторе, активируемом протеазой 2 (PAR2), и в рецепторе эпидермального фактора роста (EGFR). И это приводит к смещению ZO-1 из плотного соединения [32]. Сообщалось также о повышении концентрации зонулина при многих состояниях, включая глютеновую болезнь, диабет 1-го типа, воспалительные заболевания кишечника, ожирение, шизофрению и т. д. [33]. Было показано его увеличение и при аллергии к белкам коровьего молока (БКМ) [34]. Однако недавнее исследование выявило, что некоторые наборы для ИФА на зонулин неспецифичны и что его повышенные уровни в крови у некоторых пациентов не связаны с параллельной проницаемостью толстой кишки, оцененной в камерах Уссинга [35]. Поэтому доступную литературу о зонулине как о неинвазивном маркере заболеваний, характеризующихся барьерной дисфункцией, следует интерпретировать с особой осторожностью. Его сывороточный уровень в настоящее время рассматривается как биомаркер различных метаболических расстройств. Фекальный уровень зонулина используется как объективный и неинвазивный критерий для оценки повышенной проницаемости кишечника. Увеличение его уровня в кале может свидетельствовать о повышении проницаемости эпителиального барьера и является информативным критерием при мониторинге заболевания на этапах элиминационной диетотерапии.

Кишечная фракция белка, связывающего жирные кислоты (I-FABP), — внутриклеточный белок, специфически и обильно экспрессируемый в эпителиальных клетках слизистого слоя ткани тонкого и толстого кишечника [36]. Их функцией является перенос жирных кислот из апикальной мембраны энтероцита в эндоплазматический ретикулум, где происходит биосинтез сложных липидов. Расположение I-FABP в зрелом эпителии ворсин способствует его проникновению в кровоток из энтероцитов при повреждении слизистой оболочки кишечника [36]. Установлено, что I-FABP высвобождается в кровоток в течение нескольких минут после повреждения клеток слизистой оболочки ЖКТ, а его концентрация в плазме крови связана с заболеваниями тонкого кишечника (некротическим энтероколитом, целиакией) и рядом других болезней [37, 38]. После высвобождения I-FABP циркулирует в крови в течение нескольких часов и затем выводится из организма [39]. Следовательно, I-FABP можно измерять в различных биологических жидкостях: в сыворотке (или плазме), в моче и копрофильтрате. Базальные уровни I-FABP в плазме отражают скорость физиологического обмена энтероцитов, тогда как повышенные уровни указывают на повреждение эпителиальных клеток кишечника. Концентрация I-FABP очень низкая в норме у здоровых субъектов, но ее значение существенно в течение часа после повреждения энтероцитов. Повышенные уровни I-FABP продемонстрированы при ишемии кишечника, глютеновой энтеропатии и других заболеваниях [40, 41]. При определении FABP в различных биологических жидкостях было выявлено его статистически значимое повышение в сыворотке крови, моче и копрофильтрате у детей с пищевой аллергией [42]. Таким образом, I-FABP перспективен в качестве возможного неинвазивного маркера для оценки целостности кишечной стенки при активном аллергическом повреждении.

Перспективной группой белков в качестве потенциальных биомаркеров ГП ПА считаются эозинофильные белки: нейротоксин эозинофильного происхождения (ЭоН, EDN) и эозинофильный катионный протеин (ЭКБ, ECP). Эозинофилы присутствуют в физиологических условиях по всему ЖКТ дистальнее пищевода [43]. Они являются индикаторами патологических состояний в большинстве других участков ткани. Повышенное количество эозинофилов в желудочно-кишечном тракте обнаруживается при первичных эозинофильных заболеваниях, таких как эозинофильный эзофагит, гастроэнтерит и колит. Меньше — при других ГП ПА (целиакия и ВЗК) [43]. После активации эозинофилы высвобождают предварительно сформированные гранулированные белки и de novo произведенные липидные медиаторы и цитокины [44]. В настоящее время считается, что измерение дегрануляции эозинофилов может быть биологически более существенным, чем эозинофилия при ПА. Следовательно, важно не общее количество присутствующих эозинофилов, а то, активированы ли они [45].

ЭоН представляет собой РНК с широкой противовирусной и антибактериальной активностью, которая также способствует дальнейшей активации лейкоцитов и может быть вовлечена в патофизиологию аллергического воспаления [46]. Нейротоксин эозинофильного происхождения потенциально считается аналитически привлекательным биомаркером. Он может быть надежно определен количественно, в отличие от других белков гранул эозинофилов, которые по своей природе являются липкими из-за их сильных поликатионных свойств [47]. Количественное измерение ЭоН достигается в ряде биологических жидкостей, включая сыворотку, плазму, мочу, жидкость бронхоальвеолярного лаважа и мокроту [48]. В ряде исследований рассматривалась роль ЭоН, а также его использование в качестве клинического биомаркера для диагностики и мониторинга астмы. Исследовательских работ, касающихся нейротоксина эозинофильного происхождения у детей с ГП ПА, немного. В проспективном исследовании [49] были измерены различные фекальные маркеры у 11 пациентов с аллергией к белкам коровьего молока (АБКМ) (8 из них с не-IgE-опосредованной ПА) и у 14 детей контрольной группы (средний возраст — 6 месяцев). При этом у пациентов с АБКМ выявлялись более высокие уровни ЭоН по сравнению с контрольной группой. Авторы пришли к выводу, что измерение EDN представляется многообещающим в данной популяции. Это согласуется с исследованием [50], показывающим снижение ЭоН после одного месяца диеты, исключающей белок коровьего молока. Сообщалось о двух дополнительных клинических случаях [51, 52], в которых уровни нейротоксина эозинофильного происхождения значительно увеличились после введения БКМ в рацион после длительной элиминации. Кроме этого, недавнее проспективное исследование у детей в возрасте от одного до 12 месяцев показало, что средние уровни ЭоН и ФК были значительно выше у 27 пациентов с не-IgE-опосредованной пищевой аллергией с гематохезией по сравнению с контрольной группой с функциональными нарушениями [53].

ЭКБ, продукт деградации эозинофилов, принадлежит к семейству рибонуклеаз. ЭКБ участвует в метаболизме РНК, обладает бактерицидной и гельминтотоксической активностью, индуцирует апоптоз и некроз клеток-хозяев [54]. Повышенные уровни ЭКБ в кале у пациентов с пищевой аллергией были обнаружены в нескольких исследованиях с небольшими когортами [55]. Они стабильны при комнатной температуре в течение нескольких дней, что соответствует требованиям удобных биомаркеров [56]. Однако тщательная корреляция фекальных эозинофильных маркеров в сочетании с показателями эндоскопической активности и хорошо зарекомендовавшими себя биомаркерами (например, ФК) еще не проводилась. Интересный пример — работа N. Kalach и соавторов, изучивших наиболее полную панель возможных биомаркеров (ФК, α-1-антитрипсин, β-дефензин, TNF-α, фекальный IgA, ЭоН и ЕСР), а также кишечную проницаемость и фекальную микробиоту. Ученые пришли к выводу, что именно ЭоН является наиболее многообещающим маркером, и подчеркнули очевидную потребность в более масштабных исследованиях для подтверждения результатов [57, 58].

Другие биомаркеры (лактоферрин, α-1-антитрипсин, β-дефензин) преимущественно применяются на этапах дифференциальной диагностики и помогают уточнению диагноза.

Лактоферрин — многофункциональный железосвязывающий гликопротеин. Он обнаруживается в секретах большинства поверхностей слизистых оболочек, включая слезы, слюну, грудное молоко, синовиальную жидкость и сыворотку [59]. Как оказалось, что лактоферрин демонстрирует бактерицидную активность и является основным компонентом вторичных гранул, высвобождаемых во время дегрануляции полиморфно-ядерных нейтрофилов в ответ на воспаление [59]. В просвете кишечника наличие воспаления вызывает инфильтрацию полиморфно-ядерными нейтрофилами слизистой оболочки кишечника, провоцируя пропорциональное повышение уровня фекального лактоферрина. Последний эндогенно секретируется несколькими типами эпителиальных клеток слизистой оболочки и поэтому может действовать как невоспалительный источник фекального лактоферрина. Исследования выявляли, что он демонстрирует достаточную стабильность в фекалиях; на него не влияют многократные циклы замораживания и оттаивания [60]. Следует подчеркнуть, что лактоферрин сам по себе является маркером не какого-либо определенного заболевания, а скорее — нейтрофильного воспаления кишечника. Следовательно, было предположено, что фекальный лактоферрин может играть роль в исключении основных воспалительных состояний. И это устраняет необходимость в колоноскопии у пациентов с недифференцированной диареей без симптомов тревоги [61]. Данные выводы подтверждают идею о том, что, хотя лактоферрин может иметь ограниченное применение в непосредственной диагностике заболеваний ЖКТ, он все же является полезным в дифференциальной диагностике ВЗК и ПА.

Ингибитор сериновых протеаз, присутствующих в сыворотке, — α-1-антитрипсин, который синтезируется в печени [62]. Его можно измерить для оценки чрезмерных потерь белка в ЖКТ у пациентов с энтеропатией с потерей белка (БИЭБ) [63]. Важно отметить, что БИЭП не следует путать с дефицитом α-1-антитрипсина, отдельным состоянием, о котором сообщалось в литературе. В случае пищевой аллергии данных очень мало, только в одной статье информируется о его измерении в исследовании АБКМ (наряду с панелью других маркеров).

Дефензины относятся к классу защитных противомикробных пептидов. Они играют важную роль в механизмах врожденного иммунитета на поверхности слизистой оболочки ЖКТ. Бета-дефензины человека (HBD) экспрессируются в толстой кишке эпителиальными и плазматическими клетками. HBD-2 имеет большое значение в определении врожденного иммунного ответа на бактерии в кишечнике. Накопленные данные свидетельствуют об особой роли HBD-2 в качестве маркера воспаления кишечника [64]. Ряд исследований выявил, что повышенные уровни HBD-2 в фекалиях указывают на активацию врожденного иммунитета не только при ВЗК, но и при синдроме раздраженного кишечника и ПА [65, 66].

Выводы

Таким образом, в последние годы появились новые чувствительные и специфические биомаркеры для оценки состояния ЖКТ при аллергических заболеваниях. Несмотря на большой объем доступных сведений о фекальных биомаркерах аллергического поражения ЖКТ, маловероятно, что один биомаркер будет надежно контролировать заболевание. Современным клиницистам, обладающим целым арсеналом новых диагностических и прогностических инструментов, при постановке диагноза следует опираться на традиционные анамнестические и клинические методы диагностики. А фекальные биомаркеры нужно использовать на этапах дифференциальной диагностики и мониторинга течения заболевания, в том числе во время элиминационной диетотерапии. Ожидается, что обширное исследование в данной области позволит внедрить эти новые инструменты в повседневную медицинскую практику. Сейчас невозможно предсказать их точность, стоимость и удобство использования. Большинство авторов сходятся во мнении, что точные пороговые значения отсутствуют, а исследовательские группы следует лучше определять с учетом таких переменных, как возраст, режим питания, клинические симптомы и тип заболевания, вовлеченный иммунный механизм. Тем не менее фекальные биомаркеры могут быть включены в стандартную клиническую практику на этапах дифференциальной диагностики и мониторинга течения гастроинтестинальных проявлений пищевой аллергии.

Литература/References

  1. Osborne N.J., Koplin J.J., Martin P.E. et al. Health Nuts Investigators. Prevalence of challenge-proven IgE-mediated food allergy using population-based sampling and predetermined challenge criteria in infants. J. Allergy Clin. Immunol. 2011; 127: 668–676.

  2. Comberiati P., Costagliola G., Sofia D’Elio S., Peroni D. Prevention of food allergy: the significance of early introduction. Medicina. 2019; 55: 323.

  3. Ревякина В.А., Ларькова И.А., Мухортых В.А., Мачарадзе Д.Ш. Сложности диагностики и тактики ведения детей с гастроинтестинальной формой пищевой аллергии. Эффективная фармакотерапия. 2017; 18: 4–15. [Revyakina V.A., Larkova I.A., Mukhortykh V.A., Macharadze D.S. Difficulties of diagnosis and management tactics of children with gastrointestinal form of food allergy. Effective pharmacotherapy. 2017; 18: 4–15. (In Russ.)].

  4. Heine R.G. Gastrointestinal food allergies. Chem. Immunol. Allergy. 2015; 101: 171–180.

  5. Sampson H.A., Aceves S., Bock S.A. et al. Food allergy: a practice parameter update —2014. J. Allergy Clin. Immunol. 2014; 134: 1016–1025.e43.

  6. Fenton M. Guidelines for the diagnosis and management of food allergy in the United States. Clin. Transl. Allergy. 2011; 1: S10.

  7. Burks A.W., Tang M., Sicherer S. et al. ICON: food allergy. J. Allergy Clin. Immunol. 2012; 129: 906–920.

  8. Бельмер С.В., Корниенко Е.А. Аллергия и органы пищеварения у детей. Вопросы детской диетологии. 2017; 3 (15): 24–31. [Belmer S.V., Kornienko E.A. Allergy and digestive organs in children. Questions of children’s dietetics. 2017; 3 (15): 24–31. (In Russ.)].

  9. Pratt C.A., Demain J.G., Rathkopf M.M. Food allergy and eosinophilic gastrointestinal disorders: guiding our diagnosis and treatment. Curr. Probl. Pediatr. Adolesc. Health Care. 2008; 38 (6): 170–88.

  10. Chehade M., Jones S.M., Pesek R.D. et al. Phenotypic characterization of eosinophilic esophagitis in a large multicenter patient population from the consortium for food allergy research. J. Allergy Clin. Immunol. Pract. 2018; 6 (5): 1534–1544.e5.

  11. Jean-Christoph C., Szajewska H., Shamir R., Nowak-Wegrzyn A. Non-IgE-mediated gastrointestinal food allergies in children. Pediatr. Allergy Immunol. 2016; 28: 6–17.

  12. Шуматова Т.А., Приходченко Н.Г., Ефремова И.В. и соавт. Клинико-лабораторный анализ энтеральной нутритивной поддержки детей с тяжелыми формами нарушения кишечного всасывания. Тихоокеанский медицинский журнал. 2013; 1 (51): 38–41. [Shumatova T.A., Prikhodchenko N.G., Efremova I.V. et al. Clinical and laboratory analysis of enteral nutritional support for children with severe forms of intestinal absorption disorders. Pacific Medical Journal. 2013; 1 (51): 38–41. (In Russ.)].

  13. Caubet J.C., Ford L.S., Sickles L. et al. Clinical features and resolution of food protein-induced enterocolitis syndrome: 10-year experience. Journal of Allergy and Clinical Immunology. 2014; 134 (2): 382–389. e384.

  14. Onesimo R., Dello Iacono I., Giorgio V. et al. Can food protein induced enterocolitis syndrome shift to immediate gastrointestinal hypersensitivity? A report of two cases. Eur. Ann. Allergy Clin. Immunol. 2011; 43 (2): 61–63.

  15. Calvani M., Anania C., Cuomo B. et al. Non-IgE- or mixed IgE/non-IgE-mediated gastrointestinal food allergies in the first years of life: old and new tools for diagnosis. Nutrients. 2021; 13: 226.

  16. Eguliusz-Gracia I., Tay T.R., Hew M. et al. Recent developments and highlights in biomarkers in allergic diseases and asthma. Allergy. 2018; 73: 2290–2305.

  17. Striz I., Trebichavsky I. Calprotectin. A Pleiotropic molecule in acute and chronic inflammation. Physiol. Res. 2004; 53: 245–253.

  18. Ливзан М.А., Долгих Т.И., Лялюкова Е.А. Фекальный кальпротектин в комплексной диагностике заболеваний кишечника. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2013; 12: 83–86. [Lizvan M.A., Dolgikh T.I., Lyalyukova E.A. Fecal calprotectin in the complex diagnosis of intestinal diseases. Experimental and clinical gastroenterology. 2013; 12: 83–86. (In Russ.)].

  19. Ezri J., Nydegger A. Pediatrics. Fecal calprotectin in children: use and interpretation. Rev. Med. Suisse. 2011; 7 (277): 69–70.

  20. Berni Canani R., Rapacciuolo L., Romano M.T. et al. Diagnostic value of faecal calprotectin in paediatric gastroenterology clinical practice. Dig. Liver Dis. 2004; 36: 467–470.

  21. Rosenfeld G., Greenup A. J., Round A. et al. FOCUS: future of fecal calprotectin utility study in inflammatory bowel disease World J. Gastroenterol. 2016; 22 (36): 8211–8218.

  22. Шуматова Т.А., Приходченко Н.Г., Оденбах Л.А. Фекальный кальпротектин как маркер структурно-функционального состояния кишечника у детей с пищевой непереносимостью. Дальневосточный медицинский журнал. 2012; 4: 70–72. [Shumatova T.A., Prikhodchenko N.G., Odenbach L.A. Fecal calprotectin as a marker of the structural and functional state of the intestine in children with food intolerance. Far Eastern Medical Journal. 2012; 4: 70–72. (In Russ.)].

  23. Zhu Q., Li F., Wang J. et al. Upregulation of calprotectin in mild IgE-mediated ovalbumin hypersensitivity. Oncotarget. 2017; 8 (23): 37342–37354.

  24. Beser O.F., Sancak S., Erkan T. et al. Can fecal calprotectin level be used as a markers of inflammation in the diagnosis and follow-up of cow’s milk protein allergy? Allergy Asthma Immunol. Res. 2014; 6: 33–8.

  25. Zhu Q., Li F., Wang J. et al. Upregulation of calprotectin in mild IgE-mediated ovalbumin hypersensitivity. Oncotarget. 2017; 8 (23): 37342–37354.

  26. Шуматова Т.А., Приходченко Н.Г. Оценка эффективности диетотерапии у детей первого года жизни с гастроинтестинальной формой пищевой аллергии. Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2014; 5 (59): 82–86. [Shumatova T.A., Prikhodchenko N.G. Evaluation of the effectiveness of diet therapy in children of the first year of life with a gastrointestinal form of food allergy. Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics. 2014; 5 (59): 82–86. (In Russ.)].

  27. Diaz M., Guadamuro L., Espinosa-Martos I. et al. Microbiota and derived parameters in fecal samples of infants with non-IgE cow’s milk protein allergy under a restricted diet. Nutrients. 2018; 10: 1481.

  28. Ataee P., Zoghali M., Nikkhoo B. et al. Diagnostic value of fecal calprotectin in response to mother’s diet in breast-fed infants with cow’s milk allergy colitis. Iran. J. Pediatr. 2018; 28: e66172.

  29. Wang W., Uzzau S., Goldblum S.E., Fasano A. Human zonulin, a potential modulator of intestinal tight junctions. J. Cell Science. 2000; 24: 4435-40.

  30. Tripathi A., Lammers K.M., Goldblum S. et al. Identification of human zonulin, a physiological modulator of tight junctions, as prehaptoglobin-2. Proc. Natl. Acad. Science USA. 2009; 106: 16799-804.

  31. Clemente M.G., De Virgiliis S., Kang J.S. et al. Early effects of gliadin on enterocyte intracellular signalling involved in intestinal barrier function. Gut. 2003; 52: 218-23.

  32. Fasano A. All disease begins in the (leaky) gut: role of zonulin-mediated gut permeability in the pathogenesis of some chronic inflammatory diseases. F1000Res. 2020; 9: F1000.

  33. Шуматова Т.А., Шишацкая С.Н., Зернова Е.С. и соавт. Совершенствование диагностики аллергии к белкам коровьего молока у детей грудного возраста. Тихоокеанский медицинский журнал. 2016; 4 (66): 19-21. [Shumatova T.A., Shishatskaya S.N., Zernova E.S. et al. Improving the diagnosis of allergy to cow’s milk proteins in infants. Pacific Medical Journal. 2016; 4 (66): 19-21. (In Russ.)].

  34. Meira de-Faria F., Bednarska O., Strom M. et al. Colonic paracellular permeability and circulating zonulin-related proteins. Scand. J. Gastroenterol. 2021; 56: 424-31.

  35. Pelsers M.A., Namiot Z., Kisielewski W. et al. Intestinal-type and liver-type fatty acid-binding protein in the intestine. Tissue distribution and clinical utility. Clin. Biochem. 2003; 36: 529-35.

  36. Adriaanse M.P.M., Tack G.J., Passos V.L. et al. Serum I-FABP as marker for enterocyte damage in coeliac disease and its relation to villous atrophy and circulating autoantibodies. Aliment. Pharmacol. Ther. 2013; 37: 482-90.

  37. Thuijls G., Derikx J.P.M., van Wijck K. et al. Non-invasive markers for early diagnosis and determination of the severity of necrotizing enterocolitis. Ann. Surg. 2010; 251: 1174-80.

  38. Vreugdenhil A.C., Wolters V.M., Adriaanse M.P. et al. Additional value of serum I-FABP levels for evaluating celiac disease activity in children. Scand. J. Gastroenterol. 2011; 46: 1435-41.

  39. Ding C.M., Wu Y.H., Liu X.F. Diagnostic accuracy of intestinal fatty acid binding protein for acute intestinal ischemia: a systematic review and meta-analysis. Clin. Lab. 2020; 66 (6).

  40. Heida F.H., Hulscher J.B., Schurink M. et al. Intestinal fatty acid-binding protein levels in Necrotizing Enterocolitis correlate with extent of necrotic bowel: results from a multicenter study. J. Pediatr. Surg. 2015; 50: 1115-8.

  41. Prixodchenko H.G., Шуматова Т.А., Воронин С.В., Коваленко Д.В. Белок, связывающий жирные кислоты, и его генетическая регуляция у детей с пищевой аллергией. Тихоокеанский медицинский журнал. 2021; 4 (86): 46-49. [Prikhodchenko N.G., Shumatova T.A., Voronin S.V., Kovalenko D.V. Fatty acid binding protein and its genetic regulation in children with food allergies. Pacific Medical Journal. 2021; 4 (86): 46-49. (In Russ.)].

  42. Abedin N., Seemann T., Kleinfeld S. et al. Fecal eosinophil cationic protein is a diagnostic and predictive biomarker in young adults with inflammatory bowel disease. J. Clin. Med. 2019; 8 (12): 2025.

  43. Filippone R.T., Sahakian L., Apostolopoulos V., Nurgali K. Eosinophils in Inflammatory Bowel Disease. Inflamm. Bowel Dis. 2019; 25: 1140-1151.

  44. Kim C.K., Callaway Z., Kim D.W., Hirohito K. Eosinophil degranulation is more important than eosinophilia in identifying asthma in chronic cough. Journal of Asthma. 2011; 48: 994-1000.

  45. Rosenberg H.F. Eosinophil-derived neurotoxin (EDN/RNase 2) and the mouse eosinophil-associated RNases (mEars): expanding roles in 48.

  46. Kim C.K. Eosinophil-derived neurotoxin: a novel biomarker for diagnosis and monitoring of asthma. Korean Journal of Pediatrics. 2013; 56 (1): 8-12.

  47. Lee Y., Lee J.H., Yang E.M. et al. Serum levels of eosinophil-derived neurotoxin: a biomarker for asthma severity in adult asthma. Allergy Asthma & Immunology Research. 2019; 11: 394-405.

  48. Kalach N., Kapel N., Waligora-Dupriet A.-J. et al. Intestinal permeability and fecal eosinophil-derived neurotoxin are the best diagnosis tools for digestive non-IgE-mediated cow’s milk allergy in toddlers. Clin. Chem. Lab. Med. 2013; 51: 351-361.

  49. Roca M., Donat E., Rodriguez Varela A. et al. Fecal calprotectin and eosinophil-derived neurotoxin in children with non-IgE-mediated cow’s milk protein allergy. J. Clin. Med. 2021; 10 (8): 1595.

  50. Wada T., Matsuda Y., Muraoka M. et al. Fecal eosinophil-derived neurotoxin in cow’s milk-sensitive enteropathy: a case report. Allergol. Int. 2015; 64: 99-100.

  51. Wada H., Horisawa T., Inoue M. et al. Sequential measurement of fecal parameters in a case of non-immunoglobulin E-mediated milk allergy. Pediatr. Int. 2007; 49: 109-111.

  52. Rycyk A., Cudowska B., Lebensztejn D.M. Eosinophil-derived neurotoxin, tumor necrosis factor Alpha, and calprotectin as non-invasive biomarkers of food protein-induced allergic proctocolitis in infants. J. Clin. Med. 2020; 9: 3147.

  53. Filippone R.T., Sahakian L., Apostolopoulos V., Nurgali K. Eosinophils in inflammatory bowel disease. Inflamm. Bowel Dis. 2019; 25: 1140-1151.

  54. Peterson C.G., Lampinen M., Hansson T. et al. Evaluation of biomarkers for ulcerative colitis comparing two sampling methods: fecal markers reflect colorectal inflammation both macroscopically and on a cellular level. Scand. J. Clin. Lab. Investig. 2016; 76: 393-401.

  55. Peterson C.G., Eklund E., Taha Y. et al. A new method for the quantification of neutrophil and eosinophil cationic proteins in feces: Establishment of normal levels and clinical application in patients with inflammatory bowel disease. Am. J. Gastroenterol. 2002; 97: 1755-1762.

  56. Roca M., Rodriguez Varela A., Donat E. et al. Fecal calprotectin and eosinophil-derived neurotoxin in healthy children between 0 and 12 years. J. Pediatr. Gastroenterol. Nutr. 2017; 65: 394-398.

  57. Baveye S., Elass E., Mazurier J. et al. Lactoferrin: a multifunctional glycoprotein involved in the modulation of the inflammatory process. Clin. Chem. Lab. Med. 2009; 37: 281-286.

  58. Baynes R.D., Bezwoda W.R. Lactoferrin and the inflammatory response. Adv. Exp. Med. Biol. 2004; 357: 133-141.

  59. Silberer H., Küppers B., Mickisch O. et al. Fecal leukocyte proteins in inflammatory bowel disease and irritable bowel syndrome. Clin. Lab. 2005; 51: 117-126.

  60. Sutherland A.D., Gearry R.B., Frizelle F.A. Review of fecal biomarkers in inflammatory bowel disease. Dis. Colon. Rectum. 2008; 51: 1283-1291.

  61. Carrell R.W., Jeppsson J.-O., Laurell C.-B. et al. Structure and variation of human α 1-antitrypsin. Nature. 2012; 298: 329-334.

  62. Singer A.A.M. Food protein-induced enterocolitis and Alpha-1-antitrypsin deficiency. 64. J. Allergy Clin. Immunol. 2020; 145: 444.

  63. Langhorst J, Choi K.E. The role of human defensins in gastrointestinal diseases. Expert Rev. Clin. Immunol. 2011; 7: 779-787.

  64. Langhorst J., Junge A., Rueffer A. et al. Elevated human beta-defensin-2 levels indicate an activation of the innate immune system in patients with irritable bowel syndrome. Am. J. Gastroenterol. 2009; 104: 404-410.

  65. Langhorst J, Choi K.E. The role of human defensins in gastrointestinal diseases. Expert Rev. Clin. Immunol. 2011; 7: 779–787.

  1. Langhorst J., Junge A., Rueffer A. et al. Elevated human beta-defensin-2 levels indicate an activation of the innate immune system in patients with irritable bowel syndrome. Am. J. Gastroenterol. 2009; 104: 404–410.
    Quantum satis / Проверено на практике
    Вклад авторов. Н.Г. Приходченко, Т.А. Шуматова: разработка дизайна исследования, получение данных для анализа, обзор публикаций по теме статьи, написание текста рукописи; Е.С. Зернова, А.Н. Ни, Е.В. Сергеева: обзор публикаций по теме статьи, редактирование текста рукописи, оформление списка литературы.
    Authors contributions. N.G. Prikhodchenko, T.A. Shumatova: developing of research design, obtaining data for analysis, reviewing publications on the topic of the article, article writing; E.S. Zernova, A.N. Nee, E.V. Sergeeva: reviewing publications on the topic of the article, editing the text of the article, making a list of references.
    Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
    Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest.
    Финансирование. Исследование проведено без спонсорской поддержки.
    Financing. The study was performed without external funding.
    Статья поступила: 22.08.2022.
    Принята к публикации: 26.09.2022.
    Article received: 22.08.2022.
    Accepted for publication: 26.09.2022.
    СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
    Приходченко Нелли Григорьевна, д.м.н., доцент, профессор Института педиатрии. Телефон: +7 (924) 521-30-67. ORCID: 0000-0002-2106-2572.
    Шуматова Татьяна Александровна, д.м.н., профессор, директор Института педиатрии
    . Телефон: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-003-2668-8483.
    Зернова Екатерина Сергеевна, к.м.н., ассистент Института педиатрии. Телефон: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-0002-0748-5819.
    Ни Антонина Николаевна, д.м.н., профессор Института педиатрии
    . Телефон: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-0001-6926-3341.
    Сергеева Елена Васильевна, ассистент Института педиатрии*. Телефон: 8 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-0002-4465-3471.

  • ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации. Адрес: 690002, г. Владивосток, пр-т Острякова, д. 2. E-mail: mail@tgmu.ru.
    AUTHORS INFORMATION
    Prikhodchenko Nelly Grigorievna, MD, PhD, Professor of the Institute of Pediatrics. Phone: +7 (924) 521-30-67. ORCID: 0000-0002-2106-2572.
    Shumatova Tatiana Alexandrovna, MD, PhD, Professor, Director of the Institute of Pediatrics
    . Phone: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-003-2668-8483.
    Zernova Ekaterina Sergeevna, PhD, Assistant of the Institute of Pediatrics. Phone: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-0002-0748-5819.
    Nee Antonina Nikolaevna, MD, PhD, Professor of the Institute of Pediatrics
    . Phone: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-0001-6926-3341.
    Sergeeva Elena Vasilievna, Assistant of the Institute of Pediatrics*. Phone: +7 (4232) 45-63-49. ORCID: 0000-0002-4465-3471.

  • Pacific State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation, Vladivostok, Russia Address: 690002, Vladivostok, prospect Ostryakova, 2. E-mail: mail@tgmu.ru.