absztrakt

A nekrotizáló enterocolitis (NEC) a leggyakoribb súlyos emésztőrendszeri vészhelyzet, amely koraszülötteket érint. A betegség gyakran gyorsan megjelenik, több, ha van, már létező tünettel, amelyek felhasználhatók megbízhatóan előre jelezni annak előfordulását. Gyors halála és progressziója, valamint a gyermek túlélésekor bekövetkező súlyos morbiditása olyan korai diagnosztikai eszközöket igényel, amelyek felhasználhatók azoknak a gyermekeknek az azonosítására, akiknek a legnagyobb kockázata lenne a betegség kialakulásában, és akik számára korai megelőző intézkedéseket tűznének ki célul. . Bár a vizsgálatok számos technika hatékonyságát sugallják, mint például a légúti hidrogén, a vérben, vizeletben vagy ürülékben lévő gyulladásos mediátorok és a genetikai markerek, ezek hátrányai korlátozzák használatukat. Az újonnan kifejlesztett "omikus" megközelítések alkalmazása biomarkereket biztosíthat a betegség korai diagnosztizálására és célzott megelőzésére.

A fő

Asztal teljes méretben

Az eddig tanult technikák

Hidrogén mintavétel.

Genomikus markerek.

A NEC kockázata az interleukin (IL) -18 607 AA genotípus gyakoriságával is társult (12). Az AA genotípus gyakorisága szignifikánsan magasabb a III. Stádiumú NEC-ben szenvedő csecsemőknél az I. és II. Stádiumhoz képest (17). Így az AA genotípus jelenléte hátrányosan befolyásolhatja a NEC kimenetelét az IL-18 megváltozott szintje révén. Ez egy citokin, amely indukálja az interferon-y-t és amplifikálja a T-helper sejt 1-es típusú (Th1) citokintermelést és IL-8 felhalmozódást (17). ). A NEC-ben szenvedő VLBW csecsemőknél szintén kisebb a mutáns IL-4 α-lánc receptor allél valószínűsége, mint a NEC nélküli gyermekeknél (17). Az IL-4 receptor génváltozata az IL-4 jelek fokozott transzdukciójával jár, ami a limfocita fejlődését a 2-es típusú (Th2) Th-sejtek hangsúlyosabb állapotába tolja el (17). Úgy gondolják, hogy a genetikai polimorfizmus hordozóiban megnövekedett Th2 sejtek száma védő tényező a NEC kialakulása ellen (17).

Ezek a megállapítások arra utalnak, hogy a NEC-t nem egyedül a genetika, hanem a gazda-baktérium kölcsönhatásokkal összefüggő genetikai tényezők közvetítik. Úgy tűnik tehát, hogy a genetikai markerek keresése rendelkezik némi potenciállal, de az előrejelzés érzékenységét és specifitását továbbra is nagyon nehéz elérni, elsősorban a környezeti tényezőkkel való kölcsönhatás miatt, amelyek szintén fontos szerepet játszanak a NEC patogenezisében.

Bél mikroflóra.

A csecsemőkben a NEC kialakulása előtt jelenlévő baktériumok nagy változatossága és az ismert kórokozó izolálásának/azonosításának ezzel párhuzamos kudarca arra utal, hogy a kommenzális mikrobák általában megkerülők, akik bizonyos körülmények között felerősíthetik a kóros folyamatokat, például az ellenőrizetlen gyulladást. Kapcsolódó hipotézis az, hogy egy adott mikrobiális összetétel, amely normális lehet a teljes időtartamú csecsemőknél, lehet a bűnös, ami koraszülötteknél nem megfelelő NEC-termelő gyulladásos kaszkádhoz vezet, ellentétben bizonyos kórokozó fajok jelenlétével (7, 8). . Vannak azonban régebbi bizonyítékok arra vonatkozóan, hogy a bélflórában specifikus változások figyelhetők meg, amelyek megelőzik a NEC kialakulását (25). Ezért egyértelmű, hogy a mikrobiális ökológia tényező a NEC fejlődésében, de a végleges okozati összefüggést még nem sikerült meghatározni.

Amikor a NEC-ben szenvedő gyermekeket összehasonlították a NEC nélküli kontroll csecsemőkkel (amelyek megfelelnek a születési és a posztmenstruációs életkornak), a potenciális kórokozók tenyésztésén alapuló tanulmány nem azonosította a betegséggel összefüggő specifikus baktériumokat (26). Ez a megfigyelés nem zárja ki annak lehetőségét, hogy a molekuláris mikrobiológiai elemzés modern módszereit alkalmazó, kellően vezetett vizsgálatok a jövőben azonosítani tudják a kórokozókat. A specifikus kórokozók mellett a mikrobiosis kolonizáció megváltoztatta sokféleségét vagy domináns kommenzális mikrobák megjelenését, amelyek tisztázzák a nem megfelelő immunválaszt, amely fontos lehet a betegség folyamatában (27). A molekuláris technikákat alkalmazó legújabb vizsgálatok első áttekintést nyújtottak (28). A 16S riboszomális RNS-alapú megközelítések használata nagyban megkönnyítette a GI traktus mikrobiális ökológiájának tanulmányozását, mivel ez megkerüli a tenyésztés szükségességét (29). A hatékony új molekuláris megközelítések, beleértve a piroszekvenálást is, most lehetővé teszik a telített telítettség-elemzést, amely kimutathatja a baktériumok jeleit, amelyek kevéssé járulnak hozzá a teljes mikrobiómához.

Ezek az új molekuláris mikrobiota technikák az egyébként nem tenyészthető mikrobák kimutatására új lehetőségeket kínálnak a NEC-kkel összefüggő specifikus kórokozók azonosítására, valamint a bél mikroökológiai mintázatairól, amelyek a NEC-ek patogeneziséhez vezethetnek. Vannak érvek a széklet mikrobiózisának helyességének érvényességével szemben a mikrobiózis időben, amely szoros kapcsolatban áll a vékonybél és a vastagbél nyálkahártyájával. A koraszülött csecsemők esetenként hibásak, ezért nem lehet kimutatni a mikrobionok összetételének deformációit rektális tamponokban vagy székletmintákban, amikor a gyulladás megkezdődik vagy előrehalad a bélnyálkahártya felszínén.

Az utóbbi időben érdeklődés mutatkozik a bél mikrobiózisának megváltoztatása iránt, hogy manipulálják a betegséget. Antibiotikumok (30), prebiotikumok (31) és probiotikumok (32, 33) vizsgálatait hajtották végre a NEC profilaktikus terápiájának kifejlesztésének reményében. Bár nincs meggyőző bizonyíték a végleges megelőző stratégiákra, a mikroflóra manipuláció terén sok mindenre fel kell derülni.

Gyulladásos mediátorok.

A szepszis szindrómához és a felnőttkori légzési distressz szindrómához hasonlóan a NEC patogenezise úgy tűnik, hogy magában foglal egy olyan utat, amely magában foglalja a bélkárosodás kialakulásában szerepet játszó gyulladásos mediátorok endogén termelését (34). Az endotoxin/lipopoliszacharid (LPS), a thrombocyta-aktiváló faktor (PAF), a tumor nekrózis-faktor alfa (TNF-α), az IL-8 és más kemokinek és citokinek, valamint prosztaglandinok, leukotriének és nitrogén-oxid szerepelnek a végleges anyagban. a NEC patogenezisének közös útja (1, 34, 35). A betegség kialakulásának korai szakaszaiból származó szérum, szövetek, széklet vagy más minták segíthetnek azonosítani azokat a korai gyulladásos eseményeket, amelyek hajlamossá teszik a gyermeket az NEC-re, és ezáltal beavatkozási lehetőséget kínálnak. Itt röviden ki fogunk értékelni néhány gyulladásos és egyéb markert, amelyeket értékeltek és/vagy még értékelnek a NEC korai diagnózisa szempontjából.

Egy tanulmányban az IL-1β, az IL-6, az endotoxin/LPS és a TNF-a koncentrációit mértük a klinikai betegség kezdetekor (35). Megállapították, hogy az újszülöttek endotoxémiája és a gyulladásgátló citokinek felszabadulása fontos szerepet játszik a többszörös szervelégtelenségben és a mortalitásban. Az endotoxémia a legsúlyosabb volt a betegség kezdetén NEC-ben szenvedő csecsemőknél, ami arra utal, hogy a bélsorompó meghibásodása fontos szerepet játszik a NICU káros következményeiben (35.

Egy másik tanulmány értékelte a szérum C-reaktív fehérjék (CRP) és a NEC közötti kapcsolatot (36). A CRP szintek kórosnak bizonyultak mind a II, mind a III stádiumú NEC-ben. A NEC-ben szenvedő csecsemőknél a megfelelő orvosi kezelés megkezdése után a CRP tartósan emelkedett szintje a NEC szövődményeinek kialakulását javasolta, amelyek gyakran műtétet igényeltek.

Valószínű, hogy a NEC diagnosztikai és terápiás eljárásainak hiánya a betegség általános képének hiányából adódik. A gyulladás és annak patológiai következményeinek megfelelően validált és kalibrált matematikai modelljei a NEC-ben hasznosak lehetnek a betegségben szenvedő csecsemők fiziológiai és biológiai válaszának előrejelzésében, de, amint azt a közelmúltban javasolták, még nem fejlesztették ki teljesen (44).

Egyéb közvetítők.

Az arginin és a glutamin alacsony koncentrációja szintén társul a NEC-hez. Ezen aminosavak kiegészítését megelőző betegségstratégiának tekintették (45, 46). Ezek a terápiák azonban valószínűleg nem specifikusak a NEC-re, a hiányosságok pedig valószínűleg az alacsony jövedelmek és a stressz alatti magas fogyasztás miatt (47).

Végül a növekedési faktorokat nemcsak diagnosztikai eszközként, hanem terápiás beavatkozásként is értékelték. Diagnosztikai célokra prospektív elemzéssel azt találták, hogy a nyálmirigy eredetű epidermális növekedési faktor szintje szignifikánsan alacsonyabb volt a koraszülötteknél, és a nyálmirigy eredetű epidermális növekedési faktor gyorsabb növekedése az élet első heteiben magasabb gyakorisággal társult NEC (48). Egy másik terápiás vizsgálatban értékelték az inzulinszerű növekedési faktor-1 (IGF-1) szintjét és annak hatását a koraszülöttek bélműködésének érésére (49). Úgy gondolták, hogy az IGF-1 korai formában történő kiegészítése felgyorsítja a bél gátjának és felszívódási tulajdonságainak növekedését és fejlődését (49), ami potenciálisan csökkenti a NEC kialakulásának valószínűségét. A kiegészítést azonban nem találták szignifikánsan előnyösnek, valószínűleg más tényezőkkel való szinergiák miatt, amelyeket az IGF-1-vel nem egészítettek ki (49). Ezek a fontos megfigyelések azonban arra utalnak, hogy biomarkerek fejleszthetők ki a NEC-ek korai felismerésére, és támogathatják a további kutatásokat.

Új biomarker technológiák

A közelmúltban új molekuláris technikák jelentek meg biomarkerek kifejlesztésére olyan betegségek számára, mint a prosztatarák (50), a májbetegség (51), a magzatvíz fertőzése (52), valamint a koraszülöttek retinopathiájának kimutatására (53). Még ígéretesebb az a megállapítás, hogy a proteomikus ujjlenyomat-ujjlenyomatok pontosabbnak bizonyultak, mint a hagyományos Gram-foltok és a tenyészet az amnián belüli fertőzés diagnosztizálásában (54). Az ilyen molekuláris technikákkal elért sikerek reményt kínálnak a biomarker megtalálására az NEC kimutatására és esetleg megelőzésére.

Proteomika.

A proteomika egy gyorsan fejlődő tudomány, amely a fehérjékhez rendelt számos feladatra összpontosít (54, 55). A fehérjék szerkezetére, funkcióira és kölcsönhatásaira vonatkozik, ideértve azok azonosítását és mennyiségi meghatározását (55). Ez magában foglalja a kölcsönhatásaik biológiai funkciókra gyakorolt ​​hatásának tanulmányozását is. A NEC-ekre érzékeny VLBW csecsemőknél valószínűleg a koraszülés következtében a fejlődő fehérjék diszharmonizálódnak, és vagy a mikrobiózis és a bélgát közötti jelátviteli út, vagy a luminális tömeg átadása a bélgáton olyan módon módosul, amely hozzájárul a NEC-nek (56).

A proteomikus technológiák több lépést tartalmaznak. A poliakrilamid és a gél (2D gél) fehérjeválasztási elektroforézisének kétdimenziós módszerei olyan fehérjetulajdonságot használnak, amely elektromos mező jelenlétében a fehérjék belső töltését jellemző elektroforetikus mobilitással biztosítja, ami lehetővé teszi számukra az elválasztást és azonosítást molekuláris molekulaszerkezetükön. súly és nettó töltés (57). E két módszer közül a 2D gél módszert tartják jobb megoldásnak az alacsony felbontású, nagy felbontású fehérjék profilozásához a NEC biomarkereinek keresésében (58).

A diagnosztikai biomarkerek és a betegségekben szerepet játszó fehérjék azonosításának másik hatékony technikája a tömegspektrometria (59). Ez a technika annyi energiát vezet be, hogy a célmolekulába ionizálódnak és szétesnek. A kapott fragmenseket ezután a tömeg/töltés arány alapján elemezzük. Különféle típusú tömegspektrometriás technikák állnak rendelkezésre, ideértve a lézeres deszorpciós/ionizációs időspektrometriát, a lézeres deszorpciós/ionizációs idő tömegspektrometriát és a tandem tömegspektroszkópiát (MS/MS). (57, 59). A kétdimenziós gélt gyakran használják tömegspektrometriával együtt (55, 57). Ilyen például a korai szülésnél a membrán idő előtti repedésére jellemző potenciális biomarkerek kimutatása (54). Az 1. ábra bemutatja, hogy ezek a technikák hogyan alkalmazhatók emberi gyermekeknél.

akiknek

A biomarkerek felfedezésének folyamata.

Teljes méretű kép

Transcriptomics.

A transzkripptika a génexpressziós minták értékelésének globális módja (60). Magában foglalja az összes mRNS-molekula vagy transzkriptum tanulmányozását, valamint a fehérje-iniciáció, -feldolgozás és -degradáció változásainak értékelését. A transzkriptikumokon alapuló polimeráz láncreakció (PCR) technika a közeljövőben ígéri a biomarkerek felfedezését a NEC kutatásaiban. A PCR-t már használják a korábban nem tenyészhető organizmusok azonosítására (21, 29, 61). A PCR-hez alkalmas mintavétel azért vonzó, mert minden szükséges mennyiségre szükség van, mert ezeket tovább erősítik a folyamat során (60, 61). A mintákat szinte bármilyen szövetből, például bőrből, nyálból és szájüregi karcolásokból lehet beszerezni, szükségtelen kiterjedt invazív vizsgálatok vagy vérvétel nélkül.

Ezek az új módszerek azonban nem jelentenek kihívást. Az egyik legkézenfekvőbb a megfelelő felszerelés szükségessége. Pontos és megfizethető felszerelésnek kell rendelkezésre állnia e technikák hatékony alkalmazásához. Ha kiderül, hogy egy korábban ismeretlen gén az egészséghez képest eltérő módon expresszálódik, továbbra is alapvető fontosságú, hogy a megfelelő génterméket mind fenotípusosan, mind fehérje szinten megerősítsék. Bár ez a technológia elérhető az ilyen típusú értékelés elvégzéséhez, a jó diagnosztikai platform kifejlesztésének szűk keresztmetszete a differenciálisan átírt gén statisztikai szignifikanciájának és biológiai relevanciájának meghatározásával kapcsolatos problémákból fakad.

következtetés

A bizonyítékok arra utalnak, hogy a NEC-k kialakulásának fő patofiziológiai hozzájárulása a bélmikrobák és a gazdaszervezetek ezen mikrobák közötti hibás kölcsönhatásából ered. Új információt valószínűleg újonnan kifejlesztett technológiák szolgáltatnak, amelyeket olyan kezdeményezések támogatnak, mint az emberi mikrobiom projekt. A non-invazív módon nyert szövetmintákban a biomarkerek kimutatására szolgáló "omic" technikák különösen vonzónak tűnnek a helyszínen történő új diagnosztikai markerek kifejlesztése szempontjából, és vonzóak a hatékony terápiák, például táplálék-kiegészítők (növekedési faktorok, prebiotikumok, stb.). ), bakteriális manipuláció (probiotikumok, antibiotikumok), vagy akár közvetlen terápia rekombináns géntermékekkel a gyulladásos válasz csökkentése vagy megszüntetése érdekében.

szójegyzék

bél zsírsavat kötő fehérje