абстрактно
Некротизиращият ентероколит (NEC) е най-честата тежка стомашно-чревна спешност, засягаща недоносени бебета. Болестта често има бързо начало с няколко, ако има такива, вече съществуващи симптоми, които могат да се използват за надеждно предсказване на появата му. Неговото бързо настъпване и прогресиране до смърт, както и тежката му заболеваемост, когато детето оцелее, изисква инструменти за ранна диагностика, които могат да се използват за идентифициране на онези деца, които биха били изложени на най-голям риск от развитие на болестта и за които биха били насочени ранните превантивни мерки . Въпреки че проучванията предполагат ефективността на няколко техники, като дихателен водород, възпалителни медиатори в кръвта, урината или изпражненията и генетични маркери, те имат недостатъци, ограничаващи тяхната употреба. Прилагането на новоразработени „омически“ подходи може да осигури биомаркери за ранна диагностика и целенасочена профилактика на това заболяване.
Основното
Маса в пълен размер
Техники, изучавани досега
Вземане на проби от водород.
Геномни маркери.
Рискът за NEC също е свързан с честотата на интерлевкин (IL) -18 607 AA генотип (12). Честотата на генотипа АА е значително по-висока при бебета със стадий III NEC в сравнение със стадии I и II (17). По този начин присъствието на генотипа AA може да повлияе неблагоприятно на резултата от NEC чрез променени нива на IL-18, цитокин, който индуцира интерферон-γ и усилва производството на цитокини от тип 1 (Th1) на Т-хелперни клетки и натрупването на IL-8 (17 ). Доказано е също, че VLBW бебетата с NEC имат по-малка вероятност да имат мутант на IL-4 а-верижен рецепторен алел в сравнение с деца без NEC (17). Вариантът на генния рецептор за IL-4 е свързан с повишена трансдукция на сигнали на IL-4, което измества развитието на лимфоцитите към по-изразено състояние на Th 2 клетки Th (Th2) (17). Счита се, че увеличеният брой Th2 клетки в носителите на този генетичен полиморфизъм е защитен фактор срещу развитието на NEC (17).
Тези открития предполагат, че NEC не се медиира само от генетиката, а от генетични фактори, свързани с взаимодействия гостоприемник и бактерии. По този начин търсенето на генетични маркери изглежда има известен потенциал, но чувствителността и специфичността за прогнозиране остават много трудни за постигане, главно поради взаимодействието с фактори на околната среда, които също играят важна роля в патогенезата на NEC.
Чревна микрофлора.
Голямото разнообразие от бактерии, налични при кърмачета преди развитието на NEC и съпътстващият неуспех да се изолира/идентифицира известен патоген, предполагат, че коменсалните микроби обикновено са байпаси, които при определени условия могат да усилят патологични процеси като неконтролирано възпаление. Свързана хипотеза е, че определен микробен състав, който може да бъде нормален при доносените бебета, може да бъде виновникът, което води до неподходяща възпалителна каскада, произвеждаща NEC при недоносени бебета, за разлика от наличието на някои патогенни видове (7, 8). . Съществуват обаче по-стари доказателства, които показват, че могат да се наблюдават специфични промени в чревната флора, които предшестват развитието на NEC (25). Следователно е ясно, че микробната екология е фактор за развитието на NEC, но окончателната причинно-следствена връзка все още не е определена.
Когато децата с NEC са сравнени с контролните бебета без NEC (съответстващи на гестационната възраст при раждане и постменструалната възраст), проучване, основано на култивиране на потенциални патогени, не идентифицира специфични болести, свързани с болестта (26). Това наблюдение не изключва възможността достатъчно насочени изследвания, използващи съвременни методи за молекулярен микробен анализ, да могат да идентифицират патогени в бъдеще. В допълнение към специфични патогени, колонизацията на микробиоза е променила своето разнообразие или появата на доминиращи коменсални микроби, които изясняват неподходящ имунен отговор, който може да бъде важен в болестния процес (27). Последните проучвания, използващи молекулярни техники, предоставят първоначален преглед (28). Използването на 16S базирани на рибозомни РНК подходи значително улесни изследването на микробната екология на стомашно-чревния тракт, тъй като заобикаля необходимостта от култура (29). Мощните нови молекулярни подходи, включително пиросеквенция, сега позволяват задълбочен анализ на насищане, който може да открие сигнатурни сигнатури за бактерии, които допринасят малко за цялостния микробиом (29).
Тези нови техники на молекулярна микробиота за откриване на иначе необратими микроби предлагат нови възможности за идентифициране на специфични патогени, свързани с NEC, както и чревни микроекологични модели, които могат да доведат до патогенезата на NEC. Има аргументи срещу валидността на фекалната микробиоза като заместител във времето за микробиоза, която е в близък контакт с лигавицата на тънките и дебелите черва. Недоносените бебета понякога са дефектни и поради това не е възможно да се открият деформации в състава на микробионите в ректални тампони или проби от изпражнения, когато възпалението започне или прогресира на повърхността на чревната лигавица.
Напоследък има интерес към промяна на чревната микробиоза, за да се манипулира болестта. Проведени са проучвания на антибиотици (30), пребиотици (31) и пробиотици (32, 33) с надеждата да се развие профилактична терапия за NEC. Въпреки че няма убедителни доказателства за окончателни превантивни стратегии, много трябва да се появи в областта на манипулацията с микрофлора.
Възпалителни медиатори.
Подобно на синдрома на сепсиса и синдрома на дихателен дистрес при възрастни, патогенезата на NEC изглежда включва път, който включва ендогенното производство на възпалителни медиатори, участващи в развитието на чревно увреждане (34). Смята се, че ендотоксин/липополизахарид (LPS), фактор за активиране на тромбоцитите (PAF), фактор на туморна некроза алфа (TNF-α), IL-8 и други хемокини и цитокини, заедно с простагландини, левкотриени и азотен оксид, се включват във финала общ път на патогенезата на NEC (1, 34, 35). Серумите, тъканите, изпражненията или други проби от ранните периоди в развитието на болестта могат да помогнат за идентифициране на ранни възпалителни събития, които предразполагат детето към NEC, като по този начин предоставят възможност за намеса. Тук ще разгледаме накратко някои възпалителни и други маркери, които са били и/или все още се оценяват за ранна диагностика на NEC.
В едно проучване, концентрациите на IL-1β, IL-6, ендотоксин/LPS и TNF-α бяха измерени в началото на клиничното заболяване (35). Установено е, че новородената ендотоксемия и освобождаването на провъзпалителни цитокини са важни фактори за множествена органна недостатъчност и смъртност. Ендотоксемията е била най-тежка в началото на заболяването при кърмачета с NEC, което предполага, че провалът на чревната бариера играе важна роля за неблагоприятните резултати в NICU (35).
Друго проучване оценява връзката между серумни С-реактивни протеини (CRPs) и NEC (36). Установено е, че нивата на CRP са ненормални както при НЕК на етап II, така и на етап III. При кърмачета с NEC постоянно повишен CRP след започване на подходящо медицинско лечение предполага развитието на усложнения на NEC, което често изисква операция.
Вероятно липсата на диагностични и терапевтични процедури за NEC се дължи на липсата на цялостна картина на заболяването. Правилно валидираните и калибрирани математически модели на възпалението и неговите патологични последици в NEC могат да бъдат полезни при прогнозиране на физиологичния и биологичния отговор при кърмачета, страдащи от болестта, но, както наскоро беше предложено, все още не са напълно разработени (44).
Други медиатори.
Ниските концентрации на аргинин и глутамин също са свързани с NEC. Добавянето на всяка от тези аминокиселини се счита за стратегия за превантивно заболяване (45, 46). Тези терапии обаче вероятно ще бъдат неспецифични за NEC, а недостатъците вероятно се дължат на ниски доходи и голямо потребление по време на стрес (47).
И накрая, растежните фактори бяха оценени не само като диагностични инструменти, но и като терапевтични интервенции. За диагностични цели е установено проспективен анализ, който показва, че нивата на епидермален растежен фактор, получени от слюнчените жлези, са значително по-ниски при недоносени бебета и по-бързото увеличение на епидермалния растежен фактор, получен от слюнчените жлези през първите седмици от живота, е свързано с по-висока честота на NEC (48). Друго терапевтично проучване оценява нивата на инсулиноподобен растежен фактор 1 (IGF-1) и неговите ефекти върху съзряването на чревната функция при недоносени бебета (49). Смята се, че добавянето на IGF-1 в преждевременни форми ускорява растежа и развитието на бариерните и абсорбционни свойства на червата (49), потенциално намалявайки вероятността от развитие на NEC. Установено е обаче, че добавката не е значително полезна, вероятно поради синергии с други фактори, които не са били допълнени във връзка с IGF-1 (49). Тези важни наблюдения обаче предполагат, че могат да бъдат разработени биомаркери за ранно откриване на НЕК и да подкрепят по-нататъшни изследвания.
Нови технологии за биомаркери
Наскоро се появиха нови молекулярни техники за тяхното използване за разработване на биомаркери за заболявания като рак на простатата (50), чернодробно заболяване (51), инфекция на околоплодните течности (52) и за откриване на ретинопатия при недоносени бебета (53). Още по-обещаващо е откритието, че протеомните пръстови отпечатъци са показали, че са по-точни от конвенционалното оцветяване по Грам и културата при диагностицирането на интраамниотична инфекция (54). Подобни успехи, използващи молекулярни техники, дават надежда за намиране на биомаркер за откриване и евентуално предотвратяване на NEC.
Протеомика.
Протеомиката е бързо развиваща се наука, която се фокусира върху редица задачи, възложени на протеините (54, 55). Той се отнася до структурата, функциите и взаимодействията на протеините, включително тяхната идентификация и количествено определяне (55). Той също така включва изследване на ефекта от техните взаимодействия върху биологичните функции. При VLBW бебета, чувствителни към NECs, вероятно е поради преждевременно раждане, развиващите се протеини да бъдат дисхармонизирани и че или сигналните пътища между микробиозата и чревната бариера или трансферът на луминална маса през чревната бариера се променят по начин, който допринася към NEC (56).
Протеомните технологии включват няколко стъпки. Полиакриламидът и двуизмерните методи на гел (2D гел) електрофореза за разделяне на протеини използват протеиново свойство, което в присъствието на електрическо поле им дава вътрешния заряд на протеините, характерна електрофоретична подвижност, което им позволява да бъдат разделени и идентифицирани на базата върху тяхната молекулярна молекулярна структура. тегло и нетен заряд (57). От тези два метода методът 2D гел се счита за по-добър вариант за профилиране на протеини с ниска разделителна способност и висока разделителна способност в търсенето на биомаркери за NEC (58).
Друга мощна техника в областта на диагностичните биомаркери и идентифицирането на протеини, участващи в заболявания, е масспектрометрията (59). Тази техника включва въвеждане на достатъчно енергия в целевата молекула, за да се йонизира и разпадне. След това получените фрагменти се анализират въз основа на съотношението тегло/заряд. Предлагат се различни видове техники на масова спектрометрия, включително лазерна десорбция/време на йонизация спектрометрия, лазерна десорбция/време на йонизация масова спектрометрия и тандемна мас спектроскопия (MS/MS). (57, 59). Двуизмерният гел често се използва заедно с масспектрометрията (55, 57). Такъв пример е откриването на потенциални биомаркери, характерни за преждевременното разкъсване на мембраните при преждевременно раждане (54). Фигура 1 илюстрира как тези техники могат да бъдат използвани при човешки деца.
Процесът на откриване на биомаркери.
Изображение в пълен размер
Транскриптомия.
Транскриптомиката е глобален начин за оценка на моделите на генна експресия (60). Включва изследване на всички иРНК молекули или транскрипти и оценка на промените в инициирането, обработката и разграждането на протеини. Техниката на базирана на транскриптомика полимеразна верижна реакция (PCR) обещава да открие биомаркери в изследванията на NEC в близко бъдеще. PCR вече се използва за идентифициране на организми, които преди това не са били култивирани (21, 29, 61). Вземането на проби, подходящо за PCR, е привлекателно, тъй като са необходими всички необходими количества, тъй като те допълнително се усилват по време на този процес (60, 61). Могат да се вземат проби от почти всяка тъкан, като кожа, слюнка и устни драскотини, без излишно интензивно инвазивно изследване или вземане на кръв.
Тези нови методи обаче не са без предизвикателства. Една от най-очевидните е необходимостта от подходящо оборудване. За ефективното прилагане на тези техники трябва да има точно и достъпно оборудване. Ако се установи, че по-рано неизвестен ген се изразява диференциално в сравнение със здравето, остава решаващо съответният генен продукт да бъде потвърден както фенотипично, така и на ниво протеин. Въпреки че тази технология е достъпна за извършване на този тип оценка, пречка при разработването на добра диагностична платформа произтича от проблемите за определяне на статистическата значимост и биологичната значимост на диференциално транскрибирания ген.
заключение
Данните показват, че основният патофизиологичен принос за развитието на НЕК произтича от неправилно взаимодействие между чревните микроби и отговора на гостоприемника към тези микроби. Нова информация вероятно ще бъде предоставена от новоразработени технологии, подкрепени от инициативи като проекта за човешки микробиом. "Omic" техниките за откриване на биомаркери в тъканни проби, получени неинвазивно, изглеждат особено привлекателни за разработването на нови диагностични маркери за точкова грижа и са привлекателни за разработването на ефективни терапии като хранителни добавки (растежни фактори, пребиотици, и т.н.). ), бактериална манипулация (пробиотици, антибиотици) или дори директна терапия с рекомбинантни генни продукти за намаляване или елиминиране на възпалителния отговор.
Терминологичен речник
чревен протеин, свързващ мастните киселини