Biomarkery kałowe stanowią cenne, nieinwazyjne narzędzie pozwalające uzyskać wgląd w procesy patofizjologiczne zachodzące w przewodzie pokarmowym. Umożliwiają one rozróżnienie między przyczynami zapalnymi i niezapalnymi przewlekłych enteropatii, dostarczają wskazówek dotyczących utraty białka oraz pomagają w monitorowaniu przebiegu choroby i podejmowaniu decyzji terapeutycznych. Poniżej przedstawiamy najważniejsze biomarkery kałowe obecnie dostępne w medycynie weterynaryjnej.
1. α1-antytrypsyna
α1-antytrypsyna (α1-AT) jest białkiem należącym do rodziny inhibitorów proteaz serynowych (serpin). Jest ona głównie syntetyzowana w wątrobie i krąży w osoczu krwi w stosunkowo stabilnych stężeniach. Jej fizjologiczną funkcją jest hamowanie enzymów proteolitycznych – w szczególności elastazy neutrofili – w celu zapobiegania uszkodzeniom tkanek spowodowanym nadmierną reakcją zapalną. α1-AT ma szczególne znaczenie diagnostyczne w przypadkach enteropatii z utratą białka (ang. protein- losing enteropathy PLE). W przeciwieństwie do wielu innych białek, α1-AT jest w dużej mierze odporna na degradację enzymatyczną w przewodzie pokarmowym. Gdy funkcja bariery jelitowej zostaje zaburzona – np. w wyniku stanu zapalnego lub owrzodzenia – α1-AT może przenikać z osocza do światła jelita i być wykrywana w kale w postaci niezmienionej. Czyni to z α1-AT idealny marker kałowy do identyfikacji utraty białek osocza poprzez przewód pokarmowy. Jej obecność w kale wskazuje na uszkodzenie integralności bariery jelitowej i jest uważana za wskaźnik utraty białka jelitowego.
Wskazania
U psów kałowa α1-antytrypsyna została szczegółowo przebadana jako wczesny marker rozwijającej się enteropatii z utratą białka (PLE) u ras predysponowanych (np. terier pszeniczny). Badania wskazują, że marker ten może wykrywać zaburzenia funkcji bariery jelitowej na wczesnym etapie – zanim pojawią się objawy kliniczne lub wykrywalna hipoalbuminemia we krwi. Innym możliwym zastosowaniem jest ocena hipoproteinemii lub hipoalbuminemii.
Ponieważ PLE nie zawsze przebiega z biegunką, oznaczenie α1-AT w kale może być użytecznym narzędziem w identyfikacji przyczyny takich nieprawidłowości w wynikach badań krwi. U pacjentów z przewlekłą enteropatią zwiększone stężenie α1-AT w kale wskazuje na cięższy przebieg choroby jelit. Dodatkowo marker ten może być używany do monitorowania leczenia: spadek jego wartości w trakcie terapii sugeruje poprawę funkcji bariery jelitowej.
Uwagi praktyczne
Badanie zazwyczaj wykonywany jest metodą ELISA. Nawet niewielkie ilości α1-antytrypsyny przenikające przez uszkodzoną błonę śluzową mogą zostać wykryte. Jednak zarówno dobowe wahania, jak i nierównomierne rozmieszczenie białka w jednej próbce kału są znanymi problemami. Może to skutkować uzyskaniem niskich lub niewykrywalnych stężeń mimo obecności choroby. Badanie trzech kolejnych próbek kału zwiększa dokładność diagnostyczną.
Interpretacja stężenia α1-AT w kale powinna zawsze odbywać się w kontekście klinicznym. Zakres referencyjny jest szeroki i może występować częściowe nakładanie się wyników z wartościami u zwierząt zdrowych. Dobowe wahania i nierównomierne rozmieszczenie w kale mogą prowadzić zarówno do wyników fałszywie dodatnich, jak i fałszywie ujemnych.
Należy także pamiętać, że stężenie może być podwyższone w przypadku krwawienia z przewodu pokarmowego lub zwiększonej produkcji śluzu w jelitach.
α1-antytrypsyna nie dostarcza informacji o etiologii PLE – jest markerem ilościowym utraty białka, a nie wskaźnikiem specyficznym dla zapalenia lub nowotworu.
α1-antytrypsyna u kotów
Dane dostępne również dla kotów wskazują, że stężenia α1-antytrypsyny mogą być znacznie podwyższone w przypadkach przewlekłych enteropatii. Podobnie jak u psów, interpretacja wyników powinna być zawsze dokonywana w kontekście klinicznym. Ogólnie przewlekłe enteropatie u kotów wydają się częściej wiązać z utratą białka jelitowego niż u psów. W rezultacie zdefiniowanie enteropatii z utratą białka (PLE) w tym gatunku jest trudniejsze.
2. Kalprotektyna
Kalprotektyna jest białkiem wiążącym wapń, należącym do rodziny białek S100, występującym głównie w granulocytach obojętnochłonnych (neutrofilach). Uwalniana jest w zwiększonych ilościach podczas procesów zapalnych. W przypadku zapalenia przewodu pokarmowego kalprotektyna jest wydzielana przez błonę śluzową jelit do światła jelita i może być w związku z tym wykrywana w kale. Jej oznaczenie w próbkach kału umożliwia nieinwazyjną ocenę aktywności zapalnej w przewodzie pokarmowym – metoda ta jest dobrze ugruntowana w medycynie ludzkiej i coraz częściej stosowana w medycynie weterynaryjnej.
Wskazania
U psów kalprotektyna w kale jest stosowana jako marker przewlekłej zapalnej choroby jelit (IBD). Badania wykazały, że podwyższone stężenia korelują zarówno z nasileniem zmian histologicznych, jak i z klinicznym indeksem aktywności choroby (CCECAI). Może być pomocna w różnicowaniu biegunki o podłożu zapalnym i niezapalnym, ocenie aktywności choroby oraz monitorowaniu odpowiedzi na leczenie.
Znaczenie kalprotektyny polega szczególnie na jej zdolności do odzwierciedlania stopnia nasilenia przewlekłej enteropatii. Badania wykazały, że psy z wyższym wskaźnikiem CCECAI (np. ≥12) wykazują istotnie zwiększone wartości tego parametru. Parametr ten może dostarczać informacji o potrzebie zastosowania terapii immunosupresyjnej oraz wspomagać ocenę rokowania. Im wyższe stężenie kalprotektyny w kale, tym większe prawdopodobieństwo, że pacjent będzie wymagał leczenia immunosupresyjnego. W badaniach kontrolnych brak normalizacji poziomu kalprotektyny może wskazywać na niepełną remisję. Ponowny wzrost jej stężenia może wystąpić nawet przed pojawieniem się klinicznych oznak pogorszenia stanu zwierzęcia.
Uwagi praktyczne
Podobnie jak w przypadku wszystkich biomarkerów, kalprotektyna nie jest swoista dla danej choroby. Wskazuje jedynie na obecność i stopień nasilenia procesu zapalnego. Podwyższone wartości mogą również występować w przypadku zakażeń bakteryjnych, inwazji pasożytniczych lub chorób nowotworowych. Interpretacja wyników powinna zatem zawsze odbywać się w kontekście klinicznym i być wspierana dodatkowymi badaniami diagnostycznymi (np. obrazowaniem, endoskopią, histopatologią). Stężenia kalprotektyny w kale mieszczące się w zakresie referencyjnym nie wykluczają obecności enteropatii. Ma to szczególne znaczenie u psów, u których dominującą odpowiedzią zapalną jest zwykle reakcja limfoplazmocytarna, a nie neutrofilowa. Ponadto wiele enteropatii u psów wydaje się zależnych od diety (tzw. food-responsive enteropathies), a w takich przypadkach nie oczekuje się silnej odpowiedzi neutrofilowej – a więc również podwyższonego poziomu kalprotektyny.
Kalprotektyna u kotów
Kalprotektyna wykazała również obiecujące wyniki u kotów. Stosowana jest jako marker pomocniczy w przypadkach przewlekłej biegunki. Szczególnie istotne są badania nad jej potencjalnym zastosowaniem w różnicowaniu procesów zapalnych i nowotworowych (np. chłoniaka niskiego stopnia – low-grade lymphoma). Stężenie kalprotektyny w kale może być istotnie wyższe w przypadkach chłoniaka; jednakże jednoznaczne i wiarygodne rozróżnienie między tymi jednostkami chorobowymi nie zostało dotąd potwierdzone.
3. Zonulina
Zonulina jest endogennym białkiem odgrywającym kluczową rolę w regulacji przepuszczalności jelit. Kontroluje ona przepuszczalność tzw. „tight junctions” – połączeń międzykomórkowych, które łączą komórki nabłonka jelitowego i w ten sposób zapobiegają przenikaniu niepożądanych substancji. Zwiększone wydzielanie zonuliny prowadzi do rozluźnienia tych połączeń, co skutkuje zwiększoną przepuszczalnością jelit – stan ten jest powszechnie określany mianem „zespołu nieszczelnego jelita” (leaky gut).
W warunkach fizjologicznych zonulina umożliwia tymczasowe otwieranie bariery jelitowej, np. w celach nadzoru immunologicznego lub transportu substancji. Regulacja ta jest precyzyjnie kontrolowana i zazwyczaj odwracalna. Stan patologiczny pojawia się wówczas, gdy to otwarcie jest przedłużone lub nadmierne, co pozwala na przenikanie do tkanek składników bakteryjnych, toksyn lub częściowo strawionych białek pokarmowych.
Wskazania
Zonulina została zidentyfikowana jako potencjalny marker integralności bariery jelitowej. Podwyższone stężenia zonuliny w kale lub surowicy zostały opisane szczególnie u psów z przewlekłą enteropatią, alergiami pokarmowymi lub zapalną chorobą jelit (IBD). Badania wskazują, że zaburzona ekspresja zonuliny wiąże się ze zwiększoną przepuszczalnością jelit, czyli z uszkodzonym mechanizmem bariery. Oznaczenie zonuliny umożliwia zatem nieinwazyjną ocenę funkcjonalności błony śluzowej jelita. Pomimo obecnie ograniczonej liczby danych klinicznych dostępnych dla małych zwierząt, pomiar zonuliny otwiera nowe możliwości diagnostyczne i terapeutyczne w holistycznym podejściu do chorób przewodu pokarmowego.
Na co należy zwrócić uwagę
Zonulina nie jest markerem swoistym dla konkretnej choroby. Podobnie jak w przypadku wielu nowych biomarkerów, wyniki muszą być interpretowane w szerszym kontekście klinicznym. Podwyższone wartości same w sobie nie pozwalają na postawienie diagnozy, ale mogą wskazywać na zaburzenia funkcjonalne bariery jelitowej. Na jej stężenie mogą wpływać czynniki takie jak stres, leki, wiek czy dieta.
Zonulina u kotów
Wstępne badania pilotażowe u kotów sugerują, że białko to może również odgrywać rolę w przewlekłych enteropatiach kotów (np. w zapaleniu limfoplazmocytarnym jelit lub chłoniakach niskiego stopnia).
4. Wydzielnicza immunoglobulina A (sIgA)
Immunoglobulina A (IgA) jest kluczowym elementem odporności błon śluzowych. Produkowana jest w postaci wydzielniczej IgA (sIgA) przez komórki plazmatyczne w blaszce właściwej jelita (lamina propria) i aktywnie transportowana przez nabłonek do światła jelita. Tam stanowi pierwszą linię obrony przed patogennymi drobnoustrojami, nie wywołując jednocześnie reakcji zapalnej.
sIgA działa zatem jak swoisty „ochroniarz”, zabezpieczając błonę śluzową przed adhezją bakterii, działaniem toksyn i inwazją. Wydzielnicza IgA wiąże się z antygenami powierzchniowymi bakterii, wirusów lub toksyn i neutralizuje je, zanim dojdzie do kontaktu z komórkami nabłonka. W przeciwieństwie do immunoglobulin klasy IgG czy IgM, IgA nie aktywuje układu dopełniacza, a zatem nie wywołuje stanu zapalnego. Ma to zasadnicze znaczenie dla utrzymania tolerancji immunologicznej w jelicie, gdzie stale obecne są liczne nieszkodliwe antygeny (np. składniki pokarmowe, bakterie komensalne).
Wskazania
Zmniejszone stężenie sIgA w kale może wskazywać na czynnościowy niedobór odporności błony śluzowej jelita. Obniżoną produkcję sIgA szczególnie opisywano u owczarków niemieckich z przewlekłą enteropatią.
Na co należy zwrócić uwagę
sIgA jest uważana za wskaźnik kompetencji immunologicznej błony śluzowej jelita, jednak interpretacja wyników musi być ostrożna, ponieważ na jej poziom mogą wpływać czynniki takie jak wiek, stres, dieta, a nawet sposób postępowania z próbką. Pomiar powinien być wykonywany na możliwie najświeższych próbkach kału.
IgA u kotów
Dane dotyczące sIgA w kale kotów są nadal ograniczone. Jednak wstępne badania sugerują, że obniżone stężenia sIgA w kale mogą występować w przewlekłych chorobach jelit, takich jak zapalenie jelit o charakterze zapalnym lub chłoniak jelitowy.
5. Elastaza trzustkowa 1 u psów
Elastaza jest enzymem proteolitycznym produkowanym w zewnątrzwydzielniczej części trzustki i uwalnianym do jelita cienkiego wraz z sokiem trzustkowym. Jej główną funkcją jest rozkład elastyny – białka strukturalnego występującego w tkance łącznej. W diagnostyce jednak większe znaczenie ma nie jej aktywność enzymatyczna, lecz możliwość oznaczenia stabilnych ilości elastazy w kale, co pozwala na ocenę funkcji zewnątrzwydzielniczej trzustki. W przeciwieństwie do wielu innych enzymów trzustkowych, elastaza obecna w świetle jelita jest w dużym stopniu odporna na degradację enzymatyczną, działanie kwasów żółciowych i wpływ bakterii. Jest wydalana w kale w postaci niezmienionej i może być wykrywana za pomocą testów immunologicznych (ELISA), co czyni ją nieinwazyjnym markerem funkcji zewnątrzwydzielniczej trzustki. Oznaczenie elastazy trzustkowej 1 stanowi u psów przydatne narzędzie przesiewowe, szczególnie u pacjentów z nieswoistymi objawami ze strony przewodu pokarmowego. Może służyć jako badanie uzupełniające lub wstępne przed oznaczeniem swoistej immunoreaktywności czynników trypsynopodobnych (cTLI). Prawidłowe wartości elastazy zazwyczaj wykluczają klinicznie istotną niewydolność zewnątrzwydzielniczą trzustki (EPI). Znacznie obniżone wartości mogą wskazywać na zaburzenie funkcji zewnątrzwydzielniczej, jednak konieczne jest ich potwierdzenie oznaczeniem stężenia cTLI w surowicy. Niskie stężenia elastazy kałowej mogą występować na przykład wskutek efektu rozcieńczenia w przebiegu biegunki, dlatego same w sobie nie są wystarczające do rozpoznania EPI. Niskie wartości mogą być obserwowane również u zdrowych psów.
Stężenie cTLI mieszczące się w zakresie referencyjnym przemawia przeciwko obecności EPI,
nawet jeśli stężenie elastazy kałowej jest bardzo niskie. Tylko w bardzo rzadkich przypadkach EPI współwystępuje z niskim stężeniem elastazy kałowej, ale prawidłowym lub niskim w granicach wartości referencyjnych poziomem cTLI. Może to mieć miejsce np. w sytuacjach takich jak niedrożność przewodu trzustkowego (gdy sama trzustka pozostaje czynna, ale enzymy nie docierają do jelita), lub gdy pobranie krwi do oznaczenia cTLI nie odbyło się na czczo albo miało miejsce podczas epizodu zapalenia trzustki (gdy resztkowe enzymy obecne w narządzie są jeszcze uwalniane do krwi).
6. (Całkowite) kwasy żółciowe
Kwasy żółciowe są syntetyzowane w wątrobie i wydzielane do jelita cienkiego podczas trawienia. Około 95% z nich jest ponownie wchłaniane w jelicie krętym. Zaburzenie tego procesu wchłaniania – na przykład w wyniku przewlekłego stanu zapalnego – prowadzi do zwiększonej ilości pierwotnych kwasów żółciowych w okrężnicy, co może powodować biegunkę sekrecyjną.
Podobnie, dysbioza z obniżoną konwersją kwasów pierwotnych do wtórnych przez bakterie Clostridium hiranonis (obecnie przemianowane na Peptacetobacter hiranonis) może wpływać na te procesy.
7. Badanie dysbiozy
Mikrobiota jelitowa odgrywa kluczową rolę w patogenezie przewlekłych enteropatii. Badania w kierunku dysbiozy pozwalają na ilościową ocenę istotnych gatunków bakteryjnych (np. Faecalibacterium, Turicibacter, Clostridium hiranonis) z wykorzystaniem metod opartych na PCR oraz na analizę ich odchyleń od stanu fizjologicznego. Zmodyfikowany wynik (tzw. „score”) wskazuje na zaburzenie równowagi mikrobiologicznej i może mieć znaczenie prognostyczne.
Wnioski
W ostatnich latach ocena biomarkerów kałowych stała się coraz bardziej zintegrowana z diagnostyką i monitorowaniem terapii przewlekłych enteropatii. Podczas gdy α1-antytrypsyna i kalprotektyna mogą dostarczać bezpośrednich informacji o utracie białka i obecności zapalenia, inne biomarkery mogą dostarczać dodatkowych danych o integralności funkcjonalnej i mikrobiologicznej jelita. Ich celowe wykorzystanie może stanowić podstawę do podejmowania decyzji terapeutycznych, oceny skuteczności leczenia i prognozowania przebiegu choroby.
Niezmiennie kluczowe pozostaje interpretowanie wyników w kontekście klinicznym oraz, w razie potrzeby, łączenie kilku parametrów w celu zwiększenia wartości diagnostycznej.
Dr Jennifer von Luckner
Wybrana literatura
Jergens AE, Heilmann RM. Canine chronic enteropathy—Current state-of-the-art and emerging concepts. Front Vet Sci. 2022;9:923013.
Oliveira IM, Ribeiro RR, Cysneiros MEC, Torres LB, Moraes VR, Ferreira LR, Silva WPR, Souza MR, Xavier RAL, Costa PRS, Martins DB, Borges NC. Intestinal biomarkers and their importance in canine enteropathies. Vet Med Int. 2024;2024:7409482.
Sacoor C, Barros LM, Montezinho L. What are the potential biomarkers that should be considered in diagnosing and managing canine chronic inflammatory enteropathies? Open Vet J. 2020;10:412–30.
