Hladina plazmatického citrulinu – spolehlivý neinvazivní ukazatel množství funkčních enterocytů

Souhrn

Onemocnění tenkého střeva představuje širokou škálu patologických stavů od funkčních poruch přes zánětlivá onemocnění až po morfologické poškození s případnou ztrátou. Některá mají za následek významnou ztrátu funkce, která se manifestuje jako selhání střeva. Selháním střeva rozumíme situaci, kdy střevo není schopno plnit svou základní funkci v procesu digesce a absorpce živin. Na rozdíl od jiných orgánů, kde jsou k dispozici spolehlivé laboratorní ukazatele poškození nebo selhání, u střeva není podobné vyšetření k dispozici. Vyšetření hladiny plazmatického citrulinu představuje spolehlivý ukazatel k posouzení množství funkční tkáně. Citrulin je aminokyselina, která se téměř exkluzivně tvoří v enterocytech a není součástí proteinů. Játra mají na produkci minimální vliv. Osmdesát procent citrulinu je konvertováno v ledvinách na arginin. Porucha clearence v ledvinách má za následek zvýšení hladiny. Z klinického hlediska má význam snížená hladina, která odráží nedostatek funkční masy enterocytů. Cílem uvedeného souhrnu je sumarizovat dosavadní poznatky a definovat význam stanovení plazmatické hladiny citrulinu pro diagnostiku selhání střeva a případnou monitoraci funkce.

Klíčová slova:
selhání střeva, citrulin, transplantace střeva.

ÚVOD

Tenké střevo má mnoho funkcí. Jeho základní funkcí je soubor absorpčních mechanismů zajišťujících příjem živin, vody a minerálů. Významná je i funkce obranná, zajištěná největší akumulací lymfatické tkáně v těle (GALT – gut associated lymhoid tissue), kterou představují Peyerské pláty a lymfatické uzliny v radixu, dále funkce endokrinní a neuromotorická. Většina onemocnění se ve svém důsledku projevuje poruchou funkce základní a tou je absorpce. K diagnostice a posouzení rozsahu poškození a poruch funkce tenkého střeva je k dispozici mnoho vyšetřovacích metod, ale žádná z nich sama o sobě není schopna při zachování jednoduchosti, neinvazivity a reproducibility podat obraz o rozsahu poškození. Jednou z velmi slibných metod z tohoto pohledu vhodných k diagnostice se zdá být plazmatická hladina sérového citrulinu.

Citrulin je aminokyselina, která není součástí proteinů a je prakticky exkluzivně produkována enterocyty ve sliznici tenkého střeva (1). Tvorba citrulinu probíhá převážně v orálních částech tenkého střeva a ve střední a horní části střevních klků. Základním prekurzorem pro tvorbu citrulinu je glutamin. V menší míře hrají roli i jiné aminokyseliny jako prolin a ornitin. Játra nehrají v metabolismu citrulinu významnější roli. Důležité místo v metabolismu mají ledviny. Z celkového množství vytvořeného citrulinu je 80 % konvertováno na arginin v proximálních konvolutech tubulů ledvin za exprese dvou enzymů (ASS – argino-sukcinát syntetáza a ASL – arginosukcinát lyáz). Cirkulující citrulin tak prezentuje jakousi maskovanou formu argininu bránící játrům k tomu, aby jej použila v rámci tvorby močoviny, a tak se významně podílí na metabolismu této aminokyseliny. Významné je především to, že cirkulující plazmatický citrulin je exkluzivně tvořen enterocyty a jeho hladina tak odráží vlastní množství funkční slizniční tkáně tenkého střeva. Na rozdíl od jiných aminokyselin, kdy jejich hladina málokdy reprezentuje celkový buněčný pool, je citrulin u pacientů s normální funkcí ledviny závislý pouze na jeho tvorbě a degradaci. Z tohoto důvodu, s výjimkou některých vzácných autoimunitních onemocnění (revmatoidní arthritida, kdy se citrulin vyskytuje v endogenních proteinech (2) má snížená plazmatická koncentrace dva důvody: 1. nízká produkce vlivem chybění či poruchy enterocytů a za 2. zvýšená utilizace, která však dosud nebyla klinicky popsána. Na druhou stranu se zvýšenou koncentrací se můžeme setkat: 1. díky zvýšené produkci ve střevě v důsledku nízkoproteinové diety a za 2. při porušené clearance při selhání ledvin. V západních zemích 97,5 % zdravých pacientů bez známek renálního selhání má normální hladinu citrulinémie mezi 20 a 60 μmol/l se střední hodnotou 40 μmol/l (3).

Syndrom krátkého střeva – Short bowel syndrome

Střevo představuje životně důležitý orgán v zajištění nutričních a minerálových potřeb celého organismu a spolu s kůží představuje základní bariéru proti vlivům vnějšího prostředí. Významná ztráta tenkého střeva, ke které dochází z nejrůznějších příčin, jež se liší u dospělých a u dětských pacientů, stejně jako těžká porucha funkce střevních sliznice ve formě některých vzácných onemocnění mají za následek vznik tzv. syndromu krátkého střeva. Ten se projevuje neschopností střeva zajistit výživu organismu a podílet se na udržení vodní a minerálové rovnováhy. Dochází k selhání střeva. Zatímco například ledviny mají v podobě hladiny sérového kreatininu a podobně játra ve formě jaterních testů vhodný jednoduchý diagnostický marker k posouzení poruchy funkce, takový vhodný ukazatel pro selhání střeva není k dispozici. Z tohoto hlediska se hladina plazmatického citrulinu jeví jako vhodný dostupný ukazatel rozsahu ztráty funkční střevní masy. To bylo potvrzeno ve studiích u zvířat. V současné době je k dispozici i množství klinických studií provedených u dospělých a dětí, které potvrzují význam stanovení hladiny sérového citrulinu pro diagnostiku selhání střeva (4, 5). Bezprostředně po ztrátě střeva – v období, kdy je pacient závislý pouze na parenterální výživě – již začíná adaptační proces. Ten je charakterizován hyperplazií buněk střevních krypt, prodloužením klků a zvětšení adsorpční schopností. Adaptační proces je multifaktoriální se zapojením mnoha humorálních faktorů (glucagon-like peptid 2, růstový hormon, insulin-like growth faktor 1 a 2, epidermální růstový faktor aj.) a odpovědí zárodečných buněk. Celá problematika byla popsána v řadě experimentálních zvířecích studií a přesahuje rozsah sdělení (6, 7). Proces adaptace střeva je ukončený v průběhu dvou let. Po tomto období nelze očekávat významnější změny. Za této situace představuje stanovení hladiny sérového citrulinu významný marker při stanovení diagnózy nezvratného selhání střeva. Hladina 20 μmol/l, tj. 50 % střední hladiny stanovené u zdravých kontrol, je dnes považována jako hranice. Hodnoty pod 20 μmol/l jsou vysoce prediktivní (s 92% senzitivitou, 90% specificitou, s 95% prediktivní hodnotou, a 86% negativní prediktivní hodnotou) pro stanovení diagnózy nezvratného selhání střeva (1, 3, 8). Významnou roli hraje i to, že hodnoty jsou nezávislé na nutričním stavu pacienta.

Transplantace střeva – humorální marker

Význam citrulinu v oblasti transplantace tenkého střeva nalézá dvě hlavní uplatnění. První je v oblasti indikační. K transplantaci tenkého střeva je indikován pouze pacient, u kterého bylo prokázáno nezvratné poškození střeva. Jedním z hlavních úkolů transplantačního centra ve stadiu indikace je potvrzení nezvratnosti selhání střeva a zvážení všech dostupných možností ke zlepšení průběhu adaptace a střevní funkce. To lze obecně nazvat metodami vedoucími k rehabilitaci střeva. Prvořadým úkolem je obnovení kontinuity střevní, odstranění všech okludovaných úseků, které jsou zdrojem dysmikrobie a zvýšené translokace bakterií, zhojení píštělí. Z chirurgických metod, které přispívají ke zvětšení absorpční plochy, jsou používány enteroplastiky (STEP, Bianchi) (9–12).

V této indikaci může před- a pooperační stanovení hladiny citrulinu napovědět o úspěšnosti takového postupu, eventuálně prognózy pacienta z hlediska trvalého selhání střeva (13).

Mnohem významnější je posouzení hladiny citrulinu ve vztahu k rejekci štěpu střeva po provedené transplantaci. Akutní celulární rejekce (ACR) představuje nejzávažnější komplikaci a je nejčastější příčinou ztráty štěpu. Diagnostika rejekce je složitá a často stanovená pozdě (14, 16). V současné době je zlatým standardem k jejímu stanovení klinický stav pacienta (bolest, teploty, vysoký výdej a odlišné zbarvení stomie) s endoskopickým vyšetřením a odběrem vzorků. To však naráží na několik komplikací. Jednou z nich je známá skutečnost, že ACR obvykle neprobíhá difuzně, ale predilekčně postihuje místa s větším nakupením lymfatické tkáně (Peyerské pláty, místa kumulace lymfatických uzlin v závěsu střeva). Endoskopické vyšetření a odběry biopsie představují invazivní vyšetření, které není bez rizika. Díky extenzivnímu monitorování pacientů, změně imunosupresivních režimů a vysoce účinným lékům používaným v léčbě ubylo v poslední době ztrát štěpů v důsledku ACR, nicméně problémem zůstává dlouhodobá monitorace nemocných, a to zejména po zanoření stomie a obnovení kontinuity trávicího traktu (17). Hladina sérového citrulinu jako ukazatele poruchy funkce střeva se tak zdá slibným nástrojem neinvazivní diagnózy. Gondolesi se spolupracovníky stanovil hladinu sérového citrulinu pro transplantované pacienty (18) a spolu s jinými potvrdil dynamiku, kterou ovlivňuje bezprostředně po transplantace ischemicko-reperfuzní poškození střeva, spojené s částečnou ztrátou sliznice. Hladina sérového citrulinu u transplantovaných pacientů je nižší v prvních třech měsících po transplantaci a od devadesátého dne, pokud nedojde ke komplikaci, zůstává prakticky stabilní s hodnotami odpovídajícími zdravým jedincům, což svědčí o obnovení funkční masy střevní sliznice. To je důležité zejména pro další sledování. S výjimkou poruchy renálních funkcí, které ovlivňují metabolismus citrulinu u transplantovaných pacientů, vstupují do hry i jiné faktory, které je nutné brát na zřetel. Syntéza citrulinu enterocyty je vysoce energeticky náročný proces. Z tohoto důvodu těžké stavy spojené s deplecí ATP a laktátovou acidózou např. septické stavy nebo střevní ischémie redukují sekreci, a tím i hladinu citrulinu (19). V posttransplantačním průběhu vlivem podávané imunosuprese je pacient ohrožen infekčními komplikacemi a v případě transplantace střeva jsou to zejména infekce virové. Nejzávažnější jsou infekce adenovirové, které vedou k apoptóze a ve větším rozsahu i k nekróze sliznice. To je pochopitelně spojeno s poklesem citrulinémie. Jak ukázal Gondolesi ve své studii, hladina citrulinu je nízká u střední a těžké ACR, ale zároveň snížena i v případě virové infekce. Odlišení těchto dvou stavů je rozhodující pro zcela opačný přístup k léčbě. Zatímco u ACR je prvním krokem zvýšení imunosuprese, u virové enteritidy, podobně jako u většiny zánětů je nezbytné imunosupresi snížit nebo dokonce dočasně vysadit. Hladina citrulinu spolu s ostatními ukazateli (enteroskopie, biopsie a klinický stav) tak může napomoci stanovení včasné diagnózy (20).

Transplantační skupina v Miami provedla rozsáhlou studii zaměřenou na vliv sledování citrulinu u pacientů delší dobu po transplantaci. Práce vychází z nutnosti stanovení včasné diagnózy poškození štěpu jak infekčními inzulty, tak vznikem ACR, u pacientů, kteří jsou již v domácím prostředí často vzdáleného od transplantačního centra. To je složité zejména u těch, kteří již mají zanořenu stomii – místo vhodné pro bioptické odběry. Zavedením metody „suché kapky krve“ (DBS – dried blood spot) na filtračním papírku odeslaného poštou do laboratoře transplantačního centra, byla stanovována hladina citrulinu (21). V korelaci s klinickým stavem a biopsiemi na souboru 57 transplantovaných pacientů s odebráním 2135 vzorků DBS byla prokázána vysoká senzitivita tohoto vyšetření pro detekci střední a těžké rejekce (96,4%) s negativní prediktivní hodnotou > 99 %. Specificita tohoto vyšetření se u dětí pohybovala mezi 54–74 % a u dospělých 83–88 %. Jako hraniční pro stanovení diagnózy je udávána hodnota < 13, resp. ≥ 13 μmol/l stanovená z DBS. V hodnocení je nezbytné brát v úvahu renální funkce, případnou přítomnost bakterémie či respirační infekce (17).

Závěr

Hladina plazmatického citrulinu nám říká o množství funkční masy enterocytů. Zvýšené hladiny s výjimkou diagnostiky vzácných metabolických onemocnění nejsou klinicky významné a setkáváme se s nimi při poruše clearance citrulinu u ledvinného selhání a výjimečně při jeho vysoké tvorbě v důsledku nízkoproteinové diety. Z klinického hlediska je mnohem významnější interpretace snížené hladiny této aminokyseliny. Klinické využití snížené hladiny citrulinu nachází uplatnění v diagnostice nezvratného selhání střeva. Po skončení adaptačního období po rozsáhlejší ztrátě střeva u pacientů, kteří nejsou kompromitování léčebně ovlivnitelnými komplikacemi (střevní píštěle, vyřazené úseky střeva apod.) je hladina plazmatického citrulinu pod 20 μmol/l patognomická pro diagnózu nezvratného selhání střeva. Tito pacienti jsou indikováni k trvalé totální parenterální výživě a v případě jejího selhání k včasnému zařazení na čekací listinu k transplantaci tenkého střeva. Další využití je v monitoraci léčebné odpovědi u pacientů s dočasnou ztrátou funkční střevní masy, eventuálně po enteroplastikách vedoucích ke zvětšení resorbčníní plochy. U pacientů po provedené transplantaci střeva lze monitorováním hladiny citrulinu jako neinvazivního humorálního markeru včas zjistit střevní poškození, jehož etiologii je nezbytné urychleně diagnosticky uzavřít a intenzivně léčit, aby se předešlo ztrátě transplantovaného štěpu.

Zkratky

• ACR – akutní celulární rejekce
• ASL – arginosukcinát lyáza
• ASS – argino-sukcinát syntetáza
• DBS – dried blood spot
• GALT – gut associated lymhoid tissue

Práce byla podpořena grantem IGA MZ ČR NR/8896-3.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Martin Oliverius

Klinika transplantační chirurgie IKEM

Vídeňská 1958/9, 140 00 Praha 4 – Krč

fax: +420 261 362 822, e-mail: maol@ikem.cz