Біологічні функції та клінічне значення кальпротектину. Огляд літератури

С. М. Ткач; А. Е. Дорофєєв; Н. В. Харченко; Х. Б. Квіт

doi:10.30978/MG-2022-3-34

Автор(и)

С. М. Ткач Український науково-практичний центр ендокринної хірургії, трансплантації ендокринних органів і тканин МОЗ України, Київ, Україна
А. Е. Дорофєєв Національний університет охорони здоров’я імені П. Л. Шупика, Київ, Україна http://orcid.org/0000-0002-2631-8733
Н. В. Харченко Національний університет охорони здоров’я імені П. Л. Шупика, Київ, Україна http://orcid.org/0000-0002-6683-3748
Х. Б. Квіт Національний університет охорони здоров’я імені П. Л. Шупика, Київ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.30978/MG-2022-3-34

Ключові слова:

кальпротектин, запальні захворювання кишечника

Анотація

Останнім часом в алгоритм діагностики запальних захворювань кишечника (ЗЗК), окрім клініко‑ендоскопічного та морфологічного досліджень, залучено деякі сироваткові та фекальні біомаркери, які допомагають відбирати пацієнтів для ендоскопії, а також дають змогу розрізнити органічні та функціональні (незапальні) захворювання зі схожою клінічною картиною (наприклад, синдром подразненого кишечника). Найчастіше використовують визначення фекального кальпротектину (КП), який є добре вивченим біомаркером запалення, через його стабільність, відтворюваність аналізу, низьку вартість та високу діагностичну цінність. Висвітлено останні дані щодо основних біологічних функцій КП і клінічного застосування його визначення при запальних захворюваннях кишечника, шкіри, суглобів тощо.

Кальпротектин належить до сімейства кальцій‑зв’язувальних лейкоцитарних S100 білків і складається з двох мономерів — S100A8 і S100A9. Конститутивно експресується моноцитами, дендритними клітинами, активованими макрофагами, кератиноцитами ротової порожнини та сквамозним епітелієм слизової оболонки, тобто експресія КП у здорової людини обмежена невеликою кількістю спеціалізованих клітин і зазвичай активується під час запалення. Обидві субодиниці КП мають широкий спектр внутрішньоклітинних та позаклітинних імуномодулювальних властивостей, контролюють внутрішньоклітинні шляхи клітин вродженого імунітету і відповідають за організацію відповіді на запальний процес.

Визначення фекального КП дає змогу розрізняти запальні та незапальні захворювання кишечника, є неінвазивним методом, за кімнатної температури КП залишається стабільним у калі не менше ніж 3 дні. При діагностиці ЗЗК фекальний КП є чутливішим маркером, ніж C‑реактивний білок. Як високочутливий біомаркер для виявлення запалення кишечника при ЗЗК КП набув широкого застосування у світі. Рівень фекального КП < 40 мкг/г є підставою для заперечення ЗЗК, а вміст > 250 мкг/г — для проведення ендоскопічного обстеження хворого щодо ЗЗК або запідозрити його рецидив.

Біографії авторів

С. М. Ткач, Український науково-практичний центр ендокринної хірургії, трансплантації ендокринних органів і тканин МОЗ України, Київ

д. мед. н., проф., гол. наук. співр. відділу профілактики та лікування цукрового діабету та його ускладнень

А. Е. Дорофєєв, Національний університет охорони здоров’я імені П. Л. Шупика, Київ

д. мед. н., проф., професор кафедри терапії

Н. В. Харченко, Національний університет охорони здоров’я імені П. Л. Шупика, Київ

д. мед. н., проф., член-кореспондент НАМН України, зав. кафедри дієтології і ендоскопії

Х. Б. Квіт, Національний університет охорони здоров’я імені П. Л. Шупика, Київ

-

Посилання

Andersson K. B., Sletten K., Berntzen H. B. et al. The leucocyte L1 protein: identity with the cystic fibrosis antigen and the calcium-binding MRP-8 and MRP-14 macrophage components. Scand J Immunol. 1988;28:241-245.

Aranda C. J., Ocón B., Arredondo-Amador M. et al. Calprotectin protects against experimental colonic inflammation in mice. Br J Pharmacol. 2018;175:3797-3812.

Bah I., Kumbhare A., Nguyen L. et al. IL-10 induces an immune repressor pathway in sepsis by promoting S100A9 nuclear localization and MDSC development. Cell Immunol. 2018;332:32-38.

Boon G. J. A. M., Day A. S., Mulder C. J. et al. Are faecal markers good indicators of mucosal healing in inflammatory bowel disease? World J Gastroenterol. 2015;21:11469-11480.

Chimenti M. S., Triggianese P., Botti E. et al. S100A8/A9 in psoriatic plaques from patients with psoriatic arthritis. J Int Med Res. 2016;44:33-37.

Donato R., Cannon B., Sorci G. et al. Functions of S100 proteins. Curr Mol Med. 2013;13:24-57.

Dróżdż M., Biesiada G., Pituch H. et al. The level of fecal calprotectin significantly correlates with Clostridium difficile infection severity. Folia Med Cracov. 2019;59:53-65.

Eckard A. R., Hughes H. Y., Hagood N. L. et al. Fecal calprotectin is elevated in HIV and related to systemic inflammation. J Acquir Immune Defic Syndr. 2021;86:231-239.

Effenberger M., Grabherr F., Mayr L. et al. Faecal calprotectin indicates intestinal inflammation in COVID‑19. Gut. 2020;69:1543-1544.

GBD 2017 Inflammatory Bowel Disease Collaborators. The global, regional, and national burden of inflammatory bowel disease in 195 countries and territories, 1990-2017: a systematic analysis for the global burden of disease study 2017. Lancet Gastroenterol Hepatol. 2020;5:17-30.

Harbord M., Annese V., Vavricka S. R. et al. The first European evidence-based consensus on extra-intestinal manifestations in inflammatory bowel disease. J Crohns Colitis. 2016;10:239-254.

Henderson P., Anderson N. H., Wilson D. C. The diagnostic accuracy of fecal calprotectin during the investigation of suspected pediatric inflammatory bowel disease: a systematic review and meta-analysis. Am J Gastroenterol. 2014;109:637-645.

Hsu K., Passey R. J., Endoh Y. et al. Regulation of S100A8 by glucocorticoids. J Immunol. 2005;174:2318-2326.

Ichikawa M., Williams R., Wang L. et al. S100A8/A9 activate key genes and pathways in colon tumor progression. Mol Cancer Res. 2011;9:133-148.

Jukic A., Bakiri L., Wagner E. et al. Calprotectin: from biomarker to biological function. Gut. 2021;70:1978-1988. doi: 10.1136/gutjnl-2021-324855.

Khalil H., Sherwood P. PTH-034 Do faecal calprotectin levels influence colonoscopy rates? Gut. 2018;67. A29.

Kyle B. D., Agbor T. A., Sharif S. et al. Fecal calprotectin, CRP and leucocytes in IBD patients: comparison of biomarkers with biopsy results. J Can Assoc Gastroenterol. 2021;4:84-90.

Lehmann F. S., Trapani F., Fueglistaler I. et al. Clinical and histopathological correlations of fecal calprotectin release in colorectal carcinoma. World J Gastroenterol. 2014;20:4994-4999.

Leukert N., Vogl T., Strupat K. et al. Calcium-dependent tetramer formation of S100A8 and S100A9 is essential for biological activity. J Mol Biol. 2006;359:961-972.

Lienau S., Rink L., Wessels I. The role of zinc in calprotectin expression in human myeloid cells. J Trace Elem Med Biol. 2018;49:106-112.

Lozoya Angulo M. E., de Las Heras Gómez I., Martinez Villanueva M. et al. Faecal calprotectin, an useful marker in discriminating between inflammatory bowel disease and functional gastrointestinal disorders. Gastroenterol Hepatol. 2017;40:125-131.

Maaser C., Sturm A., Vavricka S. R. et al. ECCO-ESGAR guideline for diagnostic assessment in IBD Part 1: initial diagnosis, monitoring of known IBD, detection of complications. Journal of Crohn’s colitis. 2019;13:144-164.

Menees S. B., Powell C., Kurlander J. et al. A meta-analysis of the utility of C-reactive protein, erythrocyte sedimentation rate, fecal calprotectin, and fecal lactoferrin to exclude inflammatory bowel disease in adults with IBS. Am J Gastroenterol. 2015;110:444-454.

Mosli M. H., Zou G., Garg S. K. et al. C-Reactive protein, fecal calprotectin, and stool lactoferrin for detection of endoscopic activity in symptomatic inflammatory bowel disease patients: a systematic review and meta-analysis. Am J Gastroenterol. 2015;110:802-819.

Netea M. G., Balkwill F., Chonchol M. et al. A guiding map for inflammation. Nat Immunol. 2017;18:826-831.

Nielsen H. L., Engberg J., Ejlertsen T. et al. Evaluation of fecal calprotectin in Campylobacter concisus and Campylobacter jejuni/coli gastroenteritis. Scand J Gastroenterol. 2013;48:633-635.

Ometto F., Friso L., Astorri D. et al. Calprotectin in rheumatic diseases. Exp Biol Med. 2017;242:859-873.

Raquil M.-A., Anceriz N., Rouleau P. et al. Blockade of antimicrobial proteins S100A8 and S100A9 inhibits phagocyte migration to the alveoli in streptococcal pneumonia. J Immunol. 2008;180:3366-3374.

Reichman H., Moshkovits I., Itan M. et al. Transcriptome profiling of mouse colonic eosinophils reveals a key role for eosinophils in the induction of S100A8 and S100A9 in mucosal healing. Sci Rep. 2017;7. 7117.

Sands B. E. Biomarkers of inflammation in inflammatory bowel disease. Gastroenterology. 2015;149:1275-1285.

Schoepfer A. M., Beglinger C., Straumann A. et al. Fecal calprotectin more accurately reflects endoscopic activity of ulcerative colitis than the Lichtiger index, C-reactive protein, platelets, hemoglobin, and blood leukocytes. Inflam Bowel Dis. 2013;19:332-341.

Silvin A., Chapuis N., Dunsmore G. et al. Elevated calprotectin and abnormal myeloid cell subsets discriminate severe from mild COVID‑19. Cell. 2020;182:1401-1418.

Song R., Struhl K. S100A8/S100A9 cytokine acts as a transcriptional coactivator during breast cellular transformation. Sci Adv. 2021;7. doi: 10.1126/sciadv.abe5357.

Soubieres A., Shandro B., Mathur J. PTH-125 The clinical utility and diagnostic accuracy of faecal calprotectin for IBD in paediatric patients. Gut. 2019;68. A97.

Srinivas M., Eyre R., Ellis R. et al. PTU-243 Faecal calprotectin (FC) assays: comparison of four assays with clinical correlation. Gut. 2012;61. A284.3-5.

Steinbakk M., Naess-Andresen C. F., Lingaas E. et al. Antimicrobial actions of calcium binding leucocyte L1 protein, calprotectin. Lancet. 1990;336:763-765.

Suchismita A., Jha A. IDDF2019-ABS-0129 Optimal cut-off value of fecal calprotectin for the evaluation of inflammatory bowel disease: an unsolved issue? Gut. 2019;68. A85-6.

Suryono K. J. I., Hayashi N. et al. Calprotectin expression in human monocytes: induction by Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide, tumor necrosis factor-α, and interleukin-1β. J Periodontol. 2005;76:437-442.

Tallima H., El Ridi R. Arachidonic acid: Physiological roles and potential health benefits — A review. J Adv Res. 2018;11:33-41.

Tham Y. S., Yung D. E., Fay S. et al. Fecal calprotectin for detection of postoperative endoscopic recurrence in Crohn’s disease: systematic review and meta-analysis. Therap Adv Gastroenterol. 2018;11. 1756284818785571.

Toke N., Ramaswamy P., Panackel C. IDDF2019-ABS-0346 Utility of inflammatory markers in the management of inflammatory bowel disease and their correlation with disease activity indices. Gut. 2019;68. A122–A22.

Torres J., Bonovas S., Doherty G. et al. ECCO Guidelines on Therapeutics in Crohn’s Disease: Medical Treatment. Journal of Crohn’s colitis. 2020;14:4-22.

Tsai S.-Y., Segovia J. A., Chang T.-H. et al. Damp molecule S100A9 acts as a molecular pattern to enhance inflammation during influenza A virus infection: role of DDX21-TRIF-TLR4-MyD88 pathway. PLoS Pathog. 2014;10. e1003848.

Tsai S.-Y., Segovia J. A., Chang T.-H. et al. Regulation of TLR3 activation by S100A9. J Immunol. 2015;195:4426-4437.

Turner D., Ricciuto A., Lewis A. et al. STRIDE-II: an update on the selecting therapeutic targets in inflammatory bowel disease (STRIDE) initiative of the International organization for the study of IBD (IOIBD): determining therapeutic goals for Treat-to-Target strategies in IBD. Gastroenterology. 2021;160:1570-1583.

Van Rheenen P. F., van de Vijver E, Fidler V. Faecal calprotectin for screening of patients with suspected inflammatory bowel disease: diagnostic meta-analysis. BMJ. 2010;341. c3369.

Vogl T., Ludwig S., Goebeler M. et al. MRP8 and MRP14 control microtubule reorganization during transendothelial migration of phagocytes. Blood. 2004;104:4260-4268.

Wang C., Zhang R., Wei X. et al. Metalloimmunology: the metal ion-controlled immunity. Adv Immunol. 2020;145:187-241.

Willers M., Ulas T., Völlger L. et al. S100A8 and S100A9 are important for postnatal development of gut microbiota and immune system in mice and infants. Gastroenterology. 2020;159:2130-2145.

Wright K., Kennedy J., Materacki L. et al. PTU-131 Intermediate faecal calprotectin: A positive or’negative result? Observations of a retrospective study. Gut. 2016;65. A121.2-2.

Xu K., Geczy C. L. Ifn-gamma and TNF regulate macrophage expression of the chemotactic S100 protein S100A8. J Immunol. 2000;164:4916-4923.

Yang J., Anholts J., Kolbe U. et al. Calcium-Binding proteins S100A8 and S100A9: investigation of their immune regulatory effect in myeloid cells. Int J Mol Sci. 2018;19. 1833.

Zhou G. X., Liu Z. J. Potential roles of neutrophils in regulating intestinal mucosal inflammation of inflammatory bowel disease. J Dig Dis. 2017;18:495-503.

Zimmer D. B., Eubanks J. O., Ramakrishnan D. et al. Evolution of the S100 family of calcium sensor proteins. Cell Calcium. 2013;53:170-179.