Неинвазивни маркери на чернодробна фиброза
Резюме:
Потвърждението за наличието и степента на фиброза е важна част от оценката на тежестта на заболяването при пациенти с хронична хепатопатия. Биопсията на черния дроб е златният стандарт за определяне степента на фиброза и възпалително заболяване, но има своите ограничения, като напр. грешка в извадката и променливост в оценката. Няколко неинвазивни метода бяха валидирани през последните десетилетия, т.е. j. серумни биомаркери и образни методи, които са показали сравнима прогнозна стойност при потвърждаването или изключването на тежка фиброза или цироза, с по-ниска прогностична способност при класифициране на първоначалната и лека степен на фиброза. Комбинация от неинвазивни тестове може да бъде полезна при идентифициране на пациенти, които се нуждаят от антивирусна терапия, а също и при проследяване на антифибротична терапия, без да е необходима биопсия.
Ключови думи: хронични чернодробни заболявания, фиброгенеза, неинвазивни биомаркери, точкови системи
Въведение
Честотата на хроничните чернодробни заболявания (COP) нараства днес и е водеща причина за смъртност в световен мащаб. Специфичното положение на черния дроб в центъра на метаболитните функции на организма и уникалното кръвоснабдяване предразполагат този орган към множество потенциални рискове от увреждане. Черният дроб е атакуван от вируси, токсини (алкохол, наркотици, наркотици) и нездравословния ни и забързан начин на живот, който включва физическо бездействие, прекомерен прием на калории, нездравословна бърза храна или предварително обмислени храни. Не е изненадващо, че най-честите причини за COP са вирусните хепатити С и В (HCV, HBV), безалкохолната мастна чернодробна болест (NAFLD) и алкохолната чернодробна болест (ALD). Докато смъртността от сърдечно-съдови, онкологични и респираторни заболявания показва стабилизирана, дори леко намаляваща тенденция, смъртността от COP се увеличава.
Днес почти 30 милиона души в Европа са засегнати от различни форми на COP. Вирусът на хепатит С е заразен в 19 милиона европейски държави от общо 750 милиона население, като разпространението на инфекцията варира от 0,15 до 3,26% във всяка държава (1). Разпространението на NAFLD, най-често срещаната хепатопатия в европейското население, варира между 4 и 49,6% при възрастното население и между 42,6 и 69,5% при пациенти с диабет тип 2 (23). .
Част от структурните и функционални промени при хронично чернодробно заболяване е фиброзата, която е пряко свързана с риска от цироза и нейните усложнения (портална хипертония, хепатоцелуларен карцином). Степента на фиброза е най-важният прогностичен фактор за COP Управлението на пациенти с ХОББ включва потвърждаване и стадиране на фиброза, което идентифицира лица с повишен риск от прогресия до цироза, както и степен на фиброза, което оценява степента на лечение на възпалителен или метаболитен отговор (4) .
Фиброгенеза
Чернодробната фиброза може да се определи като структурно ремоделиране на тъкан с прекомерно отлагане на съединителна тъкан. Физиологичният отговор на некроза или апоптоза на хепатоцитите е активирането на възпалителната каскада и последващата фиброгенеза. Този процес включва отлагане на извънклетъчна маса (ECM), което води до възстановяване и регенерация, когато се балансира чрез фибролиза. Както фиброгенезата, така и фибролизата се индуцират и поддържат от действието на няколко вида чернодробни клетки, които се активират от различни индуциращи причини (Фигура 1).
Звездните клетки, наричани още перисинусоидни липоцити или It клетки, които могат да се преобразуват в миофибробласти, играят ключова роля сред специализираните клетки на чернодробната фиброгенеза. Изобилие от профиброгенни и промитогенни фактори, освободени от други клетъчни типове, например, допринасят за активирането и пролиферацията на звездни клетки. хепатоцити (IL-33), клетки на Kupfer (TGF-β, TGF-α - трансформиращ фактор на растеж-β, α), тромбоцити (PDGF), растежен фактор, получен от тромбоцити (TGF-β), ендотелни синусоидални клетки (ендотел), моноцити и други предимно възпалителни клетки (CTGF - растежен фактор, получен от съединителна тъкан, INF-γ, IL1-β, CD163).
Извънклетъчната маса се състои от 2 вида макромолекули: a. колагени от тип I, III, V и VI и b. неколагенови молекули: гликопротеини (фибронектин, ламинин, тенасцин), протеогликани и гликозаминогликани (хиалуронова киселина, хондроитин сулфат, дерматан сулфат). По време на фиброгенезата колаген тип I се увеличава в черния дроб, делът на който се увеличава до 60-70% от общия колаген, докато при здрави чернодробни колажи I и III са представени в съотношение 1: 1.
Развитието на чернодробна фиброза е резултат от дисбаланс между повишено производство на ECM и намалено разграждане на ECM. Тъканните ензими, металопротеинази (MMPs), чиято функция се модулира от няколко тъканни инхибитори (TIMP-1, -3), участват в разграждането на ECM (5). В ситуация, при която фиброгенезата преобладава над фибролизата, напр. в персистирането на етиологичния фактор, той се проявява в патологична пролиферация на съединителната тъкан, съдови и възлови регенеративни промени, водещи до нарушена структура и последваща чернодробна функция.
Диагностика на фиброза
Биопсията на черния дроб остава исторически златен стандарт при определяне на т.нар стадиране и степенуване на чернодробно заболяване с вирусна и невирусна етиология. В първия случай се оценява степента на възпаление и некроза на хепатоцитите, във втория степента на белези, т.е. j. обхват на перипорталната фиброза до цироза. От многото хистологични скали за оценка на чернодробната фиброза най-често се използват системите за оценяване Ishak и Metavir, разработени за вирусен хепатит (Таблица 1).
Недостатъкът на биопсията е нейната инвазивност, субективност при оценката на находките, болка, емоционална тежест при пациента (страх), рядко усложнения при кървене. Причината за големите вътрешно- и междуиндивидуални различия в оценката (до 38%) е най-често недостатъчният размер на извадката, нейната нехомогенност и мястото на вземане на проби. В опит да се оптимизира значението на чернодробната биопсия при оценката на фиброзата, се предлагат препоръки относно дължината (> 15 mm с поне 5 портобилиарни пространства), диаметъра на изследваната проба (> 16 nm), използването на подходяща система за точкуване и ерудиция на оценяващия патолог (4) .
В допълнение, при пациенти с NAFLD, поради високата честота на стеатоза с нисък риск от прогресия до цироза, чернодробната биопсия не се счита за подходящ тест за първи избор (6). .
Серумни и образни неинвазивни маркери
През последните две десетилетия неинвазивните методи за оценка на чернодробната фиброза и цироза се изучават интензивно, особено по отношение на рисковете, ограниченията и противопоказанията на чернодробната биопсия. Диагностичната им ефективност се изразява чрез изчислената стойност на площта под AUROC (Area Under the Receiver Operating Characteristic Curve), която е свързана с референтен стандарт - чернодробна биопсия. Изследваният диагностичен тест или метод обикновено се считат за добри, ако AUROC е над 80% и отличен, ако AUROC е повече от 90%.
Неинвазивните методи за оценка на фиброзата на черния дроб се разделят на две групи: 1. количествено определени серумни биомаркери, които отразяват повече или по-малко промените в черния дроб и 2. измерване на чернодробната скованост (еластография), което отразява физическите свойства на чернодробната тъкан, променени от фиброза.
Серумни биомаркери
Няколко биомаркера са идентифицирани като подходящи индикатори за чернодробна фиброза. Нито един от тях не отговаря на критериите за идеален биомаркер, но диагностичната им стойност се увеличава значително, когато се използва в комбинации. Серумните маркери на чернодробната фиброза могат да бъдат разделени на две основни групи: Косвени маркери - най-вече широко достъпни т.нар. чернодробните тестове, които само индиректно отразяват производството и количеството на съединителната тъкан в черния дроб и техните концентрации в кръвта, се променят вторично поради промени в структурата на черния дроб или далака и повишаване на порталното налягане:
- традиционни "чернодробни" ензими, отразяващи нарушение на целостта до хепатоцитна некроза (AST, ALT) или холестаза (GMT, ALP);
- маркери, отразяващи вторичен хиперспленизъм или намален синтез на коагулационни фактори (тромбоцити, протромбиново време, INR - International Normalized Ratio);
- протеини, синтезирани или разградени от черния дроб (α2-макроглобулин, албумин, феритин, имуноглобулини);
- възпалителни цитокини, за които е известно, че са получени от хепатоцити или активирани възпалителни клетки в черния дроб (IL-6, TNF-α и др.)
Директни маркери - те идват директно от процеса на фиброгенеза и увеличаване на кръвта поради увеличеното им усвояване в чернодробните синусоиди. Следното е най-изследваното в клиничната практика досега (преглед в 7):
N-терминалният пептид на проколаген тип III (PIIINP) - е маркер на фиброгенезата. Той се разцепва ензимно от молекулата проколаген III преди интегрирането му в ECM. Недостатъкът на маркера е неговата ниска специфичност за черния дроб и възможна интерференция на фиброза от друг произход (бели дробове, бъбреци, черва и др.)
Хиалуроновата киселина (HA) - гликозаминогликан, присъстващ в ECM, също е директен маркер на фиброгенезата. В проучвания с различни видове COP, но особено при хронична HCV и NAFLD, е потвърдена способността му да открива напреднала фиброза, цироза и също така да намалява в отговор на успешно лечение на пациенти с HCV.
Металопротеинази (MMP-1, -2, -9) - 3 ензима колагеназа и желатиназа, които участват пряко в разграждането на ECM. Концентрацията им в кръвта индиректно корелира с тежестта както на фиброзата, така и на чернодробната некроза. Те не са били много успешни в клиничната практика.
Инхибитор на тъканната металопротеиназа-1 (TIMP-1) - един от няколко тъканни протеина, чиято концентрация в кръвта отразява интензивността на фиброгенезата. Многократно се съобщава за повишени нива на TIMP-1 в различни стадии на фиброза, особено при пациенти с хронична HCV.
Цитокините и хемокините, пряко свързани с процеса на чернодробна фиброза, са изследвани главно във връзка с прогресирането на заболяването. TGF-β е най-важният стимулатор за съхранение на ECM. TGF-α насърчава пролиферацията на чернодробни звездни клетки и PDGF изглежда е най-мощният митоген на звездните клетки in vitro. Всички агенти показват корелация със степента на фиброза и/или възпаление.
Недостатъкът на всички споменати директни маркери е тяхната ниска органна специфичност за черния дроб и възможна намеса при фиброза от друг произход (бели дробове, черва и др.). Биохимичните маркери на чернодробната фиброза са валидирани в многобройни проучвания главно за пациенти с хронична HCV HBV, NAFLD, в по-малка степен за други хронични чернодробни заболявания, напр. алкохолно чернодробно заболяване и само рядко при редки автоимунни или метаболитни чернодробни заболявания.
Разработени са много математически модели, базирани на комбинации от директни и индиректни серумни маркери, или върху комбинация от серумни маркери и образна еластография, които в различна степен са станали част от рутинната практика в хепатологията (Таблица 2). Много формули за изчисляване на резултатите са патентовани (FibroTest, Hepascore, FibroMeter), други са непатентовани (например APRI, индекс на Fornos, FIB-4). Тези алгоритми за вземане на решения позволяват да се категоризират повече от 90% от пациентите в категориите ниска, умерена и тежка фиброза по неинвазивен начин. Трябва да се подчертае, че повечето от биомаркерите, описани в литературата, имат способността да предсказват напреднала фиброза (> 2 Ishak или> 2 Metavir), но не разграничават достатъчно ранните стадии на фиброза и здрав черен дроб в сравнение с чернодробната биопсия.
При пациенти с NAFLD използването на модифициран тест FibroMeter или NAFLD резултат, изчислен с помощта на онлайн калкулатор, има най-голяма диагностична ефективност, индексът FIB-4 или APRI има по-ниска чувствителност и специфичност. Словашките автори също допринесоха за създаването на собствена система за оценка на NSF (неинвазивна оценка на фиброза), която беше валидирана на 104 пациенти с HCV преди планираното лечение (10) .
Образни методи за оценка на фиброза
Преходната ултразвукова еластография (ТЕ) е неинвазивен метод за измерване на сковаността на чернодробната тъкан, която се увеличава с тежестта на фиброзата, както и с увеличаване на съдовото съпротивление и порталното венозно налягане. Методът използва високочестотен ултразвук (MHz) и сонда, която генерира и излъчва нискочестотни вибрации (50 Hz) в черния дроб. Скоростта на разпространение на тези вибрации е пряко пропорционална на твърдостта на тъканта, която се изразява в килопаскали (kPa). Чувствителността и специфичността на ТЕ е висока при пациенти с цироза (до 90%), но при пациенти с умерена до напреднала фиброза (F2 - F4) ТЕ достига само 70% чувствителност и 80% специфичност. Граничните стойности на ТЕ за потвърждаване на цироза при пациенти с хроничен HCV варират между 11 - 17 kPa (1718) .
Съвременен метод за определяне на еластичните свойства на чернодробния паренхим е и магнитният резонанс под формата на т.нар MR еластография. Подобно на метода TE, той използва механични вибрации с честота 40 - 90 Hz, генерирани от източник на нискочестотни вълни. След преминаване през черния дроб тези вълни предизвикват движения на частици, а вторичните вълни, които се улавят чрез специални техники за MR и софтуер за генериране на MRE изображения, създават MRE еластограми. Чувствителността към MRE за стадии на фиброза Metavir F2 до F4 е 98%, 95% и 100% (19) .
Сравнение на неинвазивни маркери на чернодробна фиброза
Директните и индиректните серумни биомаркери са сравнявани помежду си и във връзка с ТЕ в десетки проучвания. Мета-анализ Hounota et al. (2016) 71 проучвания от 2001-2014 г. систематично изследват, използвайки математико-статистически методи, директни сравнения на четирите най-често използвани и обсъждани неинвазивни метода при пациенти с хронични HCV и HBV, а именно FibroTest, APRI и FIB-4, и преходна еластография (20). Техният анализ потвърждава по-добрата диагностична ефикасност на FibroTest в сравнение с APRI, FIB-4 и TE при диагностицирането на тежка фиброза, докато тестовете не се различават в диагнозата цироза. Тази констатация може да бъде обобщена за най-сложните системи за оценка, базирани на преки биомаркери или комбинация от преки и непреки серумни биомаркери. И двете групи неинвазивни методи за диагностика на чернодробна фиброза имат своите предимства и недостатъци (Таблица 3), клиничната им приложимост в повечето страни зависи от тяхната наличност и цена.
Заключение