Biomarcatori nell'inquadramento diagnostico delle malattie ... - Simel

Biomarcatori nell’inquadramento
diagnostico delle malattie infiammatorie
croniche intestinali
Dott. Ignazio Brusca
U.O. di Patologia Clinica
Ospedale Buccheri La Ferla
F.B.F.
Palermo
Paestum 08 Giugno 2011

Morbo di Crohn
Infiammazione segmentale, discontinua
con predilezione del segmento distale
dell’ileo.
Esofago, stomaco e duodeno 3-5%
Solo il piccolo intestino: 25-30%
Piccolo intestino e colon: 40-55%
Solo colon: 20-25% 25%
Malattia anorettale: 20-40%
Solo retto: 11-26%
Incidenza: 1/1500
Retto colite ulcerosa
Infiammazione continua della mucosa del
colon, che inizia quasi sempre dal retto
Incidenza
1/1-1.500
1.500
Tutto il colon: 18%
Fino all’ansa sinistra superiore: 28%
Rectosigmoide:
54%

Mucosal and submucosal fibrosis,with abnormal
collagen deposition,as wel las muscular hyperplasia.
Fibrostenosing phenotype
Chronic inflammatory reaction of
the bowel wall, transmural, involves
Immuno inflammatory cells as well as
non immunecells,such as fibroblasts
endothelial cells.The cytokines induce
the production of proteases,
Metalloproteinases, growth factors
involved in tissue remodeling
Inflammatory phenotype
Perforating phenotype
Penetrating lesions deep fissures give rise to covert
perforation, paraintestinal abscess, free perforation or
fistula.

-la malattia localizzata all’ileo è
caratterizzata da un più alto tasso di
intervento chirurgico, da una maggiore
frequenza tra i familiari di primo e secondo
grado e da una migliore risposta ai
Corticosteroidi.
-L’anti-TNF-a, l’anticorpo monoclonale
adoperato per il trattamento della MC, è
efficace nelle forme fistolizzanti
ma è controindicato nelle stenosi

Predittivo sul successivo sviluppo della
patologia
Marcatore diagnostico sensibile e specifico
In grado di differenziare tra loro le MICI
Abile a valutare obiettivamente l' attività della
malattia
Abile a identificare il fenotipo
In grado di monitorare gli effetti delle terapia
Predittivo sui periodi di riacutizzazione

MARKERS DELLE MICI
Marcatori di flogosi sierici:
VES
PCR
Marcatori di flogosi fecali:
Calprotectina
Lattoferrina
Marcatori anticorpali:
Marcatori anticorpali:
ASCA
Omp C antibody
I 2 antibody
Anti-glicani (ACCA, ALCA,AMCA, AΣMA)
Marcatori autoanticorpali:
Anti-UBE4A IgG
Anti globet cells
Anti cellule esocrine del pancreas
Anti GP2
P-ANCA

Valore predittivo dei markers per MICI
ASCA was present in 10 of 32 CD patients before they developed
symptoms, compared to 0/95 controls and 0/8 UC
The mean interval between ASCA detection and diagnosis was 38 months
The role of p-ANCA in predicting the development of UC was unable
to be determined due to small numbers.
Israeli E et al. Gut. 2005; 54(9):1232–6

Marcatori sierici di flogosi nella
prima diagnosi
• PCR elevata in paziente con sintomi cronici
del tubo gastroenterico impone indagini di
esclusione per MICI
Poullis AP et al Eur J Gastroenterol Hepatol.2002Apr;14(4):409–12. 12.
• La PCR si eleva particolarmente nel Crohn
meno nella CU
Vermeire S et al Inflamm Bowel Dis. 2004 Sep;10(5):661-5
Henriksen M et al Gut. 2008 Nov;57(11):1518-23
• La VES è un markers meno sensibile ed
affidabile nelle MICI
Bitton A Gastroenterology. 2001 Jan;120(1):13-20. 20.

10 000
Calprotectina fecale nella malattia di Crohn e
nella sindrome da intestino irritabile (IBS)
1000
Faecal
calprotectin
mg/L
100
10
1
0.1 Crohn´s disease
N = 31
IBS
N = 159
Miscellaneous
N = 30
Gut 2000;47:506-513
Tibble J Gut 2000;47:506-513

100
VALORE DIAGNOSTICO DI UN VALORE DI
CALPROTECTINA > 50
75
50
25
86
59 63 96
25
88
55 56
7
99
Sensibilità
Specificità
Accuratezza
VPP
VPN
0
Diagnosi di "patologia organica"
Diagnosi di neoplasia

Attività della Malattia:
VES
....One of the early studies in IBD showed a good
correlation between ESR and clinical activity.
The correlation was however dependent on
disease location, and ESR correlated less well
with UC restricted to the rectum and with CD
restricted to the upper small bowel.....
Sachar DB et al J Clin Gastroenterol. 1986;8(6):647-50
Sachar DB et al J Clin Gastroenterol. 1990;12(6):643-6

Attività della Malattia:
PCR
both CRP and ESR correlated well with disease
activity but the correlation was better for CRP.
With respect to CD and UC, the correlation of
laboratory markers with disease activity has been
shown to be much stronger for CD than for UC.
Fagan EA et al. Eur J Clin Invest 1982;12:351–9.35
Solem CA et al. Inflamm Bowel Dis 2005;11:707–12.

Correlation between faecal excretion of indium-111-labelled
granulocytes and calprotectin, a granulocyte marker protein, in
patients with inflammatory bowel disease
Røseth AG, Schmidt PN, Fagerhol MK.
Faecal excretion of indium-111-labelled neutrophilic granulocytes has been
suggested as the gold standard of disease activity, but its complexity and high cost
and the exposure of patients to ionizing irradiation have limited the use of this
technique
There was a strong correlation between the average daily excretion of calprotectin
and that of the total 3-day excretion of 111In-labelled granulocytes (r = 0.87, P <
0.0001). Furthermore, the concentration of calprotectin, assessed in a small stool
sample on day 1, also correlated well with the excretion 111In-labelled granulocytes
(r = 0.80, P < 0.0001).:
The results suggest that faecal calprotectin reflects the granulocyte migration
through the gut wall in patients with IBD and hence might serve as a simple,
inexpensive alternative to the indium-111 technique.
Scand J Gastroenterol. 1999 Jan;34(1):50-4.

Marcatori di flogosi nel predirre
ricadute
I pazienti con valori di PCR > 20 mg/L e
VES > 15 mm presentano un OR di 8.3 per
ricaduta. Consigny Y et al Gastroenterology 2001;20(suppl):A53.
Un valore basale di Calprotectina di 150
mg/kg o più è predittivo di ricadute nei
successivi 14 mesi Costa F et al. Gut 2005;54:364–8.
Valori elevati di calprotectina devono
essere considerati predittivi anche con
largo anticipo sulla comparsa di sintomi
Tibble J et al. Gastroenterology 2000;119:15–22
D’Inca R et al. Gastroenterology 2005;128(suppl):A307.

Calprotectina vs markers
infiammazione
CD (n=43)
relapse non relapse
UC (n=37)
relapse non relapse
Fecal calprotectin (mg/L) 122 42 123 29 p

Marcatori di flogosi nella
valutazione della efficacia
terapeutica
Decremento della PCR indica un buona
risposta alla terapia
Nei pazienti trattati con anti-TNF
si ottiene
buona risposta nel 76% di quelli con valori
basali di PCR > 5 mg/L; nel 46% in quelli
con valori di PCR < 5 mg/L
Louis E et al. Scand J Gastroenterol 2002;37:818–24.

Marcatori anticorpali ed autoanticorpali nelle MICI
ASCA
I Saccharomyces
cerevisiae sono agenti
lievitanti, utilizzati
nell’industria alimentare
non patogeni per
l’uomo.
p-ANCA atipico

ASCA + ANCA nelle MICI

Rewiews in gastroenterology disorders 2004 Sandborn J et al

Anti Intestinal Goblet Cells
Substrato: tessuti intestinali o linee cellulari derivate da
neoplasia differenziate del colon (HT29-18-N2)

Anti Intestinal Goblet Cells
Metodo UC CD Controlli s. Disease C. Bibliograf.
IIF 14-46% 46% rari
rari
rari
Broberger O et
al.
J.Gastroenterol
2000 35:20-7
IIF 11/57 0/222 0/65 0/100
HT29-18-N2
ELISA/WB
Mucina purificata
da pazienti con UC
ELISA
HT29-18-N2
(19 %)
11/60
(18/%)
18/48
(38%)
0/22 0/32 0/20
5/15
(33%)
0/35 0/50
Köhler S et al.
World Patent
Applications
2005;
Takaishi H et al
J Gastroenterol.
2000;35(1):71-
2
Hibi T et al.
Gut.
1994;35(2):224
-30

Anti Pancreas Esocrino

20 % Crohn, 9.3 % RCU, 4 % Controlli
Op De Beéck K, Vermeire S, Rutgeerts P, Bossuyt X.Gut. 2010 Dec 29

Autoantibodies to GP2, the major zymogen granule membrane
glycoprotein, are new markers in Crohn's disease.
Roggenbuck D, Reinhold D, Wex T, Goihl A, von Arnim U, Malfertheiner P, Büttner T,
Porstmann T, Porstmann S, Liedvogel B, Bogdanos DP, Laass MW, Conrad K.
….Anti-GP2 IgG and IgA were found in 48/72 (66.7%)
and 23/72 (31.9%) PAB positive and 5/106 (4.7%)
and 1/106 (0.9%) PAB negative CD patients
(p

• 65 Crohn
• 4 C.I.
• 15 R.C.U.
• 20 F.H.
• 41 C.D.

Cut Off produttore= 20 UA
IgG
Sensibilità 30.8 % (21,7-39,8)
Specificità 98.7 % (96,6-100,9)
IgA
Sensibilità 13.9 % (7.9-21.8
Specificità 94.1 % (89.5-98.6)
Cut Off ROC curve = 13 UA
IgG
Sensibilità 40 % (28.0-52.9)
Specificità 96.3 % (89.5-99.2)
IgA
Sensibilità 21.5% (12.3-33.5)
Specificità 88.9 % (79.0-94.8)

Anticorpi rivolti verso
antigeni batterici
Anticorpi anti-OmpC:
anticorpi che
riconoscono la proteina C presente sulla
porzione esterna della membrana cellulare
di Escherichia coli
Anticorpi anti-I 2 : anticorpi che riconoscono
una proteina di membrana di
Pseudomonas fluorescens
Anticorpi anti-CBir1:
anticorpi anti-
flagellina espressa da Clostridium phylum

Anti-OmpC, in the absence of ASCA and ANCA, is a serological pattern noted in a subset of medically
complex cases in children and young adults without CD or UC.
Davis MK et al J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2007 Oct;45(4):409-13.

303 patients

Patients expressing I2 were more likely to have fibrostenosing Crohn's disease
Patients with anti-Escherichia coli outer membrane porin C were more likely to have
internal perforating disease
Patients positive for I2, anti-Escherichia coli outer membrane porin C, and anti-
Saccharomyces cerevisiae were the most likely to have undergone small bowel surgery
(72.0%; odds ratio, 8.6; P < 0.001)
90% of patients with small bowel disease who required surgery had high levels of I2,
Escherichia coli outer membrane porin C, and oligomannan antibodies, compared with
only 18.2% with low-titer responses (P < 0.001)

Anticorpi rivolti verso antigeni
batterici
• Recentemente sono stati identificati anticorpi (nei soggetti con morbo di
Crohn) che riconoscono residui zuccherinici (glicani). Queste molecole
sono espresse sui globuli rossi, sulle cellule del sistema immunitario ma
anche sulla parete cellulare di batteri patogeni e miceti
•Anti-laminaribioside (ALCA)
•Anti-chitobioside (ACCA)
•Anti-mannobioside (AMCA)
•Anti-mannoside sintetico (AΣMA)
•Anti chitina
•Anti laminina
• La presenza di questi anticorpi confermerebbe l’ipotesi che nei malati di
Crohn vi è una perdita di tolleranza nei confronti di agenti microbici
presenti nel lume intestinale a causa di un difetto del sistema immunitario

194 patients with CD, 162 with
UC and 142 healthy controls,
….44% (12/27) of anti-Saccharomyces cerevisiae antibody-negative
Crohn's disease patients were positive for antilaminaribioside or
antichitobioside…..

(gASCA), laminaribioside (ALCA), chitobioside (ACCA),
mannobioside (AMCA), outer membrane porins (Omp)
and the atypical perinuclear antineutrophilic cytoplasmic
antibody (pANCA) were tested in serum samples of 1225
IBD patients, 200 healthy controls and 113 patients with
non-IBD gastrointestinal inflammation.

•76% dei pazienti con Crohn avevano almeno un
marcatore anticorpale positivo
• Per la diagnosi differenziale tra Crohn e CU la
combinazione ASCA e pANCA è la più accurata.
•Per la diagnosi differenziale tra MICI, sani e
patologie infiammatorie enteriche non MICI la
combinazione migliore è ASCA, pANCA and ALCA
• La presenza di più marcatori e una concentrazione
elevata di ASCA, ALCA, ACCA, AMCA and Omp è
indicativa di una prognosi peggiore (trattamento più
aggressivo)

Detection of antisynthetic mannoside antibodies (AΣMA) reveals
heterogeneity in the ASCA response of Crohn's disease patients and
contributes to differential diagnosis, stratification, and prediction.
772 CD, 261 UC, 43 IC and 289 controls
..the specificity of AΣMA for CD was quite similar to that of
ASCA (89% vs 93%), the sensitivity was lower (38% vs
55%)…
…24% of the CD patients who were negative for ASCA
and/or other CD-associated serologic markers were
positive only for ΣMan4…
…AΣMA was more sensitive (45% vs 27%) and more specific
(100% vs 71%) than ASCA for predicting evolution of IC
toward CD….
Vandewalle-El Am J Gastroenterol 2008; 103: 949-957

Inflamm Bowel Dis. 2009 Mar;15(3):365-74
...PAB was associated to perforating,
...PAB was associated to perforating,
perianal disease, arthritis, ocular, and
cutaneous manifestations (P = 0.002-
0.032)...

Autoantibodies against
ubiquitination factor E4A (UBE4A) are associated with
severity of Crohn's disease
…UBE4A expression was highly elevated only in enteroendocrine
cells of ileal, mucosa from CD patients, but not in normal subjects….
The prevalence of anti-UBE4A IgG was significantly higher in CD
than that in UC or healthy controls (46.2% vs 7.1% vs 3.3%,
respectively; P < 0.0006). The levels of anti-UBE4A IgG were
correlated well with the disease activity (P < 0.0001).More
interestingly, higher level of anti-UBE4A IgG was associated with
complicated disease behavior (P = 0.0028), and patients positive
with anti-UBE4A IgG were more likely to undergo surgery (P =
0.0013)
Sakiyama T et al Inflamm Bowel Dis 2008; 14: 310-317
Xuhang Li et al World J Gastroenterol 2008; 14(33): 5115-5124

PAB anti GP2
ALCA
ACCA
AMCA
AΣMA
Anti chitina
Anti laminina
Anti UBE4A
ASCA pANCA
PCR VES Calprotectina fecale