home
 

Сравнительная оценка непрерывной регистрации концентрации аммиака в воздухе ротовой полости в диагностике инфекции Helicobacter pylori

Одной из главных особенностей Helicobacter pylori (HP) является его высокая уреазная активность, которая позволяет микроорганизму адаптироваться к кислой среде желудка. В процессе гидролиза мочевины образуются два конечных продукта: углекислый газ и аммиак, которые могут быть основой биохимической идентификации НР. Углекислый газ выделяется через легкие и может быть обнаружен в выдыхаемом воздухе по изотопу 13С после приема пациентом меченой мочевины. Дыхательный 13С тест (UBT) на сегодня — наиболее распространенный в мире метод неинвазивной диагностики НР in vivo [1] Метод имеет высокую чувствительность и специфичность (97-98%) и предлагается в качестве “золотого стандарта” среди неинвазивных методов [2,3]. Его чувствительность, однако, зависит от возраста пациента — в раннем возрасте она существенно снижается из-за малого объема выдыхаемого воздуха [4], поэтому UBT рекомендуется проводить детям старше 5 лет [5]. Физическая активность ребенка, в частности, беспокойство, крик, усиливая основной обмен, могут влиять на результаты UBT [6], снижая его точность. Продукция соляной кислоты также отражается на результатах теста, поскольку для преобразования бикарбоната в СО2 необходимы ионы водорода, поэтому прием апельсинового сока повышает чувствительность метода, а антисекреторная терапия снижает ее.

Возможность использования для оценки уреазной активности второго метаболита гидролиза мочевины — аммиака, была доказана несколькими исследователями. Так, P.Liebergeld and P.Krumbiegel [7] в 1999 г. показали, что оценка экскреции с мочой изотопа N15 после приема внутрь меченной им мочевины имеет более высокую точность у детей, чем UBT [6]. Neithercut W.D. с соавт. в 1993 г. [8], а затем Nijevitch A.A. и др. в 1995 г. [9] установили, что концентрация аммиака в желудочном соке пациентов, инфицированных НР, повышается, а концентрация мочевины снижается, в то время, как концентрация этих веществ в крови не зависит от наличия НР. Часть аммиака, растворенного в желудочном соке (NH4+), вступает во взаимодействие с соляной кислотой и превращается в газ (NH3), который может выноситься из желудка через рот. Для определения столь низких концентраций аммиака в выдыхаемом воздухе нужна очень чувствительная аппаратура. В 2001 г. Dun C.D.R. с соавт. [10] с помощью хемирезисторного датчика, регистрирующего аммиак в концентрации десятых долей мг/м3, показали, что он может использоваться в качестве диагностического маркера HP. В России в 1995 г. был разработан “Аэротест”, определявший с помощью индикаторных трубок базальный уровень аммиака в воздухе ротовой полости [11,12]. Однако сравнение результатов “Аэротеста” с гистологическими и серологическими методами диагностики НР показало его недостаточную чувствительность и специфичность, особенно у детей. Действительно, базальная концентрация аммиака в выдыхаемом воздухе зависит не только от уреазной активности НР, но и от секреции соляной кислоты в желудке, тонуса нижнего пищеводного сфинктера, функциональных возможностей печени и наличия в кишечнике других микробов-уреазопродуцентов.

В 1997 г. нами был разработан Хелик®-тест, основанный на кинетической оценке концентрации паров аммиака в воздухе ротовой полости после приема пациентом мочевины нормального изотопного состава. 12C1H414N216O [13]. Метод допускает разные способы регистрации концентрации аммиака: с помощью индикаторных трубок, заполненных хемосорбентом (ИТ), или с помощью электрохимического сенсора. Последний способ предполагает непрерывную регистрацию концентрации аммиака и цифровую обработку сигнала с указанием значений концентрации аммиака в условных единицах (у.е.), Прибор для проведения такого тестирования был назван нами Хелик®-аппаратом (ХА) [14].

Целью работы было оценить диагностические возможности Хелик®-теста при сравнении двух способов регистрации аммиака – ИТ и ХА.

Материал и методы:
Под нашим наблюдением находилось 104 пациента в возрасте от 5 до 48 лет с различными гастродуоденальными заболеваниями: 34 с язвенной болезнью двенадцатиперстной кишки (ЯБДК) и 70 с хроническим гастродуоденитом (ХГД). Все пациенты с ЯБДК и 36 больных с ХГД были инфицированы НР (1 группа, n=70), 34 больных с поверхностными гастродуоденитами были НР-отрицательными (2 группа). Для установления инфицирования НР всем пациентам проводился быстрый уреазный тест (Хелпил®-тест) с двумя биоптатами из антрального и фундального отделов желудка и гистологическое исследование этих биоптатов (окраска азур-эозином по Гимзе). Пациент считался инфицированным НР при положительном результате уреазного теста и гистологического метода, неинфицированным — при отрицательном результате двух методов. При положительном результате лишь одного из методов пациент в исследование не включался. Хелик®-тест у всех обследуемых включал одновременную регистрацию концентрации аммиака с помощью ИТ и ХА.

Исследование проводилось натощак. ИТ и пробоотборная трубка ХА устанавливались вместе глубоко в ротовой полости пациента, с помощью электромеханического отсоса проводился непрерывный отбор воздуха, который поступал одновременно в ИТ и ХА, длительность исследования составляла 10 мин. Концентрация аммиака оценивалась по длине окрашенного синего столбика в ИТ, а также по гистограмме значений концентрации аммиака во времени, которая отражалась на экране компьютера, соединенного с ХА. После окончания отбора базальной пробы больной принимал внутрь 500 мг мочевины нормального изотопного состава, растворенной в 20 мл дистиллированной воды, ополаскивал рот водой, и исследование вновь повторялось в течение 10 минут. Результаты базальной и нагрузочной концентрации аммиака сравнивали как по абсолютным значениям, так и по виду кривых концентрации, учитывая при этом максимальные, средние значения и длительность повышения концентрации аммиака. Данные ХА сравнивали с показателями ИТ, а также с результатами других методов диагностики НР.

Результаты:
Анализ кинетических кривых, полученных с помощью ХА, показал, что базальный уровень аммиака индивидуален и относительно постоянен или имеет лишь небольшие колебания. Средние показатели базальной концентрации аммиака С1 у НР(-) пациентов составили 50,1±12,2 у.е. Базальный уровень аммиака С1 у НР(+) больных составил в среднем 68,6±33,2 у.е., что не имело достоверных отличий от НР(-) больных (р>0,05), но при этом отмечались более широкие разбросы индивидуальных значений, у некоторых пациентов уровень концентрации аммиака имел небольшие спонтанные подъемы и понижения, волнообразно колеблясь вокруг медианы в зависимости от глубины дыхания. После приема мочевины у НР(-) больных не отмечено сколь бы то ни было заметного повышения концентрации аммиака, нагрузочная концентрация С2 составила 54,5±13,2 у.е., практически не отличаясь от исходной. В то же время, НР(+) пациенты во всех случаях демонстрировали значительное повышение концентрации аммиака после приема мочевины. Средняя нагрузочная концентрация (С2) составила у них 142,8±31,6 у.е., что достоверно превышало исходный уровень и нагрузочную концентрацию НР(-) пациентов (р<0,01), прирост концентрации DС составил у НР(+) больных в среднем 74,2±24,2 у.е. Нарастание концентрации аммиака начиналось у большинства инфицированных больных с 3-4 минуты после приема мочевины и достигало максимума к 5-6 минуте, затем уровень аммиака снижался постепенно или ступенеобразно, приходя к базальному уровню на 8-15 минуте. На рис.1 представлены базальная и нагрузочная кривые концентрации аммиака НР(-) пациента, на рис.2 и 3 – аналогичные кривые НР(+) пациентов.

Исследование с помощью ИТ (рис.4) показало, что базальный уровень концентрации аммиака (С1), оцененный по длине окрашенного столбика в трубке, составил у НР(-) пациентов 1,38 ± 0,1 мм, нагрузочный С2 — 2,85 ± 0,15 мм, DС — 1,47±0,15 мм, достоверных различий между исходной и нагрузочной концентрацией не выявлено (р>0,05). Больные с НР-ассоциированными гастродуоденальными заболеваниями имели несколько более высокую исходную концентрацию аммиака (С1), которая составила в среднем 1,78±0,06 мм, но достоверных отличий от группы НР(-) не обнаружено (p>0,05). После приема 500 мг мочевины у всех НР(+) больных наблюдался подъем концентрации аммиака, который (С2) в среднем составил 5,9±0,4 мм, и DС – 4,1±0,4 мм. Оба значения достоверно выше таковых у НР(-) больных (р<0,01).

Сопоставление значений С1 и С2 у каждого НР(+) пациента не выявило корреляции между ними (коэффициент корреляции = 0,358, р>0,05), но обнаружена сильная положительная функциональная связь между нагрузочной концентрацией С2 и ее приростом DС (коэффициент корреляции = 0,989, р<0,05). То есть, нарастание концентрации аммиака после приема мочевины не зависит от его исходного уровня. С другой стороны, именно прирост концентрации аммиака в воздухе ротовой полости и ее абсолютные значения после приема мочевины являются результатом уреазной активности и могут служить достоверным критерием инфицированности НР.

На основании полученных данных нами отработаны нормативы Хелик®-теста (ИТ): результат считается положительным, если после приема 500 мг мочевины концентрация аммиака в воздухе ротовой полости (С2) превышает 4 мм, а прирост концентрации (DС) более 2 мм.

Поскольку у каждого из обследованных пациентов мы одновременно оценивали концентрацию аммиака двумя способами — с помощью ХА и ИТ, мы имели возможность сопоставить их результаты. В абсолютном большинстве случаев (93 пациента, что составило 89,4%) результаты совпали, но у 10% больных нами отмечены пограничные значения ИТ, что расценивалось как сомнительный результат. Изучение кинетических кривых, полученных при регистрации ХА, показало, что средние показатели при кратковременном «пиковом» подъеме уровня аммиака (рис.3) могут не иметь существенных отличий от средней базальной концентрации, данные ИТ в этих случаях могут быть сомнительными. В целом, оба способа оценки имели высокую степень корреляции, r=0,91.Сопоставление данных Хелик®-теста с результатами других методов диагностики НР показало его высокую чувствительность и специфичность: чувствительность ИТ составила 92%, специфичность 90%, чувствительность ХА — 95%, специфичность 95%.

Обсуждение:
Полученные результаты позволяют утверждать, что нарастание концентрации аммиака в воздухе ротовой полости после приема пациентом мочевины является индикатором НР-инфекции, поскольку нагрузочная концентрация в целом не коррелирует с исходной, а нарастание ее происходит столь быстро (в течение 3-5 минут), что объяснить этот факт можно только одной причиной — гидролизом мочевины в желудке уреазой НР. Быстрый подъем и быстрое снижение концентрации аммиака до исходных цифр, вероятно, свидетельствуют о преимущественно прямом пути выхода аммиака из желудка — ретроградно через пищевод. Возможно, какое-то количество аммиака всасывается и в кровь, но поскольку предшествующими работами [9] было показано, что уровень аммиака в крови остается величиной постоянной, не зависимой от наличия НР, вероятно, большая его часть утилизируется печенью и лишь незначительное количество выделяется через легкие. То есть, регистрация аммиака в воздухе ротовой полости — это по сути суммарная концентрация аммиака, поступающего из желудка через пищевод и через легкие. В конечном итоге, путь аммиака в ротовую полость не является принципиальным, поскольку для диагностики важен факт его повышения после приема мочевины как отражение уреазной активности НР in vivo, а не способ его выделения.

Сравнение двух способов регистрации аммиака — ИТ и ХА, показало совпадение их результатов в большинстве случаев. Неполное совпадение можно объяснить тем, что ИТ оценивают суммарную концентрацию аммиака за определенный отрезок времени, а ХА непрерывно регистрируют концентрацию в каждую единицу времени. При кратковременном повышении концентрации суммарный показатель может мало измениться, что в ряде случаев результируется сомнительным ответом ИТ. Визуальная оценка кинетической кривой при регистрации ХА, учет всех «пиков», изменений ее уровня и формы наиболее точно отражают «вынос» паров аммиака и по сути более информативны, чем средние цифровые данные. Оценка формы кинетической кривой исключает вероятность ложно-отрицательного результата, поскольку, в отличие от интегративных показателей ИТ, оценивает мгновенные значения концентрации аммиака, сохраняя при этом возможность учета средних и суммарных показателей. Поскольку базальный уровень аммиака достаточно стабилен и не подвержен резким колебаниям, исследование с помощью ХА можно проводить без снятия отдельной «базальной» кривой. Нарастание концентрации аммиака происходит не сразу после приема мочевины, а спустя 3-4 минуты, поэтому данные, регистрируемые в течение первых 2 минут, отражают по сути исходный уровень аммиака. Это позволяет сократить время исследования в два раза, по сравнению с исследованием с помощью ИТ, и считать первые 2 минуты исследования ХА регистрацией базальной концентрации аммиака, а время с 3 минут и далее — нагрузочной концентрацией. Однако, независимо от способа регистрации аммиака, повышение его уровня в воздухе ротовой полости пациента свидетельствует о наличии НР-инфекции.Показатели Хелик®-теста не зависели от возраста, характера гастродуоденальной патологии и отражали лишь наличие или отсутствие НР. Однако, с учетом возможного взаимодействия НСl и аммиака, Хелик®-тест не следует проводить больным, получающим антисекреторную терапию.

Таким образом, Хелик®-тест является быстрым и надежным способом диагностики НР, он прост в использовании, информативен, позволяет получить результат уже в ходе исследования. Неинвазивный характер теста, отсутствие необходимости использовать изотопы дает основание рекомендовать его для внедрения в широкую медицинскую практику, в том числе детскую. Тест может в равной степени быть полезен как для первичного скрининга, так и для оценки эффективности терапии. При выборе способа регистрации аммиака целесообразно исходить из конкретной ситуации: для работы крупных медицинских центров более оптимальным является ХА, для небольших медицинских учреждений — ИТ.


Литература:
1. Graham D.Y., Klein P.D., Evans D.J. et al. Campylobacter pylori detected noninvasively by the 13C-urea test. Lancet, 1987;1:1174-1177.
2. Bazzoli F., Zagari M., Fossi S. et al. Urea breath tests for the detection of Helicobacter pylori infection. Helicobacter, 1997;2 (s.1): p.34-37.
3. Logan R.P. Urea breath tests in the management of Helicobacter pylori infection. Gut, 1998;43 (1): p.47-50.
4. Ruiz-Palacios G.M., Guerrero M.L., Luqueno V. et al. The role of noninvasive tests, immunoblot and the 13C-urea breath test, for the diagnosis of Helicobacter pylori infection in epidemiologic studies of infants and children. Int.J.Med.Microb. 2001;291(31), F-17: p.49.
5. Oderda G., Rapa A., Boldorini R. et al. Non-invasive tests to diagnose Helicobacter pylori infection in very young children. Gut, abstracts of XIV International Workshop on Gastroduodenal Pathology and Helicobacter pylori, Strasbourg, September 5-8. 2001;14/01: A75.
6. Krumbiegel P., Herbarth O., Kiess W. et al. Diagnosis of Helicobacter pylori infection in children: Is the 15N-urine test more reliable than the 13C breath test? Scand.J. Gastroent. 2000;4:353-358.
7. Liebergeld P., Krumbiegel P. Exhaled 15N: a new diagnostic tool to detect Helicobacter pylori. Isotopes Environ.Health.Stud.1999;35:265-269.
8. Neithercut W.D., El Nujumi A.M., McColl K.E.L. Measurement of urea and ammonium concentrations in gastric juice. J.Clin.Pathol.1993;4:462-464.
9. Nijevitch A.A., Yelicheva Z.M. Intragastric urea hydrolisis in children infected with Helicobacter pylori. J.Clin.Pathol.1995:48:187.
10. Dun C.D.R., Blac M., Cowell D.C. et al. Ammonia vapour in the mouth as a diagnostic marker for Helicobacter pylori infection: preliminary “proof of principle” pharmacological investigations. Br.J.Biomed.Sci. 2001;58 (2):66-75.
11. Safonova N.V., Zebrun A.B. et al. The respiratory test for detection Helicobacteriosis. — Helicobacter pylori and the new concepts in gastroduodenal diseases. Abstract. Book, Carles University, Prague, Chechoslovakia, 1992, p.3.
12. Zebrun A.B., Safonova N.V. et al. Aerotest for Helicobacter pylori diagnosis. Acta Gastroenterol.Belg.1993;56:84.
13. Корниенко Е.А., Милейко В.Е. Гелик-тест — метод неинвазивной диагностики геликобактериоза. — Росс. журнал гастроэнтер., гепатолог, колопроктол, 1998, № 6,с.34-38.
14. Корниенко Е.А., Дмитриенко М.А., Клочко О.Г., Нажиганов О.Н., Григорьев С.В., Мамаев Н.А. Непрерывная регистрация концентрации аммиака в воздухе ротовой полости в диагностике инфекции Helicobacter pylori. — Росс.журн.гастроэнтер. гепатол.колопроктол., 2003,т.XIII, №5, прил.№21, материалы 9 Гастронедели, М., октябрь 2003, с.159.
phen375