Результат интеллектуальной деятельности: Способ прогнозирования аллергического ринита у детей с пищевой аллергией к коровьему молоку

Изобретение относится к медицине, а именно к педиатрии, аллергологии, детской пульмонологии и гастроэнтерологии, и может быть использовано в прогнозировании аллергического ринита у детей с пищевой аллергией.

В последние десятилетия отмечается значительное увеличение распространенности, длительности и тяжести аллергических заболеваний, что становится глобальным бременем с точки зрения ресурсов здравоохранения и качества жизни пациентов. Дебют данных заболеваний чаще всего происходит у детей в раннем детском возрасте, пищевая аллергия (ПА) при этом считается стартовой, ее распространенность увеличивается с каждым годом, по данным разных авторов от ПА в настоящее время страдает до 10% детей [1, 2]. Кроме того, дети с ПА в раннем возрасте имеют повышенный риск развития других аллергических заболеваний в более позднем возрасте, в том числе и после приобретения иммунной толерантности к первичным пищевым аллергенам, реализуя атопический марш (AM) [3]. Атопический марш характеризуется возрастным расширением спектра сенсибилизации и клинических симптомов, с вовлечением новых органов-мишеней: кожи, желудочно-кишечного тракта, дыхательной системы и развитием атопического дерматита, аллергического ринита и бронхиальной астмы. Это состояние требует значительных затрат как для системы здравоохранения, так и для семей, и стало одним из самых дорогостоящих аллергических состояний [4].

Как известно, детский организм формируется под сочетанным влиянием генетически детерминированной программы развития и факторов внешней среды, что приводит к дисфункции иммунной системы и запуску предрасполагающих факторов. Эти модулирующие эффекты в настоящее время становятся потенциальными мишенями для вмешательства, чтобы ускорить приобретение иммунной толерантности и предотвратить реализацию AM и развитие осложнений. Остается неясным, какие именно механизмы утяжеляют течение заболевания, и/или способствуют дальнейшей атопической трансформации. Прогнозирование при этом является важным направлением проводимых мероприятий [2, 3] и необходимо для объективного выделения групп риска и проведения профилактических мероприятий.

Известен способ прогнозирования развития аллергических заболеваний у детей раннего возраста (патент RU 2424528 С2, 18.09.2009), который заключается в том, что измеряют оптическую плотность образовавшихся динитрофенилгидразонов при четырех длинах волн: 356 нм, 370 нм, 430 нм, 530 нм и при обнаружении продуктов перекисного окисления белков в слюне прогнозируют риск развития аллергических заболеваний в более старшем возрасте [5]. Основным существенным недостатком заявленного способа является его ограниченные возможности для оценки риска развития A3 у детей первых месяцев жизни в связи с необходимостью применения специального спектрофотометрического анализатора и невозможностью получения материала для исследования (слюны). Кроме того, известный способ нашел применение лишь при клинически выраженных аллергических заболеваниях.

Известен способ определения риска развития атопических заболеваний у новорожденных детей (патент RU 2331881, 09.03.2007), заключающийся в определении в периферической крови концентрации CD26+ и CD30+ лимфоцитов и их соотношения. При значении соотношения CD26/CD30 лимфоцитов <189 и при показателях содержания CD26+ лимфоцитов <1716 кл/мкл ребенка определяют в группу риска по развитию атопических заболеваний [6]. Использование способа обеспечивает раннее выявление детей, относящихся к группе риска по развитию атопических заболеваний, что позволяет использовать профилактические мероприятия. Недостатком данного метода является необходимость определения фенотипов CD лимфоцитов, для которого необходимо наличие проточного цитофлюорометра, кроме того исследование периферической крови у новорожденных детей часто представляет трудности забора материала.

Также известен способ прогнозирования риска развития заболеваний, связанных с уровнем иммуноглобулина Е (IgE) в сыворотке крови человека (патент RU 2723390, 04.07.2019). Исследуют полиморфизмы rs2251746 и rs2427837 методом аллельной дискриминации при помощи TaqMan зондов и праймеров. В случае выявления сочетания аллеля ТТ (rs2251746) с аллелем GG (rs2427837) прогнозируют высокий риск развития заболеваний, связанных с высоким уровнем сывороточного IgE. При сочетании аллелей АА (rs2427837) и СС (rs2251746) - низкий риск [7]. Изобретение обеспечивает расширение числа способов прогнозирования развития IgE-зависимых заболеваний. Однако с его помощью возможно прогнозирование только IgE-зависимых заболеваний, невозможно судить о риске развития других аллергических заболеваний, наиболее часто встречающихся у детей первых лет жизни.

Известен способ прогнозирования формирования бронхиальной астмы у детей раннего возраста, перенесших острый обструктивный бронхит (RU 2424528 С2, 28.04.2014), заключающийся в проведении исследования периферического кровообращения у детей раннего возраста, перенесших 1-2 эпизода острого обструктивного бронхита, методом компьютерной капилляроскопии капилляров ногтевого ложа и определении отклонения различных показателей микроциркуляторного русла от доверительного среднего показателя [8]. Недостатком данного метода является его трудоемкость, применимость только для небольшой группы населения, невозможность оценить риски развития других заболеваний, связанных с уровнем сывороточного IgE и недостаточная информативность, чувствительность и специфичность.

Известен также способ прогнозирования риска возникновения бронхиальной астмы (RU 2275863 С1, 15.12.2004), принятый нами за прототип, заключающийся в проведении аллергических проб и определении таких показателей как: наличие родственников, страдающих астмой; подверженность пациента респираторным инфекциям более двух раз в году и подверженность вазомоторному риниту, наличие атопического дерматита, экземы, крапивницы и других аллергических синдромов, заболеваний желудочно-кишечного тракта или печени, а также наличие профессиональной вредности и рассчитывают риск возникновения бронхиальной астмы по формуле [9]. Недостатком данного метода является его трудоемкость, необходимость сбора анамнеза, субъективность оценки, необходимость постановки аллергических кожных проб, имеющих определенные противопоказания, невозможность оценить риски развития других заболеваний, связанных с уровнем сывороточного IgE и недостаточная информативность.

Широкого применения в медицине для прогнозирования аллергических заболеваний и пищевой аллергии эти способы не приобрели.

Аналогов способа прогнозирования аллергического ринита у детей с пищевой аллергией нет.

Задачей заявляемого способа является разработка эффективного, высокоинформативного, неинвазивного способа прогнозирования аллергического ринита у детей с пищевой аллергией, позволяющего объективно оценить риск развития аллергического ринита с последующим проведением превентивных мероприятий. Технический результат от реализации предлагаемого способа заключается в том, что заявленный способ позволяет в короткие сроки с помощью изучения копрофильтрата ребенка с пищевой аллергией получить достоверные сведения о риске развития аллергического ринита.

Сущность способа заключается в том, что исследуют копрофильтрат ребенка с аллергией к белкам коровьего молока (АБКМ) с определением содержания в нем зонулина. Зонулин в кале определяют с использованием реактивов фирмы Irnmundiagnostik (Германия) методом энзим-связанного иммуносорбентного анализа (ELISA - enzyme-linked immunosorbent assay). При уровне фекального зонулина выше 1,94 нг/мл судят о риске развития аллергического ринита у детей с пищевой аллергией к коровьему молоку в течение 5 лет.

Способ позволяет планировать профилактические мероприятия и тактику ведения ребенка первых лет жизни, позволяет предупредить развитие обострений и осложнений, связанных с приемом пищи, и добиться максимальных достижений в улучшении качества жизни и трудоспособности.

Способ обеспечивает безопасное эффективное определение риска развития аллергического ринита у детей.

Технический результат от реализации предлагаемого способа:

- полная безопасность для здоровья пациента;

- возможность проведения исследования в любом возрасте;

- для исследования необходимо небольшое количество биологического материала (кал);

- отсутствие реактогенности со стороны организма больного.

Предложенный способ оценки технически прост, неинвазивен, информативен, его внедрение не требует больших экономических затрат.

Заявляемый способ прогнозирования аллергического ринита у детей является новым и в общедоступной литературе не описан. Заявленные отличительные признаки являются новыми, так как для оценки риска развития аллергического ринита у детей зонулин ранее не использовался.

Рядом исследований было установлено, что повышение проницаемости слизистой оболочки кишечника для макромолекул предшествует развитию клинических проявлений ПА у детей [1, 4], в ряде исследований было указано на существование связи между повышенной проницаемостью кишечника и развитием аллергических заболеваний дыхательной системы (аллергический ринит и бронхиальная астма), при этом установлена прямая корреляция между тяжестью астмы и проницаемостью кишечника [10]. Это может быть связано с тем, что дефекты слизистой оболочки могут существовать одновременно во многих органах, а антигенная стимуляция, а также факторы окружающей среды могут привести к его клиническому выражению первично в одном органе [11, 12] с последующим появлением клинических симптомов со стороны других органов и систем. Например, идентичные гистологические изменения слизистой оболочки наблюдались одновременно в слизистой оболочке двенадцатиперстной кишки и бронхов [13]. Человеческий зонулин является единственным обнаруженным на сегодняшний день физиологическим посредником, регулирующим проницаемость кишечника [14, 15]. Повышенная проницаемость кишечника при повышении уровня зонулина в таком случае играет решающую роль в восприимчивости к аллергенам окружающей среды, реализации атопического марша и развитию аллергического ринита [16].

Способ осуществляется следующим образом. Пациенту при постановке диагноза проводят забор кала в количестве 1 грамм в стерильный флакон. Забор материала можно проводить в любое время дня вне зависимости от приема пищи. Биологический материал смешивают с 5 мл 0,9% физиологического раствора, центрифугируют в течение 10 минут, после чего, материал разливают по эпиндорфам. Зонулин в кале определяют с помощью реактивов фирмы Immundiagnostik (Германия) методом энзим-связанного иммуносорбентного анализа (ELISA - enzyme-linked immunosorbent assay). При обнаружении уровня фекального зонулина выше 1,94 нг/мл судят о риске развития аллергического ринита более 50% в течение 5 лет. Содержание фекального зонулина менее 1,94 нг/мл свидетельствует о риске развития аллергического ринита менее 50%. Работоспособность способа доказана путем динамического наблюдения за 73 детьми, у которых в возрасте от 3 до 18 месяцев была верифицирована пищевая аллергия к белкам коровьего молока. У всех детей при постановке диагноза в кале определяли содержание зонулина - с использованием реактивов фирмы Immundiagnostik (Германия) методом энзим-связанного иммуносорбентного анализа (ELISA - enzyme-linked immunosorbent assay). Группу сравнения составили 20 здоровых детей контрольной группы, с неотягощенным аллергическим анамнезом. Средние концентрации зонулина в копрофильтратах у детей с АБКМ составили 2,18±0,15 нг/мл, у детей из группы сравнения составили 0,76±0,03 нг/мл (р<0,01). Всем детям с пищевой аллергией была назначена строгая элиминационная диета с исключением белка коровьего молока. Динамическое наблюдение за пациентами осуществлялось в течение 5 лет. В результате динамического наблюдения было установлено, что толерантность к белку коровьего молока сформировало 15,1% детей (n=11) в возрасте 2 лет, 41,1% детей (n=30) в возрасте 3 лет, 36,9% детей (n=27) в возрасте 5 лет. У 6,9% детей (n=5) сохранялись признаки ПА к белку коровьего молока через 5 лет от момента установки диагноза.

У 17 детей (23,3%) в течение периода наблюдения развился аллергический ринит, у 12 - бронхиальная астма (16,4%), у 10 (13,7%) - аллергический ринит и бронхиальная астма. 34 ребенка (46,6%) не имели коморбидных аллергических состояний.

Мы проанализировали исходный уровень зонулина в дебюте заболевания у всех наблюдавшихся детей в зависимости от реализации аллергического ринита. Первую группу составили дети с пищевой аллергией, у которых в течение 5 лет развился аллергический ринит (I группа, n=37), 2 группу составили 34 ребенка с пищевой аллергии, которые не реализовали аллергический ринит в течение 5 лет наблюдения (II группа, n=34). Группу сравнения составили 20 здоровых детей контрольной группы, с неотягощенным аллергическим анамнезом.

Средние концентрации фекального зонулина у детей I группы составил 2,56±0,18 нг/мл, у детей II группы - 1,70±0,16 нг/мл, у детей из группы сравнения составили 0,76±0,03 нг/мл (р<0,01). Выявлены сильные прямые корреляционные связи (коэффициент корреляции Спирмена S=0,681 (р<0,005) между уровнем зонулина в кале в дебюте заболевания и развитием аллергического ринита. Для оценки диагностических значений полученных результатов были использованы следующие тесты: диагностическая чувствительность (Se), диагностическая специфичность (Sp), прогностическая ценность положительного результата (PPV), прогностическая ценность отрицательного результата (NPV), точность теста (диагностическая эффективность теста) (De). Распределение групп осуществлялось на основании дискриминантного анализа.

Анализ результатов тестирования анализируемых групп установил чувствительность модели прогнозирования на уровне 90,9%, а специфичность - 76,4%. При этом прогностическая ценность положительного результата составила 85,7%, а отрицательного результата - 74,6%. Это свидетельствует о том, что уровень зонулина в кале в дебюте заболевания является неинвазивным критерием риска реализации аллергического ринита у детей с пищевой аллергией и может использоваться в качестве объективного прогностического маркера.

Данные наблюдения были подтверждены при использовании ROC-анализа при сравнении площадей под кривыми (Area Under Curve - AUC) (фиг. 1).

Показатель AUC при изучении фекального зонулина как прогностического маркера риска реализации аллергического ринита у детей составляет 0,887, оптимальный порог (точка отсечения) 1,94 нг/мл. Согласно существующим подходам к оценке результатов ROC анализа, величина AUC на уровне 0,8-0,9 соответствует хорошему качеству модели и может быть использована в клинической практике.

Таким образом, метод позволяет с высокой долей вероятности прогнозировать риск развития аллергического ринита у детей с пищевой аллергией к белкам коровьего молока в течение 5 лет с высокой чувствительностью и специфичностью. Предсказательная ценность отрицательного теста также велика, что позволяет достаточно надежно прогнозировать не только высокий, но и низкий риск реализации аллергического ринита.

Примеры:

Клинический пример 1.

Девочка М., с 3 месяцев наблюдается с диагнозом пищевая аллергия к белкам коровьего молока. При постановке диагноза в кале было определено содержание зонулина, его уровень составил 1,48 нг/мл, что свидетельствовало о повышенной проницаемости кишечного барьера, и соответствовало основному диагнозу. Согласно предложенному способу прогнозирования развития аллергического ринита было сделано заключение о низком риске развития аллергического ринита. С момента постановки диагноза находилась на элиминационной диете с исключением продуктов на основе БКМ, после 1 года начаты мероприятия по формированию толерантности к коровьему молоку, с 2 лет девочка употребляет продукты на основе коровьего молока, переносит удовлетворительно. Наблюдение за ребенком в течение 5 лет продемонстрировало отсутствие развития сопутствующих аллергических заболеваний со стороны других органов и систем, аллергический ринит не развился.

Клинический пример 2.

Мальчик П., с отягощенным семейным аллергическим анамнезом, с 2 месяцев после перевода ребенка на искусственное вскармливание явления аллергической энтеропатии, наблюдался с диагнозом аллергия к белкам коровьего молока. При постановке диагноза уровень зонулина в кале составил 3,41 нг/мл. Согласно предложенному способу был прогнозирован высокий риск развития аллергического ринита у данного ребенка и предложено проведение профилактических мероприятий, согласно клиническим рекомендациям Союза педиатров России и Ассоциации детских аллергологов и иммунологов России (АДАИР). При динамическом наблюдении за ребенком было установлено, что толерантность к белкам коровьего молока у ребенка была сформирована после 3 лет, в 2 года ребенку был выставлен диагноз аллергический ринит.

Источники информации:

1. Food allergy / Н. Renz, KJ Allen, SH Sicherer [et al.] // Nat Rev Dis Primers. - 2018. - №4. - P. 17098.

2. Пампура A.H. Пищевая аллергия у детей раннего возраста / А.Н. Пампура // Педиатрия. Журнал им. Г.Н. Сперанского. - 2016. - Т. 95, №3. - С. 152-157.

3. Atopic march: collegium internationale allergologicum update / M. Aw, J. Penn, GM Gauvreau [et al.] // Int Arch Allergy Immunol. - 2020. - №181. - P. 1-10. 10.1159/000502958.

4. Tolerogenic effect elicited by protein fraction derived from different formulas for dietary treatment of cow's milk allergy in human cells / L. Paparo, G. Picariello, C. Bruno [et al.] // Front Immunol. - 2021. - №1. - P. 3910. 10.3389/fimmu.2020.604075.

5. RU №2424528 C2 (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Астраханская государственная медицинская академия" Росздрава) 18.09.2009 «Способ прогнозирования развития аллергических заболеваний у детей раннего возраста».

6. RU 2331881 (Красноярская государственная медицинская академия Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию) 09.03.2007 «Способ определения риска развития атопических заболеваний у новорожденных детей».

7. RU 2723390 (Объединенный институт ядерных исследований) 04.07.2019 «Способ прогнозирования риска развития заболеваний, связанных с уровнем иммуноглобулина Е (Ig Е) в сыворотке крови человека».

8. RU 2424528 С2 (Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственная Медицинская Академия" Министерства Здравоохранения Российской Федерации) 28.04.2014 «Способ прогнозирования формирования бронхиальной астмы у детей раннего возраста, перенесших острый обструктивный бронхит».

9. RU 2275863 С1 (Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова Министерства Здравоохранения Российской Федерации") 15.12.2004 «Способ прогнозирования риска возникновения бронхиальной астмы».

10. The gut microbiota and inflammatory noncommunicable diseases: associations and potentials for gut microbiota therapies / CE West, H. Renz, MC Jenmalm [et al.] // J Allergy Clin Immunol. - 2015. - №135. - P. 3-13; quiz 14. 10.1016/j.jaci.2014.11.012.

11. Dietary advanced glycation end-products: perspectives linking food processing with health implications // Q. Zhang, Y. Wang, L. Fu // Compr Rev Food Sci Food Saf. - 2020. - №19. - P. 2559-87. 10.1111/1541-4337.12593

12. Mucosal immunology of tolerance and allergy in the gastrointestinal tract / L. Steele, L. Mayer, M. Cecilia Berin // Immunol Res. -2012. - V. 1, №54. - P. 75-82.

13. Factors that predict the clinical reactivity and tolerance in children with cow's milk allergy / S.T. Yavuz, B. Buyuktiryaki, UM. Sahiner [et al.] // Ann Allergy Asthma Immunol. - 2013, Apr. - V. 110 (4). - P. 284-289.

14. Плотные межклеточные контакты и зонулин в формировании оральной толерантности и пищевой аллергии / Н.Г. Приходченко, Т.А. Шуматова, Л.А. Григорян, А.В. Гордеец Тихоокеанский медицинский журнал. - 2019. - №4 (78). - С.5-9.

15. Higher levels of serum zonulin may rather be associated with increased risk of obesity and hyperlipidemia, than with gastrointestinal symptoms or disease manifestations. / B. Ohlsson, M. Orho-Melander, PM. Nilsson // Int J Mol Sci. - 2017. - Vol. 18(3). - P. 582. doi: 10.3390/ijms18030582.

16. Association between serum zonulin level and severity of house dust mite allergic asthma. / SA. Baioumy, A. Elgendy, SM. Ibrahim [et al.] //Allergy Asthma Clin Immunol. - 2021. - Vol. 17(1).-P. 86. Published 2021 Aug 31. doi: 10.1186/s13223-021-00586-7.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1. ROC-кривая прогностической эффективности

На фиг. 1 представлены данные наблюдения, которые были подтверждены при использовании ROC-анализа при сравнении площадей под кривыми (Area Under Curve - AUC).

Показатель AUC при изучении фекального зонулина как прогностического маркера риска реализации аллергического ринита у детей составляет 0,887, оптимальный порог (точка отсечения) 1,94 нг/мл. Согласно существующим подходам к оценке результатов ROC анализа, величина AUC на уровне 0,8-0,9 соответствует хорошему качеству модели и может быть использована в клинической практике.