Η συσχέτιση του LRG και του HMGB1 στον ορό με την ενδοβλεννογόνια καλπροτεκτίνη ως δείκτη ενεργότητας και βλεννογονικής επούλωσης σε ασθενείς με ελκώδη κολίτιδα και ο ρόλος τους ως πιθανοί νέοι βιοδείκτες

Abstract

Background: The progression in UC management in the recent years has shifted the goals of therapy to endoscopic and even histological healing. Despite the progression, colonoscopy remains the only objective and precise method to assess the disease above goals. However, as a procedure it may not only be inconvenient but also hazardous for patients. The inadequacy of existing serum biomarkers to adequately depict disease endoscopic and histological activity dictates the discovery of new potential serum biomarkers that would also avoid the possible drawbacks of repeated endoscopies. Towards that direction, the present study was designed to evaluate the role of Leucine-rich Alpha-2 Glycoprotein 1 (LRG1), High Mobility Group Box 1 protein (HMGB1), Matrix Metalloproteinase 3 (MMP3) and Annexin A1 (ANXA1) – that have already been correlated with IBD and other autoimmune diseases – as new, novel serum biomarkers of UC activity. Methods: This cross-sectional study selectively included patients with UC treated with 5-ASA, undergoing colonoscopy. Individuals undergoing preventive colonoscopy with no abnormal endoscopic features, were also included as healthy control group (HC). Blood and biopsy samples were obtained from each member of both groups and endoscopic Mayo sub-score (Ms) was recorded for the UC patients. Intramucosal calprotectin (iMC) was evaluated in all biopsy samples taken from controls (normal mucosa) and patients’ inflamed and normal mucosa (if no abnormalities detected). Finally, common biomarkers’ and serum LRG1, HMGB1, MMP3 and ANXA1 levels were measured in the blood samples. Statistical analysis was then performed to analyze the data collected including Pearson and Spearman indices for associations, T-test for mean differences and ROC analysis where statistically significant differences were found. Results: Forty-two UC patients (57% male) and fourteen healthy controls (43% male) were included in our study with a mean age of 49,1 (SD=16.56) and 53,5 (SD=10,98) respectively. Initially the UC patients were classified to groups according to their Ms as follows: 43% as Ms=0, 36% as Ms=1, 14% as Ms=2 and 7% as Ms=3. No correlation was detected between the endoscopic groups - including the aforementioned Ms groups and HC group - as far as their population characteristics are concerned. The common laboratory indices consisted of Hct, Hgb, PLTs, WBC count and ESR were not correlated with the endoscopic UC activity in contrast to CRP which was weakly consistent (r=0,4, p=0,007). Serum levels of LRG1 and HMGB1 were found indifferent between HCs and UC patients while those of MMP3 and ANXA1 were significantly different. The HCs’ mean value of ANXA1 was 1,635μg/ml (SD=0,390) compared to that of the UC group which was 2,228μg/ml (SD=0,305), (p=0,00, AUC=0,881) and the MMP3 mean value of HCs was 3.453ng/ml (SD=0.763) compared to that of UC which was 6.187ng/ml (SD=2.221) (p=0,00, AUC=0.835). Furthermore, the HCs’ ANXA1 levels and those of Μs=0, Ms=1 and Ms=2 groups were also significantly different with the only exception being the Ms=3 group. As for the MMP3 levels, a statistically significant difference was found between HCs and Ms=1, Ms=2 and Ms=3 respectively which was not spotted between HCs and Ms=0. Subsequently, while LRG1, HMGB1, and ANXA1 levels were found to be uncorrelated to endoscopic Ms groups, MMP3 was found significantly correlated with UC endoscopic activity (r=0,54, p=0,000). Finally, the UC patients were divided to groups according to their iMC levels as No, Low, Moderate and High calprotectin groups. When LRG, HMGB1, MMP3 and ANXA1 serum levels were compared according to the iMC groups no correlations were found for LRG, HMGB1, and ANXA1 while MMP3 values were significantly correlated (Pearson r= 0,52, p=0,00). Conclusion: Serum ANXA1 is a potential diagnostic biomarker of UC and serum MMP3 is a potential biomarker of UC endoscopic and histological activity.

Εισαγωγή: Η πρόοδος στη διαχείριση της UC τα τελευταία χρόνια έχει μετατοπίσει τους στόχους της θεραπείας στην ενδοσκοπική και ακόμη και ιστολογική επούλωση. Παρά την εξέλιξη, η κολονοσκόπηση παραμένει η μόνη αντικειμενική και ακριβής μέθοδος για την εκτίμηση της νόσου και της επίτευξης των στόχων της θεραπείας. Ωστόσο, ως διαδικασία της κολονοσκόπησης ενδέχεται όχι μόνο να είναι ενοχλητική αλλά και επικίνδυνη για τους ασθενείς. Η ανεπάρκεια των υπαρχόντων βιοδεικτών στον ορό για την επαρκή απεικόνιση της ενδοσκοπικής και ιστολογικής δραστηριότητας της νόσου υπαγορεύει την ανακάλυψη νέων πιθανών ορολογικών βιοδεικτών που θα στερούνται επιπλέον τα πιθανά μειονεκτήματα των επαναλαμβανόμενων ενδοσκοπήσεων. Προς αυτή την κατεύθυνση, η παρούσα μελέτη σχεδιάστηκε για να αξιολογήσει το ρόλο της πλούσιας σε λευκίνη Alpha-2 Γλυκοπρωτεΐνης 1 (LRG1), της πρωτεΐνης High Mobility Group Box 1 (HMGB1), της Matrix Metalloproteinase 3 (MMP3) και της Annexin A1 (ANXA1) - που έχουν ήδη συσχετιστεί με τα IBD και άλλες αυτοάνοσες ασθένειες - ως νέοι, εν δυνάμει βιοδείκτες ορού της δραστηριότητας της UC. Μέθοδος: Αυτή η μελέτη περιελάμβανε επιλεκτικά ασθενείς με UC που ελάμβαναν 5-ASA και που υποβλήθηκαν σε κολονοσκόπηση. Άτομα που υποβλήθηκαν σε προληπτική κολονοσκόπηση χωρίς παθολογικά ενδοσκοπικά ευρήματα, συμπεριλήφθηκαν επίσης ως υγιής ομάδα ελέγχου (HC). Ελήφθησαν δείγματα αίματος και βιοψίας από κάθε μέλος και των δύο ομάδων και καταγράφηκε η ενδοσκοπική υπο-βαθμολογία Mayo (Ms) για τους ασθενείς με UC. Η ενδοβλεννογόνια καλπροτεκτίνη (iMC) αξιολογήθηκε σε όλα τα δείγματα βιοψίας που ελήφθησαν από μάρτυρες (φυσιολογικός βλεννογόνος) και από φλεγμονώδη και φυσιολογικό βλεννογόνο (εάν δεν ανιχνεύθηκαν ανωμαλίες) των ασθενών. Τέλος, τα επίπεδα των κοινών ορολογικών βιοδεικτών αλλά και των LRG1, HMGB1, MMP3 και ANXA1 ορού μετρήθηκαν στα δείγματα αίματος. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε στατιστική ανάλυση για να αξιολογηθούν τα δεδομένα που συλλέχθηκαν συμπεριλαμβανομένων των δεικτών Pearson και Spearman για συσχετίσεις, T-test για μέσες διαφορές και ανάλυση ROC όπου βρέθηκαν στατιστικά σημαντικές διαφορές. Αποτελέσματα: Στη μελέτη μας συμπεριλήφθηκαν σαράντα δύο ασθενείς με UC (57% άνδρες) και δεκατέσσερις υγιείς μάρτυρες (43% άνδρες) με μέση ηλικία 49,1 (SD = 16,56) και 53,5 (SD = 10,98) αντίστοιχα. Αρχικά οι ασθενείς με UC ταξινομήθηκαν σε ομάδες σύμφωνα με το Ms τους ως εξής: 43% ως Ms = 0, 36% ως Ms = 1, 14% ως Ms = 2 και 7% ως Ms = 3. Δεν εντοπίστηκε συσχέτιση μεταξύ των ενδοσκοπικών ομάδων - συμπεριλαμβανομένων των προαναφερθεισών ομάδων Ms και της ομάδας HC - όσον αφορά τα χαρακτηριστικά του πληθυσμού τους. Οι συνήθεις εργαστηριακοί δείκτες που αποτελούνταν από τα Hct, Hgb, PLTs, WBC count και ESR δεν συσχετίστηκαν με την ενδοσκοπική δραστηριότητα της UC σε αντίθεση με την CRP που ήταν ασθενώς συνεπής με αυτήν (r = 0,4, p = 0,007). Τα επίπεδα LRG1 και HMGB1 στον ορό βρέθηκαν αδιάφορα μεταξύ των HCs και των UC ασθενών, ενώ αυτά των MMP3 και ANXA1 ήταν σημαντικά διαφορετικά. Η μέση τιμή της ANXA1 των HCs ήταν 1,635μg / ml (SD = 0,390) σε σύγκριση με εκείνη της ομάδας UC που ήταν 2,228μg / ml (SD = 0,305), (p = 0,00, AUC = 0,881) και η μέση τιμή της MMP3 των HCs ήταν 3,453ng / ml (SD = 0,763) σε σύγκριση με εκείνη των ασθενών με UC που ήταν 6,187ng / ml (SD = 2,221) (p = 0,00, AUC = 0,835). Επιπλέον, τα επίπεδα ANXA1 των HCs και εκείνα των ομάδων Μs = 0, Ms = 1 και Ms = 2 ήταν επίσης σημαντικά διαφορετικά με τη μόνη εξαίρεση να είναι η ομάδα Ms = 3. Όσον αφορά τα επίπεδα MMP3, βρέθηκε μια στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ HCs και Ms = 1, Ms = 2 και Ms = 3 αντίστοιχα, η οποία δεν εντοπίστηκε μεταξύ HCs και Ms = 0. Στη συνέχεια, ενώ τα επίπεδα LRG1, HMGB1 και ANXA1 βρέθηκαν να μην συσχετίζονται με τις ενδοσκοπικές ομάδες Ms, η MMP3 βρέθηκε να σχετίζεται σημαντικά με την ενδοσκοπική δραστηριότητα UC (r = 0,54, p = 0,000). Τέλος, οι ασθενείς με UC χωρίστηκαν σε ομάδες σύμφωνα με τα επίπεδα iMC τους ως ομάδες με Καθόλου, Χαμηλή, Μέτρια και Υψηλή ενδοβλεννογόνια καλπροτεκτίνη. Όταν τα επίπεδα ορού LRG, HMGB1, MMP3 και ANXA1 συγκρίθηκαν σύμφωνα με τις ομάδες iMC δεν βρέθηκαν συσχετίσεις για τα LRG, HMGB1 και ANXA1 ενώ οι τιμές MMP3 συσχετίστηκαν σημαντικά (Pearson r = 0,52, p = 0,00). Συμπεράσματα: Η ορολογική ANXA1 είναι ένας πιθανός νέος διαγνωστικός βιοδείκτης της UC και η ορολογική MMP3 είναι ένας πιθανός νέος βιοδείκτης της ενδοσκοπικής και ιστολογικής δραστηριότητας της UC.