Диагностическая значимость дыхательных тестов в диагностике инфекции Helicobacter pylori

И.В. Маев¹, С.И. Рапопорт², В.Б. Гречушников⁴, А.А. Самсонов¹, Л.В. Сакович⁵, Б.В. Афонин³, Р.А. Айвазова¹

Представлены результаты обследования 76 больных, у которых проведена клиническая оценка значимости и перспективности применения дыхательных тестов для диагностики и мониторинга инфекции Helicobacter pylori. Наибольшее совпадение с результатами гистологических исследований наблюдалось при проведении ¹³С- и ¹⁴С-уреазных дыхательных тестов. Эти тесты наиболее информативны в выявлении инфицированных H. pylori. При этом методика ¹³С-уреазного дыхательного теста более предпочтительна как в клинике, так и в амбулаторных условиях, а NН₃-уреазный дыхательный тест значительно уступает ¹³С- и ¹⁴С-уреазным дыхательным тестам.

Ключевые слова: Helicobacter pylori, дыхательный тест

С открытием австралийскими учеными B. Marhall и J. Warren [1] роли микроорганизма Helicobacter pylori (Нр) в природе заболеваний желудка и двенадцатиперстной кишки, главным образом хронического гастрита и язвенной болезни, миру была показана зависимость основной желудочной патологии от инфекционного фактора — бактерии рода Hp. Значение этого открытия мы до сих пор полностью оценить не можем [2]. То , что Hp относится к числу патогенных бактерий, в настоящее время не вызывает сомнения [3, 4]. Что касается распространенности инфицирования этим микроорганизмом, то, по данным разных авторов, во всем мире она колеблется от 15 до 90% и более, причем в нашей стране уровень распространения выше среднего, особенно в азиатском регионе [5, 6].

Драматизирует ситуацию с инфекцией Hp и то обстоятельство, что Hp не только способствует развитию хронического гастрита, язвенной болезни, мальтомы желудка, но и может вести к неоплазии слизистой оболочки желудка с развитием некардиального рака, аденокарциномы [7—12]. При этом заболеваемость имеет четкую тенденцию к росту [13, 14]. Следует также отметить, что инфекция Hp может вызывать и системные реакции в организме [15—22], однако данные на этот счет противоречивы [23].

Приоритетным вопросом в изучении инфекции Hp является достоверная верификация поражения как на этапе первичной диагностики, так и после проведенной эрадикационной терапии. Достоверная и своевременная диагностика инфекции Hp позволяет избежать необоснованного назначения химиотерапевтических препаратов, а также адекватно контролировать проведенную антихеликобактерную терапию.

В настоящее время разработано большое число методов, позволяющих выявить инфекцию, однако ни один из методов не обладает 100% чувствительностью и специфичностью [24]. Согласно рекомендациям Американской коллегии гастроэнтерологов (2005) и рекомендациям III и IV международных консенсусов по проблеме хеликобактерной инфекции (Маастрихта III и IV, 2005, 2010), диагноз инфекции Hp должен устанавливаться на основании результатов уреазного дыхательного теста (УДТ) с использованием мочевины, меченной ¹³С, а при его недоступности — путем определения антигена Hp в фекалиях (stool-тест) [25—28].

Принцип дыхательного теста основан на том, что бактерия Hp в целях защиты от агрессивной среды желудка вырабатывают фермент уреазу, стимулирующую реакцию гидролиза мочевины желудочного сока, в результате которой образуются двуокись углерода (СО₂), вода и аммиак. Этот процесс выражается уравнением: 2H₂N(¹³CO) NH₂ + 2H₂O — уреаза → 4NH³↑ + 2¹³CO₂↑, в результате чего кислотно-щелочное равновесие среды, окружающей Hp, смещается в щелочную сторону. Если в желудок, где есть бактерии Hp, попадает мочевина, меченная одним из изотопов углерода (¹³С или ¹⁴С), то она быстро разлагается в присутствии уреазы с образованием меченной по углероду двуокиси углерода. СО₂ поглощается кровью и выводится через легкие с выдыхаемым воздухом. Если бактерии в желудке отсутствуют, то гидролиз не идет и, следовательно, СО₂ не продуцируется.

Для диагностики хеликобактериоза применяют один из двух методов — ¹³С-УДТ или ¹⁴С-УДТ , чаще первый. После приема обследуемым внутрь препарата, содержащего ¹³С или ¹⁴С, пробы выдыхаемого воздуха отбирают через определенные интервалы времени. Радиометрический анализ этих проб проводят на жидкостном сцинтилляционном счетчике. По содержанию меченного ¹⁴C углекислого газа устанавливают инфицированность Hp. Основной проблемой использования ¹⁴С-УДТ является сложная организация работ по хранению и транспортировке радиоактивных препаратов. Использование микрокапсул для упаковки мочевины, меченной радиоактивным изотопом, позволило свести к минимуму трудности, связанные с хранением, утилизацией и безопасностью этого изотопа. В США продажа микрокапсул с мочевиной, меченной изотопами углерода, разрешена FDA наравне с обычными лекарственными препаратами через аптечную сеть [29, 30].

¹³С-мочевина представляет собой порошок мочевины, меченный стабильным изотопом углерода — ¹³С (не менее 99 % ¹³СН₄N₂O); международное непатентованное название: ¹³С-мочевина (код V04CX согласно анатомо-терапевтической классификации, рекомендованной Всемирной организацией здравоохранения).

Меченная изотопом ¹³С двуокись углерода всасывается в кровь, попадает в легкие и выдыхается вместе с другими продуктами дыхания. Анализ продуктов дыхания проводят на изотопочувствительном аналитическом приборе.

Попытки контролировать аммиак в выдыхаемом воздухе рассматривались как бесперспективные, так как образующийся аммиак активно метаболизируется: после образования он поступает в кровь, далее — в печень, где обезвреживается и выводится с мочой в составе мочевины. Содержание аммиака в выдыхаемом воздухе соответствует уровню аммония в венозной крови [31], но его концентрация не может служить биомаркером для Hp.

Это связано с тем, что, во-первых, количество аммиака в выдыхаемом воздухе слишком мало, а во-вторых, его определение затруднено вследствие активного действия механизма аммиачного гомеостаза, поэтому выделить долю исключительно «бактериального» аммиака весьма затруднительно.

Концентрация аммиака в выдыхаемом воздухе зависит не только от уреазной активности Hp, уровня мочевины в желудке, но и от секреции соляной кислоты, тонуса нижнего пищеварительного сфинктера, функциональной возможности печени и наличия других уреазопродуцирующих микроорганизмов. В настоящее время клинических симптомов, характерных для хеликобактерной инфекции, выявить не удалось , поэтому большое значение приобретают лабораторные диагностические исследования, которые позволяют определить Hp.

Продолжаются поиски новых методов регистрации малых концентраций аммиака. Успехи в этом направлении уже есть, в частности разработаны так называемые сенсорные газоанализаторы, а также индикаторные трубки (Хелик-трубки), позволяющие регистрировать аммиак в выдыхаемом воздухе (ООО «АМА», Санкт-Петербург). Метод основан на оценке концентрации аммиака в выдыхаемом воздухе после приема пациентом порции (500 мг) мочевины с природным изотопным составом. Измерение концентрации аммиака проводится с помощью индикаторной трубки, заполненной селективным хемосорбентом, через которую прокачивается с помощью электроотсоса 2 л воздуха из полости рта. Показатель рассчитывают по длине окрашенного столбика в трубке: 1 мм соответствует концентрации аммиака 0,3 мг/м³. Измерение проводят дважды — до и после приема мочевины. При возрастании концентрации аммиака в повторной пробе более чем на 0,6 мг/м³ результат считается положительным, содержание аммиака в выдыхаемом воздухе можно также измерить с помощью Хелик [32—36] или газоанализатором «Helico Sense» (НТП «ТКА», Санкт-Петербург) [37].

Целью работы стала объективная, сравнительная оценка информативности неинвазивных методов диагностики инфекции Hp: дыхательного Хелик-теста в двух модификациях (Хелик-трубки, Хелик-аппарат, газоанализатор «Helico Sense») и ¹³С- и ¹⁴С-УДТ.

Материалы и методы

На инфицированность Hp нами было обследовано 76 больных с различными заболеваниями желудка и двенадцатиперстной кишки, верифицированными клинически и эндоскопически. Все больные были обследованы амбулаторно, исследования проводили независимые друг от друга врачи. Больные были разделены на две категории в зависимости от характера изменений слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки: с деструктивно-язвенными изменениями слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки (острые, хронические эрозии желудка и двенадцатиперстной кишки, язва луковицы двенадцатиперстной кишки), с поверхностными изменениями слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки (поверхностный гастрит, очаговый атрофический гастрит, дуоденит). Основными жалобами больных были диспепсические расстройства, боль в эпигастральной области (в 73% случаев); наиболее распространенными диспепсическими симптомами — изжога (43,6%), тошнота (36,3%), отрыжка (34,8%), запор 2,3%.

При обследовании 50 больных применили Хелик-трубки. У 10 больных был проведен сравнительный анализ дыхательных тестов Хелик-аппарат и ¹³С-УДТ — и ¹⁴С-УДТ.

У 16 больных дыхательный тест проведен газоанализатором «Helico Sense» (НТП «ТКА», Санкт-Петербург) в сравнении с ¹³С-УДТ. Анализ информативности методов проводился по таким критериям, как чувствительность, специфичность и диагностическая точность.

Результаты тестов сопоставляли с данными, полученными гистологическим и цитологическим методами обнаружения Hp.

После проведенной эзофагогастродуоденоскопии выявлено 40 (52,6%) больных с поверхностными изменениями слизистой оболочки желудка и 36 (47,3%) больных с деструктивными изменениями слизистой оболочки желудка и двенадцатиперстной кишки.

Средний возраст обследованных составлял 48,23±4,1 года. Мужчин было 32 (42,1%), женщин — 44 (57,9%).

Результаты и обсуждение

Результаты определения чувствительности, специфичности и точности двух сравниваемых методов диагностики инфекции Нp представлены в табл. 1.

Таблица 1. Результаты первичной диагностики инфекции Hp гистологическим методом и с использованием Хелик-трубок

Из 50 больных, обследованных с помощью Хелик-трубок, у 37 была обнаружена инфекция Нp — истинно положительные результаты совпадают с результатами морфологического исследования. У 2 обследованных указанным методом зарегистрированы истинно отрицательные результаты, у 3 — ложноотрицательные и у 8 — ложноположительные. У 27 больных (8 мужчин, 19 женщин) выявлены деструктивные изменения слизистой оболочки желудка, у 23 (10 мужчин, 13 женщин) — поверхностные изменения слизистой оболочки желудка.

При гистологическом исследовании биопсийного материала инфекция Нp выявлена у 43 больных. Из 7 пациентов при гистологическом исследовании истинно отрицательные результаты получены у 5 больных, ложноотрицательные — у 1 и ложноположительные — у 1 (см. табл. 1).

Таким образом, специфичность теста с использованием Хелик-трубок по аммиаку составляет 20%, что указывает на высокую вероятность получения ложно-положительных результатов. Вместе с тем диагностическая точность в 78% случаев позволяет использовать этот метод для первичного выявления или исключения инфекции Нp, однако для ее подтверждения требуется использование дополнительных методов диагностики.

Следует указать, что в наших исследованиях мы не транспортировали пробы воздуха в лаборатории, где проводились дыхательные тесты, что устранило возможную причину неудовлетворительных результатов, полученных другими исследователями [37].

Совпадение результатов всех трех исследований отмечено только у 47% больных, а при использовании дыхательных тестов с изотопами ¹³С и ¹⁴С — у 94%. Результаты гистологических исследований также оказались полностью тождественны полученным с помощью последних тестов.

Для объективности наших исследований нами была проведена статистическая обработка полученных результатов. Матрица результатов тестирования представлена в табл. 2. Итоги тестирования оценивали исходя из практики интерпретации тестов: хотя бы два теста должны дать одинаковый результат, который и принимается в качестве окончательного. Уже из этих первичных данных видно, что результаты ¹³С-УДТ дают наибольший процент совпадений.

Таблица 2. Результаты тестирования больных с помощью Хелик-аппарата, 13С- и 14С-УДТ

Примечание. 1 — тест положительный, 0 — тест отрицательный. В графе ОР: 1 — совпадение результатов всех методов тестирования; 0 — если результаты тестирования ¹³С и ¹⁴С не совпадают с тестированием на Хелик-аппарате.

Для того чтобы статистически оценить степень соответствия результатов всех тестов, был проведен корреляционный анализ. Поскольку балльные оценки тестирования (0 и 1) относятся к порядковой шкале показателей, применение непараметрических коэффициентов ранговой корреляции Спирмена здесь предпочтительно по сравнению с общепринятыми коэффициентами корреляции Пирсона [39].

Как и следовало ожидать, корреляция результатов ¹³С-УДТ с ОР была обеспечена надежной статистической значимостью (табл. 3). ¹⁴С-УДТ также связан с ОР достаточно высокой корреляцией. Коэффициент детерминации R² указывает на то, что взаимосвязь этих показателей обусловлена примерно 56% их вариабельности. Уровень значимости нулевой гипотезы (0,003) свидетельствует о статистической достоверности этой связи при 99% доверительном уровне.

Таблица 3. Итоги корреляционного анализа результатов трех методов тестирования

Совершенно иная картина наблюдается в отношении теста, проведенного с помощью Хелик-аппарата, где отмечалась низкая, статистически незначимая корреляция при коэффициенте детерминации всего около 7%.

Казалось бы, по результатам корреляционного анализа для диагностики можно рекомендовать всего один тест — ¹³С-УДТ. Однако нельзя забывать, что итоговый показатель ОР априори несет в себе немалую долю коррелированности с результатами тестов, поскольку условно оценивается именно по ним. Таким образом, делать окончательные выводы в этом случае было бы не вполне корректно.

Следующая задача состояла в том, чтобы исследовать результаты тестов отдельно от ОР и на основе анализа всех этапов исследования предложить наиболее оптимальный алгоритм тестирования.

Дальнейшая статистическая обработка была осуществлена с использованием процедуры факторного анализа, который проводили по методу главных компонент [40, 41].

Теоретической основой факторного анализа является предположение, что изменчивость исследуемых показателей определяется набором скрытых (латентных) факторов. Задача состоит в том, чтобы выявить наиболее значимые из этих скрытых факторов, которые принято называть главными. Логично предположить, что в нашем случае для результатов тестирования ведущим скрытым фактором является наличие инфекции Нp.

Первичные результаты факторного анализа представлены в табл. 3, из которой следует, что общая изменчивость трех тестов определяется тремя главными скрытыми факторами. Критерием для выделения оптимального числа факторов служат так называемые собственные значения, являющиеся дисперсиями главных факторов. Принято рассматривать только те факторы, собственное значение которых больше 1,0 [41]. Таковым в нашем случае является лишь один первый фактор, который, очевидно, и можно интерпретировать как наличие инфекции Hp. (табл. 4).

Таблица 4. Количественная оценка собственных значений и дисперсии, приходящейся на выделенные факторы

Примечание. Жирным шрифтом отмечен фактор, собственное значение которого больше единицы.

Далее процедура факторного анализа предусматривает вычисление так называемых факторных нагрузок исследуемых показателей на выделенный первый главный фактор (табл. 5).

Таблица 5. Величины факторных нагрузок

Величины факторных нагрузок фактически представляют собой коэффициенты корреляции результатов тестирования с выделенным главным фактором. Абсолютное значение нагрузки более 0,7 признается за существенную связь, менее 0,7 — за ее отсутствие [42].

Таким образом, лишь для ¹³С- и ¹⁴С-УДТ можно признать сходную по величине весьма существенную связь со скрытым фактором, который может быть интерпретирован как наличие инфекции Hp.

На заключительном этапе исследования нами был проведен множественный регрессионный анализ, при котором поочередно результаты каждого из тестов принимали в качестве зависимой переменной (функции), а результаты двух других тестов — в качестве независимых переменных (аргументов) [44]. В общем случае полученные в ходе анализа уравнения имели вид:

Y = a + b₁X₁ + b₂X₂,

где Y — результаты одного теста, X₁ и X₂ — результаты двух других тестов, a — свободный член уравнения, b₁ и b₂ — коэффициенты регрессии при независимых переменных.

Ниже приведены три полученные регрессионные зависимости, которые для удобства сопоставления записаны со всеми, в том числе и нулевыми, значениями коэффициентов:

¹³С = 0 + 0,818*¹⁴С + 0,182*¹²С, (R² = 57,9%, р = 0,0024); (1)

¹⁴С = 0 + 0,667*¹³С + 0*¹²С, (R² = 56,4%, р = 0,003); (2) ¹²С = 0,82 + 0,182*¹³С + 0*¹⁴С, (R² = 7,3%, р = 0,589). (3)

Анализируя уравнения, необходимо отметить следующее:

Обобщая полученные результаты исследования, можно сделать вывод о низкой диагностической состоятельности результатов, полученных на Хелик-аппарате, для обнаружения инфекции Hp. Диагностические свойства тестов ¹³С- и ¹⁴С-УД Т достаточно высоки и весьма сходны между собой. Учитывая этот факт, их можно предложить для первичной диагностики Hp.

У 16 больных проведен дыхательный тест с применением газоанализатора «Helico Sense»в сравнении с ¹³С-УДТ. Совпадение результатов исследования обнаружено у 8 (50%) больных. Это еще раз указывает на высокую вероятность ложноположительных результатов при использовании аммиачных дыхательных тестов.

Морфологическое исследование биоптата слизистой оболочки желудка также подтвердило отсутствие инфекции Hp.

Недостатком аммиачного дыхательного теста, на наш взгляд, является использование высокой дозы (500 мг) мочевины, в 5 раз больше таковой при проведении ¹³С- и ¹⁴С-УДТ, что ограничивает его применение у больных с сопутствующими заболеваниями печени, легких, сердечно-сосудистой системы.

Таким образом, ¹³С-УДТ является наиболее информативным в диагностике инфекции Hp, что полностью подтверждает рекомендации международных консенсусов по приоритетному использованию этого метода для диагностики хеликобактериоза. Результаты, полученные нами при использовании дыхательного аммиачного теста, в целом не противоречат данным других авторов и в практическом плане при их применении следует учитывать, что эти тесты могут давать ложно-положительные результаты и для повышения точности диагностики хеликобактериоза необходимо использование как минимум двух , а лучше трех методов исследования, тем более в постэрадикационном периоде [45—47]. Не обоснованное результатами современных методов диагностики инфекции Hp назначение антибиотикотерапии может приводить к ряду нежелательных последствий.

В то же время своевременная диагностика и назначение адекватной антихеликобактерной терапии при ассоциированной с Hp патологии желудка, в первую очередь у больных хроническим атрофическим гастритом на ранних стадиях его развития, позволяет предотвратить или свести к минимуму риск развития серьезных осложнений и в первую очередь аденокарциномы желудка.

Заключение

Обобщая полученные результаты исследования, можно сделать вывод о том, что наибольшее совпадение с результатами гистологических исследований наблюдалось при проведении ¹³С- и ¹⁴С-уреазных дыхательных тестов. Эти тесты наиболее информативны в выявлении инфицированных пилорическим хеликобактером. При этом использование для выявления инфицированных Helicobacter pilori, сертифицированных препаратов мочевины со стабильным ¹³С-изотопом и методическая простота выполнения детекции ¹³С-углерода, с использованием инфракрасного анализатора изотопов углерода в пробах выдыхаемого воздуха делает методику ¹³С-уреазного дыхательного теста более предпочтительной как в клинике, так и амбулаторных условиях.

В то же время, NН₃-уреазный дыхательный тест, несмотря на относительную простоту методики и низкую стоимость, значительно уступает ¹³С- и ¹⁴С-уреазным дыхательным тестам.

Сведения об авторах:

Московский государственный медико-стоматологический университет

• Маев Игорь Вениаминович — д-р мед. наук, проф., член-корр. РАМН, проректор.
• Cамсонов Алексей Андреевич — д-р мед. наук, проф. каф. пропедевтики внутренних болезней и гастроэнтерологии.
• Айвазова Регина Андраниковна — канд. мед. наук.

ГБОУ ВПО Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова

Рапопорт Семен Исаакович — д-р мед. наук, проф

Государственный научный центр РФ — Институт медико-биологических проблем РАН, Москва

Афонин Борис Васильевич — канд. мед. наук, вед. науч. сотрудник; e-mail: afonin(а)imbp.r

Центральная клиническая больница РЖД № 6, Москва

Гречушников Виктор Борисович — канд. мед. наук, врач высшей категории, зав. эндоскопическим отделением

OOO «TSD-ISOTOPES Ltd», Москва

Сакович Людмила Васильевна — генеральный директор.

Литература

Статья опубликована на сайте http://www.gastroscan.ru