Biomarkers in inflammatory bowel disease

Biomarkers in inflammatory bowel disease are an essential tool in clinical practice. They allow a non-invasive evaluation of patients and thus guide decision-making at different stages of the disease, including diagnostic suspicion, severity assessment, relapse prediction, and treatment response. Although biomarkers in blood such as erythrocyte sedimentation rate and C-reactive protein, are the most commonly used biomarkers, because their low cost and accessibility, they lack specificity. Currently, fecal biomarkers offer greater reliability, applicability, and specificity. Fecal calprotectin is the most commonly used marker. This review discusses the advantages and disadvantages of biomarkers in inflammatory bowel disease, as well as their clinical applications and new biomarkers currently under research.

Keywords: Biomarkers, Inflammatory Bowel Diseases, Crohn Disease, Colitis, Ulcerative.

Introducción 

El uso de escalas clínicas de síntomas es una práctica habitual en la evaluación de pacientes con enfermedad inflamatoria intestinal (EII)1–3. Sin embargo, la aparición de síntomas es tardía y dista de ser un fiel indicador del nivel de inflamación. Si bien el estudio endoscópico continúa siendo el estándar en la evaluación de la actividad inflamatoria, es un método invasivo, de alto costo y poco accesible. Es aquí donde tienen un rol los biomarcadores. Un biomarcador se define como “una característica que se puede medir de manera objetiva y es evaluada como un indicador de un proceso biológico normal, un proceso patogénico o como la respuesta farmacológica a una intervención”4. Un “biomarcador ideal” en EII debe reunir una serie de condiciones para ser confiable: ser sensible a la inflamación en cualquier sitio del tubo digestivo, específico para la enfermedad, que cuantifique su extensión y gravedad, fácil de realizar, simple interpretación, mínimamente invasivo, económico, de rápido procesamiento y de resultados reproducibles5,6. En EII, los biomarcadores nos ayudan frente a la sospecha diagnóstica, la evaluación de su gravedad, la predicción de recaída y la respuesta al tratamiento. En la actualidad, los biomarcadores en sangre y heces utilizados tienen una serie de limitaciones que deben considerarse al interpretar sus resultados.

Este artículo tiene como objetivo revisar la evidencia actual de los biomarcadores en EII, proponer algunas recomendaciones para su uso racional y revisar algunos biomarcadores que se encuentran en investigación.

Biomarcadores en sangre

Son los más utilizados dado su fácil acceso y procesamiento, y bajo costo.

Velocidad de hemosedimentación (VHS)

La VHS cuantifica la velocidad con la que los glóbulos rojos sedimentan en un tubo capilar. La presencia de reactantes de fase aguda aceleran este proceso por lo que el aumento de la VHS refleja inflamación. La edad, anemia, tabaco y algunos fármacos (salicilatos) pueden afectar sus valores. Es altamente inespecífica, puesto que su elevación ocurre en una serie de condiciones inflamatorias. Su descenso tarda días o semanas después de la resolución del cuadro agudo7, lo que limita su uso en EII, ya que no es capaz de pesquisar a tiempo los cambios en la actividad inflamatoria8.

Proteína C Reactiva (PCR)

La PCR es un reactante de fase aguda producida en los hepatocitos durante estados de inflamación, por estimulación de citoquinas proinflamatorias donde destaca el factor de necrosis tumoral alfa (TNFα) y las interleuquinas 1 y 6. Tiene una vida media corta, de 19 horas, por lo que su elevación refleja actividad inflamatoria aguda, para luego descender rápidamente al resolverse el cuadro. Esta elevación es inespecífica, pudiendo aumentar frente a infecciones, enfermedades autoinmunes, trauma, neoplasias y otras condiciones. Existe una variabilidad interindividual en su producción que es dependiente de la edad, del índice de masa corporal (IMC), tabaco, fármacos (estatinas) y factores genéticos, donde algunos polimorfismos y haplotipos específicos pueden determinar su alta o baja expresión; es así como en 20% de la población, los niveles de PCR se mantienen bajos a pesar del estado inflamatorio activo9.

Estudios clínicos sobre la PCR en el diagnóstico diferencial de síndrome de intestino irritable (SII) y EII han reportado una sensibilidad entre 70 y 100%, dependiendo del punto de corte utilizado9. En una revisión sistemática, se encontró que pacientes con PCR ≤ 5 mg/L tenían una probabilidad ≤ 1% de cursar con EII8. Existe poca evidencia sobre la utilidad de la PCR en detectar curación de la mucosa en pacientes con colitis ulcerosa (CU). Un estudio reportó que 49% de estos pacientes tenían PCR en rango normal, a pesar de presentar actividad inflamatoria en la colonoscopía10. En enfermedad de Crohn (EC), la PCR también es producida por adipocitos mesentéricos, en respuesta a la inflamación local y a la translocación bacteriana a la grasa mesentérica11. A pesar de esta consideración, los resultados en EC son controversiales: estudios han mostrado que su aumento puede indicar enfermedad activa y correlacionarse con compromiso endoscópico e histológico12,13. Sin embargo, un metaanálisis reciente13 encontró una alta especificidad (0,92), pero una baja sensibilidad (0,49) de PCR para EC con actividad endoscópica. En relación a la respuesta al tratamiento, estudios han reportado que pacientes con EC con PCR elevada al inicio de la terapia anti-TNF, tienen una mejor respuesta al fármaco14–16 y su descenso durante el tratamiento predice una respuesta favorable a largo plazo14. Por otra parte, en CU grave, la presencia de 3-8 deposiciones en 24 h, asociado a una PCR > 45 mg/L, tiene un valor predictivo positivo para necesidad de colectomía de 85%17. No se ha demostrado utilidad de PCR en predicción de recaída18,19 y recurrencia postquirúrgica20, siendo su rendimiento inferior a calprotectina fecal (CF) (área bajo la curva (AUC) 0,70 vs 0,86, respectivamente).

Por lo referido, la evidencia disponible no recomienda utilizar PCR y VHS aisladamente para la toma de decisiones en pacientes con EII.

Biomarcadores fecales

Calprotectina fecal

CF es una proteína de unión a calcio y zinc, miembro de la familia S100. Se encuentra predominantemente en neutrófilos, conformando 60% de las proteínas citosólicas, siendo liberada tras su activación21. Dentro de sus funciones se describe un rol antibacteriano directo, privando a los microorganismos de metales de transición, además de un efecto antiproliferativo e inmunomodulador22. Está presente en varios fluidos corporales (plasma, orina y líquido sinovial) en proporción a la intensidad de la inflamación, sin embargo, su concentración en deposiciones es seis veces más alta que en el plasma y, dada su resistencia a la degradación enzimática, puede medirse hasta 7 días después de su liberación, lo que la hace un buen marcador de inflamación intestinal21. Si bien es sensible, no es específica, ya que puede elevarse en EII, cáncer de colon, diverticulitis, colitis infecciosas, colitis isquémica y enteropatía secundaria a antiinflamatorios no esteroidales (AINES), entre otras23 (Figura 1).

La toma de muestras fecales puede realizarse indistintamente en la mañana o en la tarde y conservarse hasta 3 días a temperatura ambiente, y no se recomienda después de la preparación para una colonoscopía o toma de biopsias24. Puede medirse por técnica de ELISA (ensayo por inmunoabsorción ligado a enzimas), que permite una medición cuantitativa (la más recomendada), o por ensayos de detección rápida (inmunocromatografía), que entregan resultados semicuantitativos o cualitativos21. Debemos mencionar que existe variabilidad de los resultados de CF dependiente de los diferentes kits comerciales, por lo que se recomienda no comparar resultados obtenidos con diferentes kits en un mismo paciente24.

Un valor de CF < 50 μg/g ha sido usado como valor de referencia normal en población general, sin embargo, esta cifra suele ser mayor en edades extremas21. En población pediátrica, el valor normal entre 1 y 3,9 años es CF < 77 μg/g y en > 4 años se acepta el valor de referencia del adulto25. En > 65 años se ha sugerido valores de corte de CF de 112 μg/g26 y su ascenso se ha atribuido a cambios dietarios y de estilos de vida, cambios en las células inflamatorias de la mucosa gastrointestinal y en la inmunidad celular y humoral asociados a la edad21. Por otra parte, la CF no sería afectada durante el embarazo, por lo que es una herramienta útil en este escenario27.

Calprotectina fecal en enfermedad inflamatoria intestinal

La distinción entre enfermedad intestinal funcional y orgánica mediante CF ha sido objeto de varios estudios. Menees y cols. encontraron que pacientes con CF ≤ 40 μg/g tienen una probabilidad ≤ 1% de padecer EII8. Un metaanálisis28 que evaluó la precisión diagnóstica de CF en EII reportó una sensibilidad de 0,95, especificidad de 0,91 y AUC de 0,95 para el diagnóstico de EII, con mayor precisión diagnóstica para un punto de corte de 100 μg/g que 50 μg/g. El retardo en el diagnóstico por un falso negativo ocurrió entre 6 y 8% de los pacientes29.

Recientemente, se ha sugerido el uso de CF en el estudio de pacientes con diarrea crónica con un valor de corte de 50 μg/g para optimizar la sensibilidad para EII30. Por otra parte, otros señalan tres rangos de CF para la orientación diagnóstica31: pacientes con CF > 250 μg/g se beneficiarán de un estudio endoscópico precoz; valores intermedios (100-250 μg/g) deberán ser interpretados con precaución, considerando repetir el test y, junto a una historia clínica compatible, decidir qué pacientes necesitarán estudio endoscópico; CF < 100 μg/g no requerirán un estudio invasivo inmediato, debiéndose plantear diagnósticos diferenciales no inflamatorios. Puntos de corte más bajos aumentan la sensibilidad del test para EII, sin embargo, también aumenta el número de colonoscopías innecesarias por falsos positivos. Puntos de corte más altos aumentarán la especificidad, pero también la proporción de pacientes no diagnosticados.

Al contrario de lo que ocurre con la evaluación clínica en EII, CF tiene una fuerte correlación con la actividad endoscópica32–34 con una alta sensibilidad y especificidad global (88% y 73%), pero con mejor rendimiento para CU que para EC (sensibilidad 88% vs 87% y especificidad 87% vs 67%, respectivamente)13. A nivel nacional, 82,1% de los pacientes con EII endoscópicamente activa (Índice Mayo endoscópico 2-3) tenía CF ≥ 250 μg/g35. Un metaanálisis de 13 estudios prospectivos (744 pacientes con CU y 727 con EC) evaluó la precisión de CF para distinguir pacientes con EII en remisión de aquellos con enfermedad endoscópica activa36. Se encontró un AUC de 0,89 para distinguir EII activa de inactiva, con mejor rendimiento para CU (AUC 0,93 vs 0,88 para EC). Un punto de corte de CF 250 μg/g mostró mejores resultados con una sensibilidad de 0,80 y una especificidad de 0,82.

La utilidad de CF en predecir el curso clínico de pacientes con CU aguda grave también ha sido investigada37,38. Un estudio reciente mostró que CF > 1.000 μg/g al día 3 de terapia intensiva con esteroides endovenosos, fue predictor de no respuesta a esteroides y de necesidad de terapia de rescate o colectomía38. No se ha encontrado una relación significativa entre los niveles de CF y la extensión de la enfermedad en CU, a diferencia de lo visto entre CF y la gravedad de las lesiones endoscópicas39.

En EC, CF ha demostrado ser confiable cuando el compromiso es colónico o ileocolónico. En EC exclusivamente ileal, reportes que han usado colonoscopía han señalado que su precisión diagnóstica es menor40. Sin embargo, estudios recientes con evaluación de intestino delgado mediante enteroscopía con balón41, resonancia magnética42 o cápsula endoscópica43, sugieren que CF es un buen biomarcador para compromiso ileal, aunque un poco menor que para compromiso colónico.

En relación a predicción de recaída, estudios observacionales han mostrado que el aumento de CF en CU inactiva puede predecir una recaída hasta 3 meses antes de la aparición de síntomas44,45, y que mediciones consecutivas en pacientes en remisión clínica son mucho más útiles que mediciones aisladas. Es así como valores normales de CF pueden correlacionarse con remisión histológica en CU46. Se recomienda controlar CF cada 3 a 4 meses durante el tratamiento de inducción o cambios de tratamiento, y en pacientes en remisión sostenida con evidencia de curación endoscópica, el control puede ser semestral24.

La disminución de CF puede ser un buen predictor de los cambios endoscópicos e histológicos en respuesta a la terapia de inducción y remisión clínica47,48. Valores bajos de CF después de la inducción con anti-TNF puede predecir remisión sostenida durante 1 año, con una sensibilidad y especificidad de 80 y 85%, respectivamente49. En relación a recurrencia postquirúrgica, un punto de corte de 50 μg/g puede predecir recurrencia endoscópica con una sensibilidad de 84,4% y una especificidad de 44,4%50. De manera similar, un reciente metaanálisis que incluyó 613 pacientes con EC encontró una alta sensibilidad (0,82) y baja especificidad (0,61) para CF en predicción de recurrencia postquirúrgica51. En la predicción de reservoritis, la medición de CF demostró sensibilidad de 100% y especificidad de 84%, con un punto de corte de 56 μg/g52, mostrando ser una herramienta útil para dirigir una evaluación endoscópica precoz53.

Durante los últimos años, la importancia clínica de los biomarcadores en EII ha ido en aumento. En 2015, el consenso de expertos STRIDE (Selecting Therapeutic Targets in Inflammatory Bowel Disease)33 acuñó la estrategia “Treat to Target” (T2T), que cambió las metas de tratamiento de la CU de prevención de complicaciones (hospitalizaciones, colectomías, displasia/cáncer) por la monitorización de mediciones objetivas de la actividad de la enfermedad (sangrado rectal, inflamación endoscópica de la mucosa, etc.), con la finalidad de cambiar su curso y mejorar la calidad de vida de los pacientes. En esta estrategia, el uso de biomarcadores se consideró como medida secundaria o auxiliar, sin embargo, la evidencia actual apoya el uso de métodos no invasivos como “objetivos de tratamiento” por su capacidad de predecir recaídas y respuesta a la terapia de inducción, sustituyendo, incluso, a la evaluación endoscópica9,54. En CU, una CF < 100 μg/g se podría considerar un objetivo de tratamiento al indicar una baja actividad inflamatoria54, y el mismo valor de corte ha sido sugerido como predictor de recurrencia endoscópica post- quirúrgica en pacientes con EC20. “CALM”, un estudio prospectivo, con distribución aleatoria de pacientes, en dos grupos, uno “Control Estrecho”, que incorporaba monitorización con clínica y biomarcadores y otro grupo “Control Clínico” que controlaba solo con parámetros clínicos, en pacientes con EC moderada-grave55 demostró que el grupo de pacientes con un algoritmo de intensificación de terapia basado en un “Control Estrecho” de monitorización de síntomas (CDAI) y biomarcadores (PCR y CF), con una estrategia T2T fue más exitosa que el grupo “Manejo Clínico” basado solo en síntomas (CDAI). La estrategia “Control Estrecho” logró mayores tasas de remisión profunda (36,9% vs 23%) y biológica (29,5% vs 15,6%), mayor curación de la mucosa con ausencia de úlceras profundas (46% vs 30%) y mejores tasas de remisión clínica libre de esteroides, comparado con el grupo “Manejo Clínico”.

En resumen, CF ha demostrado ser un biomarcador confiable en EII con utilidad durante todo el curso de la enfermedad, siendo actualmente un objetivo terapéutico. Sus principales limitaciones están relacionadas con su costo y los múltiples kits utilizados para su procesamiento que pueden variar su interpretación.

Otros biomarcadores fecales

Lactoferrina y S100A12 tienen un menor uso en EII. Lactoferrina es una proteína de unión a hierro secretada por células del epitelio glandular y gránulos secundarios de los neutrófilos de la mucosa intestinal. Su liberación es proporcional al grado de inflamación de la mucosa, siendo un marcador sensible y específico. Es estable en deposiciones entre 2 a 5 días6, aunque menos que CF. Su rol en diferenciar EII de enfermedad funcional ha mostrado resultados controversiales56,57, sin embargo, frente a una crisis, se ha documentado su elevación58. S100A12 representa el 5% de las proteínas citosólicas del neutrófilo, y puede ser inducible en monocitos y células T. Similar a CF, su liberación se produce frente al daño de la mucosa6. Si bien existen reportes sobre su utilidad en diferenciar SII de EII (sensibilidad: 86%, especificidad: 96%)59, y como predictor de respuesta a agentes anti-TNF en pacientes con EC60, su medición no se encuentra estandarizada y los puntos de corte no han sido establecidos, por lo que no se recomienda su uso rutinario.

Nuevos biomarcadores en EII

Test inmunológico de sangre oculta en deposiciones (TSODi)

También conocido como FIT (Faecal Immunochemical Test), es un biomarcador fecal utilizado en el tamizaje de cáncer colorrectal, que cuantifica la concentración de hemoglobina en deposiciones mediante un anticuerpo específico. En CU, un valor de < 100 ng/mL es un buen predictor de curación de la mucosa (sensibilidad: 92%, especificidad: 71%)61. Además, la especificidad mejora a > 90% cuando el TSODi es usado en combinación con CF62,63, aumentando la probabilidad de predecir riesgo de recaída64. Sin embargo, en EC, TSODi sería menos sensible a lesiones del intestino delgado en comparación con CF38,44,65. Las principales ventajas del TSDOi sobre CF son su bajo costo, facilidad en la toma de muestra y rápido procesamiento en sistemas automatizados. A pesar de los resultados prometedores, estudios deben aún confirmar su utilidad en EII.

Otros biomarcadores en desarrollo

El descubrimiento de genes de susceptibilidad para EII, del rol del microbioma intestinal, el desarrollo de la metabolómica, proteómica y adelantos en inmunología han permitido la identificación de nuevos potenciales biomarcadores. El objetivo es personalizar el manejo de estos pacientes mediante la caracterización de fenotipos moleculares más que fenotipos clínicos, que permitan predecir el riesgo de padecer la enfermedad, su comportamiento en el tiempo, predecir respuesta a fármacos y eventos adversos asociados. Esto es lo que conocemos como medicina de precisión66. Algunos de estos nuevos biomarcadores incluyen biomarcadores fecales, como el factor activante de células B (BAFF), M2-piruvato kinasa fecal, HMGB1 y NGAL fecal67 y el PROMOTHEUS® Monitr Crohn’s Disease Test (Prometheus Laboratories Inc, San Diego, CA, USA) (Monitr)68. Este último es un novedoso examen en sangre periférica que identifica 13 biomarcadores asociados a vías de daño y reparación de mucosa. Un algoritmo recoge estas mediciones creando un “índice de curación de la mucosa”68. En la cohorte de validación, Monitr mostró 90% de precisión con inflamación confirmada por ileocolonoscopía, (sensibilidad: 94%, especificidad: 82%). Además, demostró utilidad en EC con compromiso de intestino delgado aislado, con similar sensibilidad y especificidad para compromiso ileocolónico y colónico y, últimamente, en EC postoperatorio69. A pesar de estos resultados, se requieren publicaciones definitivas sobre este kit.

En cuanto a biomarcadores serológicos, se encuentra el test Prometheus® IBD Serology 7 (Prometheus Laboratories Inc., San Diego, CA, USA), y su actualización, Prometheus® IBD sgi Diagnostic (Prometheus Laboratories Inc., San Diego, CA, USA)70,71. Este último combina marcadores serológicos, genéticos y de inflamación, utilizando un algoritmo patentado de diagnóstico inteligente para tamizaje de EII y para diferenciar EC de CU. Sin embargo, debido a sus modestos resultados, se ha desestimado su uso en la práctica clínica.

Recientemente se ha descrito que el transcriptoma de linfocitos T CD8+ permite diferenciar 2 subgrupos de pacientes con EII fenotípicamente distintos, siendo un prometedor marcador pronóstico, con una sensibilidad de 72,7% en EC y 100% en CU, y un valor predictivo negativo de 90,9% en EC y 100% en CU72.

Conclusión

El uso de biomarcadores ha facilitado el seguimiento de pacientes con EII, evitando la repetición de estudios invasivos. Algunos han mostrado utilidad en puntos específicos dentro del curso de la enfermedad y otros durante todas las etapas, como es el caso de CF (Figura 2)65, cuya medición sistemática en la actualidad ha sido considerada como un objetivo de tratamiento. Aún estamos distantes de un biomarcador ideal, por lo que conocer las ventajas, desventajas y limitaciones de los actuales nos permitirá un uso racional acorde a las necesidades del paciente. El acelerado avance científico permitirá próximamente disponer de biomarcadores que permitan aplicar una medicina de precisión de calidad.

Referencias Bibliográficas