Dechové testy s uhlíkem 13C

obrazek_cislo_1 Moderní, neinvazivní funkční diagnostika v gastroenterologii zahrnuje celou řadu dechových testů. Po podání testovaného substrátu jsou odebírány vzorky vydechovaného vzduchu a u 13C-dechových testů je měřena změna poměru izotopů uhlíku 13C a 12C ve frakci CO2. Izotop uhlíku 13C je markerem testované funkce, podaný substrát je obohacen o definované množství 13C a tato veličina je v molárním vyjádření porovnávána s množstvím izotopu 13C ve vydechovaném vzduchu. Starší testy používaly substráty značené radioizotopem uhlíku 14C, tyto testy jsou však na ústupu a postupně jsou nahrazovány testy se stabilním izotopem uhlíku 13C.

obrazek_cislo_42 Stanovení poměru 13CO2 : 12CO2. Existuje několik metodických přístupů k analýze vydechovaného vzduchu a stanovení poměru koncentrace 13CO2 : 12CO2, které se liší principem detekce a analytickou citlivostí.

Metoda IRMS - poměrové hmotnostní spektrometrie (Isotope Ratio Mass Spectrometry) je nejpřesnější, pro analýzu stačí několik mikrolitrů vzorku vzduchu a pro tuto technikou jsou určeny soupravy, kde vydechovaný vzduch je sbírán do 5-10 ml zkumavek. Hmotnostní spektrofotometr má specielní detektor, trojici detektorů, které zachycují a počítají částice s hmotností 44 (12CO2), hmotnost 45 (13CO2) a hmotnost 46 pro eliminaci chyby v přítomnosti stabilního izotopu kyslíku - (12C16/18O2).
obrazek_cislo_43

Detekce v infračerveném spektru - NDIRS (Nondispersive Isotope-selective Infrared Spectroscopy) je druhým analytickým postupem. Principem detekce je rozdílné absorpční maximum obou izotopů uhlíku v oblasti 4350 nm infračerveného spektra. Analyzátory tohoto typu jsou řádově lacinější, menší, nevyžadují specielní obsluhy a jsou typu POCT (Point Of Care Testing), vhodné např. pro ambulance odborného lékaře. Nižší citlivost IR analyzátorů vyžaduje mnohem větší objemy vzorku vzduchu (10 - 100 ml) a pro odběr vzduchu se používají sáčky z hliníkové fólie. Nejnovější technologií v oblasti IR detekce dechových testů je tzv. MCS (Molecular Correlation Spectroscopy) založená na dvojici velmi přesně a úzce specifických IR zdrojů, měření je kontinuální zavedenou nosní sondou, přístroj je výhradně POCT typu.

obrazek_cislo_45 LARA analyzátor je třetím typem detekce. LARA je založená na optogalvanickém měření (OGE - OptoGalvanic Effect) vlastností laserového paprsku, analyzátor tohoto typu je uzavřeným systémem a u nás zatím nikde instalován není. Správnost a přesnost výsledků dechových testů je závislá nejen na typu analyzátoru, ale především na intra- a extra-laboratorní kontrole kvality a referenčních zdrojích.

obrazek_cislo_96 FT-IR detekce je nejnovější technologií, která byla aplikována na stanovení poměru 13CO2 : 12CO2. Technologie je založena na absorpci isotopomerů 12CO2 a 13CO2 do polystyrenového filmu, což umožňuje velmi přesné stanovení IR absorpce v3-antisymetrické valenční vibrace FT-IR technologií s přesností 2.5‰. Tato technologie byla ověřena pro analýzu dechových testů 13C-UBT a korelována s technologiemi IRMS a NDIRS.

obrazek_cislo_76 Substráty značené stabilním izotopem uhlíku. V současné době existuje široká škála značených substrátů pro funkční testy žaludeční pasáže (13C-acetát), pankreatické funkce (14C-cholesteryl-octanoid, 13C-triolein, amylóza), střevní malabsorpce (14C/13C-xylóza, laktóza, palmitát, sorbitor, sacharóza), jaterních funkcí (13C-aminopyrin, phenylalanin, methacetin, leucin, galactose, caffein),13C-močovina k detekci ureázy při infekci Helicobacter pylori. K provedení dechových testů jsou dodávány soupravy, které obsahují definované množství substátu, 2 až 6 odběrových nádobek pro vzorky vydechovaného vzduchu (podle uspořádání testu) a odběrovou trubičku. Preanalytická fáze testu zahrnuje především správný odběr vydechovaného vzduchu, tak aby odebraný vzorek vzduchu ve zkumavce/nebo hliníkovém sáčku, obsahoval vzorek vzduchu s relativně nejvyšší možnou koncentrací CO2, finální část výdechu, s koncentrací odpovídající alveolárnímu vzduchu.
Screeningové testy jsou dodávány v balení, ve kterém může nemocný po odběru vzorky zaslat do laboratoře poštou. On-line provedení dechových testů je dnes prováděno i při endoskopické aplikaci substrátu, nejčastěji 13C-močoviny, a on-line měření metodou molekulárně korelační spektroskopie, varianta NDIRS.
Nejnovější aplikace s 13C-dextromethorphanen a 13C-uracilem umožňují optimalizaci farmakoterapie u nádorových onemocnění.

Reference
Rubin TM. - J Breath Res. 2017, Medline - link
Kent DS. - Eur J Clin Nutr. 2016, Medline - link
Houben E. - Nutrients. 2015, Medline - link
Salas-Fernández A. - Clin Chem Lab Med. 2015, Medline - link
Perets TT. - J Clin Lab Anal. 2015, Medline - link
Ferwana M. - World J Gastroenterol. 2015, Medline - link
Som S. - Anal Bioanal Chem. 2014, Medline - link
Jonderko K. - Isotopes Environ Health Stud. 2013, Medline - link
Pizzoferrato M. - Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2013, Medline - link
D'Angelo G. - Eur Rev Med Pharmacol Sci. 2013, Medline - link
Wardill H.R. - J Support Oncol. 2013, Medline - link
Modak A.S. - J Breath Res. 2013, Medline - link
Opdam F.L. - Clin Pharmacokinet. 2013, Medline - link
Roda A. - World J Gastroenterol. 2013, Medline - link
Braden B. - Pancreas. 2010, Medline - link
Mizrahi M. - Nutr J. 2010, Medline - link
Tveito K. - Scand J Gastroenterol. 2009, Medline - link
Motta O. - J Infect. 2009, Medline - link
Ritchie BK. - Pediatrics. 2009, Medline - link
Braden B. - Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2009, Medline - link
Clough MR. - Eur J Gastroenterol Hepatol. 2009, Medline - link
Dillon EL. - Diabetes Care. 2008, Medline - link
Goetze O. - Aliment Pharmacol Ther. 2007, Medline - link
Modak AS. - Isotopes Environ Health Stud. 2007, Medline - link
Ishii Y. - Transl Res. 2007, Medline - link
Slater C. - Eur J Clin Nutr. 2005 , Medline - link
Jonderko K. - J Gastroenterol Hepatol. 2005, Medline - link
Fruehauf H. - Endoscopy. 2005, Medline - link
Opekun AR. - Clin Biochem. 2005, Medline - link
Lewanczuk RZ. - Diabetes Care. 2004, Medline - link
Park GJ. - Hepatology 2003, Medline - link
Saadeh S. - Aliment Pharmacol Ther. 2003, Medline - link
Perri F. - Aliment Pharmacol Ther. 2003, Medline - link
Romagnuolo J. - Am J Gastroenterol 2002, Medline - link
Urita Y. - J Gastroenterol 2002, Medline - link
Evenepoel P. - Gut 2000, Medline - link
Savarino V. - Dig Dis Sci 2000, Medline - link
Van Den Driessche M. - J Pediatr Gastroenterol Nutr 2000, Medline - link