Dechové testy
jsou moderní, flexibilní
variantou funkční diagnostiky v gastroenterologii. V současné době je funkční
diagnostika v situaci, kdy na trhu není dostupný ALTAB test pro diagnostiku exokrinní
funkce pankreatu ani souprava stanovení chymotrypsinu ve stolici, není dostupný
stimulační pentagastrin pro funkční testy žaludeční sekrece. Pro funkční
diagnostiku tenkého střeva je velmi ojediněle používán zátěžový test s xylózou.
Dechové testy jsou používány již řadu let. První soupravy byly
založeny na měření vydechovaného vodíku - H2. Koncentrace vodíku ve
vydechovaném vzduchu stoupá po hydrolýze substrátu, např. laktózy, laktulózy,
sacharózy v průběhu střevní pasáže. Tyto testy se dosud používají v diagnostice
malabsorpčního syndromu, především v pediatrii. Další testy byly založeny na
značení specifických substrátů radioizotopem uhlíku 14C. K dispozici je
poměrně široká škála zahrnující detekci Helicobacterové infekce značenou
močovinou, testy s 14C-xylózou, substráty pro jaterní funkce a další.
Nevýhodou těchto testů je přítomnost radioaktivního izotopu, který je podáván
jako testovací substance nemocnému a laboratorně vyžaduje měření koncentrace
obdobně jako RIA metodiky.
Významný posun proto znamenají testy založené na značení
specifických substrátů izotopem uhlíku 13C. Tento izotop není
radioaktivní, jde o přirozeně se vyskytující, stabilní izotop. Lidské tělo - jeho
organická složka - obsahuje značné množství atomů uhlíku; 1.1% atomů uhlíku je
přirozeným 13C izotopem. Podání takto označeného substrátu tedy není
pro lidský organizmus ničím cizorodým. Celá řada výrobců dnes již nabízí
širokou škálu 13C značených substancí, které pokrývají komplexně
funkční diagnostiku v gastroenterologii. Schema (obr.č.1) ukazuje základní nabídku
testů.

obr.1
Nejrozšířenějším testem je detekce Helicobacter pylori soupravou
s 13C-močovinou. Princip všech dechových testů s 13C-substráty
je schematicky na obrázku č.2. Perorálně je podána značená substance (v případě
detekce Helicobacter pylori močovina). Tato substance je štěpena enzymem, jehož
aktivita je mírou detekované funkce. Přítomnost bakterie Helicobacter pylori je
detekována pomocí ureázy, která je přítomna mezi povrchovými proteiny bakterielní
struktury. Rozštěpením substrátu je uvolněn atom uhlíku 13C. Metabolicky
je uhlík zabudován do molekuly CO2 a koncentrace CO2 obsahující
izotop 13C je měřena ve vydechovaném vzduchu.

Soupravy dechových testů s 13C-substrátem
.
Součástí každé soupravy je vlastní testační substance, např. 13C
značená močovina, odběrové zkumavku typu Vacutainer a trubičky, pro naplnění
zkumavek. Postup testu je pro pacienta velmi jednoduchý. Rozpustí testační substanci v
definovaném množství vody, naplní dechem zkumavku označenou časem 0, nebo BLANK.
Vypije testační substrát a v definovaném časovém intervalu např. 30 minut opět
naplní dechem další zkumavky. Počet zkumavek se liší uspořádáním testu,
některé soupravy obsahují zkumavky pro každý časový interval zdvojené - měření
v duplikátu, řada funkčních testů obsahuje zkumavky pro hodnocení časové,
kinetické závislosti tj. odběr např. po 15 nebo 30 minutách. Zkumavky nemocný
uloží zpět do krabičky, která je upravena jako poštovní zásilka. Vzorky jsou
odeslány do laboratoře, která provede změření koncentrace 13C-CO2
a vyhodnotí výsledek testu.

obr.3
Stanovení koncentrace 13C-CO2
. Měření
koncentrace CO2 resp. poměru 13C-CO2 a 12C-CO2,
který je ve vydechovaném vzduchu samozřejmě přítomen, je umožněno několika
technikami. Pro laboratorní zpracování jsou k dispozici systémy jednodušší,
založené na specifické absorpci v IR oblasti a systémy dokonalejší s detekcí
hmotnostní spektrometrií (MS). IR systém vyžaduje výrazně větší objem vzorku (700
ml oproti 10 ml pro MS) a měřicí přesnost je cca 3x nižší než MS.
Systémem typu MS je např. automatický analyzátor dechových plynů
firmy Analytical Precision (obrázek č.4). Analyzátor zahrnuje autosampler, zásobník
na 280 vzorků (zkumavek typu Vacutainer), jednotku pro přípravu vzorku, plynovou
chromatografii k separaci CO2, hmotnostní spektrometr (MS) a osobní
počítač pro řízení procesu, zpracování a analýzu dat a tisk výsledků na
připojené laserové tiskárně.

obr.4
Modul přípravy vzorků.
Základem je robustní autosampler
Model 222 XL firmy Gilson (Francie). Tento XYZ-souřadnicově řízený dávkovací
systém je plně programovatelný a umožňuje uživateli definovat vzorky v libovolném
pořadí a výběru. Nadstavbou je modul úpravy vzorku (obrázek č.5), především
odstranění vody ze vzduchu. Tato procedura odlišuje systém Analytical Precision od
obdobných GC-MS systémů (např. BreathMATplus) , u kterých je voda ze
vzorku odstraněna až po GC separaci. Odstranění vody membránovou separační
jednotkou před nástřikem na GC kolonu (systém firmy AP) podstatně zlepšuje
separační parametry. Před vlastním měřením MS je aplikován puls referenčního
plynu 12C-CO2.

obr.5
Měřicí modul hmotnostní spektrometr (MS).
Na rozdíl od
systémů GC-MS, kde výsledkem je hmotnostní spektrum vzorku je analyzátor dechových
plynů vybaven poměrovým MS systémem, který vyhodnocuje v čase poměr hmotností 44,
45 a 46 pomocí tzv. triple-detektoru (obrázek č.6). Pro hodnocení funkčního testu je
nutno stanovit rozdíl (přírustek) poměru 13C-CO2:12C-CO2.
Vzhledem k tomu, že i kyslík se vyskytuje v různých přirozených, stabilních
izotopech tj. 16O a 18O, je nutno detekovat nejen hmotnost 44,
odpovídající 12C-16O2, hmotnost 45 odpovídající 13C-16O2,
ale ještě i hmotnost 46 odpovídající 12C-16O18O.
Stabilní izotop kyslíku18O tvoří asi 0.2%.

obr.6
Klinické aplikace 13C- dechových testů
.
Základní a nejrozšířěnější aplikací je detekce Helicobacter
pylori pomocí ureázového testu. Funkční diagnostika v gastroenterologii zahrnuje
širokou škálu testů, pro které jsou k dispozici 13C-značené substráty
(obrázek č.1). V současné době probíhá ve více než 25 evropských centrech
ověřování dalších klinických aplikací, které jsou zaměřeny na funkční a
metabolické poruchy. Tyto studie jsou zahrnuty do projektu ES. Německá firma INFAI,
která úzce spolupracuje s výrobcem analyzátoru AP 2003 nabízí soupravy pro detekci
Helicobacter pylori s 13C-močovinou, stanovení funkce pankreatu s 13C-značeným
škrobem (detekce amylázy) nebo 13C-směsí triglyceridů (detekce lipázy),
INFAI-MET s 13C-Na acetátem pro stanovení doby vyprázdnění žaludku.
Doporučená literatura
1. Hydrogen (H2) Breath Test in Man. Studies under
experimental conditions and in clinical practice, U.Armbrecht, University Göteborg, 1988
2. 13CO2-Breath Test at the laboratory
“Digestion-Absorption” Y.Ghoos, University Hospital Leuven, May 1996