Celiac Disease (CD) is an autoimmune condition characterized by an immunological response to gluten ingestion that leads to immune-mediated injury of the small bowel mucosa. CD affects about 0.7%-1% of the population world-wide. CD is considered as a multisystem disorder resulting in various clinical manifestations. Nowadays the number of children presenting the classic symptoms (profound diarrhea and malnutrition) is decreased and, conversely, CD diagnoses are increasing in children with non-specific symptoms and extraintestinal manifestations. Some patients, affected by Potential Celiac Disease, are characterized by positive serological tests but a normal histology at the intestinal biopsy. Recent guidelines have validated a no-biopsy approach for children who have IgA class antibodies against transglutaminase 2 (tTG-IgA) values 10 times higher than the upper limit of normality. To date, a strict gluten-free diet adherence is the only effective treatment although several novel therapeutic approaches are in phases of clinical trials. The search for non-invasive diagnostic methods is thriving. In the last decades, microRNAs (miRNAs), non-coding RNA molecules regulating gene expression in various biological processes, have been shown as promising non-invasive biomarkers for various diseases including those of the gastrointestinal tract. The aim of the present work is to analyze fecal miRNA expression profiles in relation to CD and to Potential Celiac Disease (PCD). In addition, we analyzed the trend of fecal calprotectin levels in the pediatric celiac population. This study is a part of a bigger project, MicroCELIAC (approved by the interdisciplinary Ethics Committee of Città della Salute e della Scienza e Ospedale Mauriziano, Torino) and the results are preliminary. The cohort of the study was composed of a total of 87 pediatric patients: 24 patients as healthy controls, 8 affected by Potential Celiac Disease, 16 with tTG-IgA > 10 times the upper limit of normal, 32 with high levels of tTG-IgA but <10 times the upper limit of normal and 7 patients with intestinal bowel disease. For all patients anthropometric data like age, gender and weight were collected. Each patient filled in a questionnaire to assess its clinical picture and familiarity. Fecal samples were collected from 83 patients and miRNAs were analyzed. Fecal Calprotectin (FC) was evaluated for samples where data were available (n=64) and the comparison of FC between patients with high levels of tTG-IgA and other groups showed a significative statistical result. Overall, 110 differentially expressed miRNAs (DEmiRNA) were identified when their expression levels were compared among all the investigated groups. We found DEmiRNAs in PCD and CD vs healthy control group, as well as between CD patients with different levels of tTG-IgA. A functional enrichment analysis was performed, and a total of 54 significant enriched terms were observed. DEmiRNAs dysregulated in the CD vs control groups were associated with biological pathways related to cell cycle regulation, had a role in immune system processes, inflammation, and impaired metabolism. In conclusion, although the results hereby presented are only preliminary, our investigation highlights different profiles of fecal miRNAs across the investigated groups suggesting a potential role as non-invasive diagnostic tool for different forms of CD.
La Malattia Celiaca (MC) è una condizione caratterizzata da una risposta immunologica scatenata dall’ingestione di glutine che esita in lesioni della mucosa duodenale. La prevalenza è di circa 0,7-1% a livello mondiale. La MC oggi è considerato un disordine multi-sistemico con un’ampia varietà di manifestazioni cliniche. Ad oggi i bambini che presentano sintomi tipici (diarrea profusa e malnutrizione), sono pochi e si assiste ad un aumento delle diagnosi in pazienti pediatrici con sintomi aspecifici e manifestazioni extraintestinali. I pazienti che presentano positività ai test sierologici e istologia non patologica della biopsia intestinale vengono definiti affetti da MC Potenziale. Le linee guida hanno validato un approccio che omette la biopsia nei pazienti pediatrici con valori di anticorpi anti-tranglutaminasi 2 (tTG-IgA) > 10 volte il cut-off diagnostico standard per la MC. Ad oggi, l’unica terapia disponibile è la stretta aderenza a una dieta priva di glutine. Attualmente si investe molto nella ricerca di metodi diagnostici non invasivi e la possibilità di utilizzare dei microRNA (miRNA), regolatori dell’espressione genica, come potenziali biomarcatori di patologie gastrointestinali, è stata indagata in numerosi studi. L’obiettivo di questo studio caso-controllo è di analizzare il profilo di espressione dei miRNA fecali in pazienti pediatrici in relazione alla MC e alla MC Potenziale. Inoltre, è stato analizzato l’andamento della calprotectina fecale nella popolazione pediatrica celiaca. I risultati di questo studio, sono preliminari poiché facenti parte di un macro-studio ancora in corso, MicroCELIAC, approvato dal Comitato Etico interdisciplinare della Città della Salute e della Scienza e dell’Ospedale Mauriziano di Torino, ancora in corso. La popolazione dello studio è composta da un totale di 87 pazienti in età pediatrica di cui 24 casi controllo, 8 affetti da MC Potenziale, 16 con tTG-IgA > 10 volte il valore standard diagnostico (CD-hTG), 32 con tTG-IgA sopra il valore standard diagnostico ma < alle 10 volte e 7 pazienti affetti da malattia infiammatoria intestinale. Per tutti i pazienti sono stati raccolti dati antropometrici. A ogni paziente è stato sottoposto un questionario per delinearne il quadro clinico e la familiarità per patologie autoimmuni. Sono stati raccolti i campioni fecali di 83 pazienti da cui sono stati analizzati miRNA. Per quanto riguarda i valori di calprotectina fecale (CF) (n=64), i pazienti CD-hTG hanno mostrato differenze statisticamente significative se confrontate con gli altri gruppi. Tramite analisi differenziale, sono stati identificati 110 miRNA espressi differenzialmente (DEmiRNA) nei diversi gruppi in studio. Abbiamo trovato livelli diversi di espressione dei miRNA tra MC Potenziale e altri gruppi e tra pazienti MC con diversi valori di tTG-IgA. All’analisi di arricchimento funzionale, 54 termini sono risultati statisticamente significativi nel confronto fra pazienti celiaci e altri gruppi. Si è osservato che i DEmiRNA disregolati nei celiaci rispetto ai controlli, sono associati a processi biologici riguardanti la regolazione del ciclo cellulare, i processi immunitari, l’infiammazione e l’alterazione del metabolismo. In conclusione, sebbene i risultati qui presentati siano preliminari, il nostro studio evidenzia diversi profili di miRNA fecale nei gruppi studiati, suggerendo un potenziale ruolo come strumento diagnostico non invasivo per diverse forme di MC.
Analisi di microRNA su campioni fecali di pazienti pediatrici con sospetta Malattia Celiaca
BENEDETTO, GIULIA
2020/2021
Abstract
La Malattia Celiaca (MC) è una condizione caratterizzata da una risposta immunologica scatenata dall’ingestione di glutine che esita in lesioni della mucosa duodenale. La prevalenza è di circa 0,7-1% a livello mondiale. La MC oggi è considerato un disordine multi-sistemico con un’ampia varietà di manifestazioni cliniche. Ad oggi i bambini che presentano sintomi tipici (diarrea profusa e malnutrizione), sono pochi e si assiste ad un aumento delle diagnosi in pazienti pediatrici con sintomi aspecifici e manifestazioni extraintestinali. I pazienti che presentano positività ai test sierologici e istologia non patologica della biopsia intestinale vengono definiti affetti da MC Potenziale. Le linee guida hanno validato un approccio che omette la biopsia nei pazienti pediatrici con valori di anticorpi anti-tranglutaminasi 2 (tTG-IgA) > 10 volte il cut-off diagnostico standard per la MC. Ad oggi, l’unica terapia disponibile è la stretta aderenza a una dieta priva di glutine. Attualmente si investe molto nella ricerca di metodi diagnostici non invasivi e la possibilità di utilizzare dei microRNA (miRNA), regolatori dell’espressione genica, come potenziali biomarcatori di patologie gastrointestinali, è stata indagata in numerosi studi. L’obiettivo di questo studio caso-controllo è di analizzare il profilo di espressione dei miRNA fecali in pazienti pediatrici in relazione alla MC e alla MC Potenziale. Inoltre, è stato analizzato l’andamento della calprotectina fecale nella popolazione pediatrica celiaca. I risultati di questo studio, sono preliminari poiché facenti parte di un macro-studio ancora in corso, MicroCELIAC, approvato dal Comitato Etico interdisciplinare della Città della Salute e della Scienza e dell’Ospedale Mauriziano di Torino, ancora in corso. La popolazione dello studio è composta da un totale di 87 pazienti in età pediatrica di cui 24 casi controllo, 8 affetti da MC Potenziale, 16 con tTG-IgA > 10 volte il valore standard diagnostico (CD-hTG), 32 con tTG-IgA sopra il valore standard diagnostico ma < alle 10 volte e 7 pazienti affetti da malattia infiammatoria intestinale. Per tutti i pazienti sono stati raccolti dati antropometrici. A ogni paziente è stato sottoposto un questionario per delinearne il quadro clinico e la familiarità per patologie autoimmuni. Sono stati raccolti i campioni fecali di 83 pazienti da cui sono stati analizzati miRNA. Per quanto riguarda i valori di calprotectina fecale (CF) (n=64), i pazienti CD-hTG hanno mostrato differenze statisticamente significative se confrontate con gli altri gruppi. Tramite analisi differenziale, sono stati identificati 110 miRNA espressi differenzialmente (DEmiRNA) nei diversi gruppi in studio. Abbiamo trovato livelli diversi di espressione dei miRNA tra MC Potenziale e altri gruppi e tra pazienti MC con diversi valori di tTG-IgA. All’analisi di arricchimento funzionale, 54 termini sono risultati statisticamente significativi nel confronto fra pazienti celiaci e altri gruppi. Si è osservato che i DEmiRNA disregolati nei celiaci rispetto ai controlli, sono associati a processi biologici riguardanti la regolazione del ciclo cellulare, i processi immunitari, l’infiammazione e l’alterazione del metabolismo. In conclusione, sebbene i risultati qui presentati siano preliminari, il nostro studio evidenzia diversi profili di miRNA fecale nei gruppi studiati, suggerendo un potenziale ruolo come strumento diagnostico non invasivo per diverse forme di MC.| File | Dimensione | Formato | |
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