Szpiedzy jelit

Autorzy: Michał Fiedorowicz, Adam Dziki

Kamerki wielkości pigułki, które po połknięciu filmują podróż po naszym układzie pokarmowym, czy specjalny pas z rejestratorami dźwięków, podsłuchującymi odgłosy jelit, na których podstawie określa się, czy pacjent cierpi na zespół jelita drażliwego –
to tylko niektóre z najnowszych narzędzi diagnostycznych, jakie w niedalekiej przyszłości mogą zastąpić kolonoskopię.

„Oglądanie własnego żołądka od środka, okiem kamery o kolistej soczewce, to niezwykłe doświadczenie. Krajobraz tam na dole jest mięsisty i egzotyczny, a do tego pulsuje i stale się porusza. Zapamiętałem, że był też różowy i roztętniony, pełen soków i
miękkiej tkanki. Kiedy żołądek jest pusty, błona śluzowa, która pokrywa jego wnętrze, unosi się i marszczy. Przypominała mi powierzchnię Marsa, tylko była bardziej oślizgła i znacznie bardziej ruchoma. (…) W jelicie było mrocznie, wokół pływały
kawałki częściowo strawionego jedzenia. W przeciwieństwie do względnie gładkiej powierzchni żołądka ta część jelita pokryta jest milionami kosmków, małych wypustek w kształcie palców, które nadają jej wygląd puszystego ręcznika. Ich celem jest zwiększenie
powierzchni jelit, a co za tym idzie – obszaru służącego wchłanianiu składników odżywczych. Przypomniała mi się niedawna wycieczka, podczas której nurkowałem w zatoce pełnej wodorostów”1 . Ten malowniczy opis podróży do wnętrza własnego przewodu pokarmowego
znaleźć można w wydanej niedawno po polsku książce Jelita wiedzą lepiej. Jak zrewolucjonizować sposób odżywiania i zmienić od wewnątrz swoje ciało. Jej autor, Michael Mosley, brytyjski lekarz, prezenter BBC i autor programów popularnonaukowych, znany
jest z eksperymentowania na własnym organizmie. Do celów programu połknął miniaturową, niespełna centymetrową kamerę, by wraz z widownią zgromadzoną w Muzeum Nauki w Londynie obserwować, jak pokonuje ona drogę w jego przewodzie pokarmowym. Za drugim
razem pokazał, jak w jego jelitach rozwija się tasiemiec, którego larwy połknął kilka tygodni wcześniej (na szczęście, po dokonanej obserwacji pozbył się obiektu badań, zażywając środek przeciwpasożytniczy!). Mosley tak tłumaczy swoją motywację: „Mikrobiom
w jelitach składa się głównie z bakterii, są tam też jednak grzyby, wirusy i proste, prymitywne zwierzęta, np. pierwotniaki. Razem tworzą cudownie złożony ekosystem. Właśnie te stworzenia najbardziej chciałem poznać”.

Strach przed kolonoskopią

„Kamera przypominała rozmiarem dużą tabletkę. Biorąc pod uwagę fakt, że znajdował się w niej ekwiwalent ekipy filmowej – w tym także światła i cały sprzęt – była imponująco mała. Takiego sprzętu używają zwykle gastroenterolodzy, by mieć wgląd w te części
ciała pacjentów, do których nie da się dotrzeć kolonoskopem”, notuje brytyjski lekarz. Jego eksperyment pokazuje, jak w ciągu ostatnich kilkunastu lat rozwinęła się technologia, służąca diagnostyce naszego organizmu, a szczególnie trudno dostępnych
części układu pokarmowego, np. jelita cienkiego.

Katalog narzędzi diagnostycznych, jakimi do tej pory dysponowała współczesna medycyna w badaniu zaburzeń jelitowych, był dość ograniczony. Lekarz pierwszego kontaktu mógł wykonać standardowe badanie kału i badanie per rectum, z którego pomocą można wyczuć
wiele zmian w jelicie, m.in. hemoroidy, szczeliny, guzy czy polipy – niestety tylko w zasięgu palca. Dalsza diagnostyka oznaczała konieczność badania endoskopowego – najczęściej kolonoskopii. Badanie to polega na wprowadzeniu do odbytu pacjenta elastycznej
rurki z kamerą i wyświetlenia rejestrowanego przez nią obrazu na monitorze. To bardzo użyteczne badanie, które pozwala na wykrycie zmian zapalnych, pęknięć, uchyłków, polipów i guzów. Umożliwia też pobranie tkanek jelita do badań bakteriologicznych
i histopatologicznych oraz wykonanie niektórych zabiegów (np. leczenie krwawień, wycinanie polipów). Niestety, ze względu na dyskomfort, jaki może powodować kolonoskopia (znieczulenie podczas badania nie wchodzi w skład standardowej procedury refundowanej
z NFZ, a przygotowanie do badania wymaga m.in. kilkudniowej diety płynnej i zastosowania środków przeczyszczających), wielu pacjentów, mimo wskazań, boi się tego zabiegu i z niego rezygnuje. Potwierdziły to wyniki badania zespołu naukowców z Gdańskiego
Uniwersytetu Medycznego opublikowane w 2017 roku w periodyku „Gastroenterologia Kliniczna”. Badanie objęło 505 uczestników Programu Badań Przesiewowych w kierunku wczesnego wykrywania raka jelita grubego – kobiety i mężczyzn w wieku 50-65 lat, których
zaproszono na bezpłatne kolonoskopowe badania profilaktyczne. Mimo iż zdecydowana większość (89 proc.) ankietowanych przez gdańskich naukowców przyznała, że dotarła do nich informacja o programie, zaledwie 10 proc. w momencie przeprowadzenia ankiety
poddała się badaniu, a 51 proc. deklarowało chęć zgłoszenia się na profilaktyczną kolonoskopię (łącznie na badanie zgłasza się 20 proc. zaproszonych). Jako powód rezygnacji z badania ankietowani najczęściej wymieniali lęk przed bólem (32 proc.), skrępowanie
formą badania; bali się też (sic!) wykrycia nowotworu.

Z kamerą wśród bakterii

Naukowcy od lat pracowali nad metodami, które mogłyby zastąpić lub wspomóc obecnie dostępne metody diagnostyczne. Badania endoskopowe nie pozwalały bowiem na zbadanie całości przewodu pokarmowego – dokładne zbadanie jelita cienkiego nie było możliwe z
powodu jego długości (5–7 m) i licznych zakrętów (pętli jelita) uniemożliwiających wprowadzenie endoskopu. Jednym z kierunków była tzw. endoskopia kapsułkowa (zdalne obrazowanie przewodu pokarmowego za pomocą kapsułek z kamerą i nadajnikiem), której
pomysłodawcą był izraelski inżynier Gavriel Iddan. W 1996 roku Paul Swain z Wielkiej Brytanii przeprowadził na zwierzętach badania prototypem kapsułki endoskopowej, a już pięć lat później amerykańska Agencja Żywności i Leków zatwierdziła endoskopię
kapsułkową jako nową metodę badania jelita cienkiego. Obecnie na rynku jest dostępnych kilka wersji tego produktu: PillCam i jej nowsza wersja PillCam Colon 2 (wyposażona w dwa obiektywy, mająca możliwość dwukierunkowej komunikacji z rejestratorem,
co pozwala na zdalną kontrolę aktywności kapsułki w zależności od jej lokalizacji, wykonuje do 35 cyfrowych zdjęć na sekundę). Na czym polega badanie? Kapsułka (o wymiarach 11 x 31 mm), taka sama, jaką połknął Michael Mosley, mimo swoich niewielkich
rozmiarów we wnętrzu kryje miniaturową cyfrową kamerę, baterie, źródło światła, a także nadajnik, który przekazuje informacje do rejestratora z systemem anten przymocowanego do brzucha pacjenta. W przeddzień badania obowiązuje półpłynna dieta, a na
badanie pacjent zgłasza się na czczo. Po połknięciu kapsułka przemieszcza się w przewodzie pokarmowym, a następnie jest wydalana w sposób naturalny, co trwa średnio 10 godzin, a pacjent może w tym czasie wykonywać normalne codzienne czynności (należy
jedynie unikać wzmożonego wysiłku). Efekt pracy kamery – kilkanaście tysięcy zdjęć – jest następnie oceniany przez lekarza. Metoda, choć bezbolesna i bezinwazyjna, ma swoje wady: nie pozwala na pobranie do badania histopatologicznego wycinków tkanek
z zaobserwowanych podejrzanych zmian. Ponadto badanie jest przeciwwskazane, jeśli u pacjenta stwierdzono zmiany przewężeniowe przewodu pokarmowego, ma rozrusznik serca lub jest w ciąży. Poza tym jest to wciąż metoda kosztowna (ok. 2,5-4 tys. zł) i
wymagająca sporych nakładów pracy ze strony diagnosty. Koszty mogłoby zmniejszyć m.in. ograniczenie czasu trwania procedury diagnostycznej – od niedawna na rynku dostępna jest kapsułka OMOM, którą można za pomocą pilota dezaktywować w miejscach mniej
interesujących i ponownie aktywować w miejscach istotnych – dzięki temu materiału do analizy jest mniej. Nad podobnym rozwiązaniem pracuje w ramach grantu Narodowego Centrum Badań i Rozwoju gdańska firma CTAdventure we współpracy z naukowcami z Politechniki
Gdańskiej i Gdańskiego Uniwersytetu Medycznego. Ich produkt jest oparty na pionierskiej technologii analizy filmów endoskopowych z funkcjami automatycznej detekcji i zliczania zmian chorobowych, archiwizacji obrazów rozpoznanych zmian, a mówiąc prościej
– ma on analizować zapis kamerki i wskazywać te miejsca, którym lekarz powinien się przyjrzeć. Dzięki GastroView czas analizy nagrań ma skrócić się o ponad dwie trzecie, a koszt badania zmniejszyć nawet o połowę.

Wirtualna kolonoskopia

W ostatnich latach rozwinęły się także metody obrazowania światła jelit wykorzystujące tomografię komputerową lub rezonans magnetyczny. Wirtualna kolonoskopia (VC, virtual colonoscopy) to metoda polegająca na utworzeniu trójwymiarowego modelu jelita grubego
od odbytnicy aż do kątnicy przy użyciu obrazów uzyskanych za pomocą tomografii komputerowej lub rezonansu magnetycznego. VC jest badaniem coraz częściej stosowanym w diagnostyce chorób jelita grubego – szczególnie u osób z podejrzeniem nowotworu jelita
grubego – oraz w skriningu raka jelita grubego. Liczne badania potwierdziły skuteczność tej metody w wykrywaniu polipów jelita grubego ≥6 mm, a jest ona podobna do standardowej kolonoskopii. VC zaleca się na przykład pacjentom z cukrzycą, którzy mogą
źle znosić dietę konieczną przed wykonaniem kolonoskopii. Wirtualna kolonoskopia jest metodą mało inwazyjną i, jak pokazują badania, wielu pacjentów woli się poddać temu badaniu niż standardowej kolonoskopii.

Podsłuch jelit

Nad inną – jeszcze mniej inwazyjną metodą diagnostyki jelit – pracuje zespół prof. Barry’ego Marshalla, dyrektora Marshall Centre for Infectious Diseases Research and Training na University of Western Australia. Marshall jest znaną postacią w świecie
nauki – w 2005 roku wspólnie z Robinem Warrenem został laureatem Nagrody Nobla z dziedziny fizjologii i medycyny za udowodnienie, że bakterie Helicobacter pylori są odpowiedzialne za stany zapalne żołądka oraz chorobę wrzodową żołądka i dwunastnicy,
a ich odkrycie pozwoliło na skuteczne leczenie tych przypadłości za pomocą antybiotyków. Przez lata winą za wrzody żołądka obarczano stres, który miał prowadzić do nadprodukcji kwasów. „Jednak w Perth w zachodniej Australii była dwójka lekarzy, którzy
przekonywali, że w większości przypadków pojawienie się wrzodów wynika z zakażenia nieznaną wcześniej bakterią, którą nazwali Helicobacter pylori. Aby dowieść swojej racji, w 1984 roku jeden z tych naukowców, doktor Barry Marshall, przyrządził sobie
fiolkę napoju z bakterią Helicobacter i wypił do dna. Kilka dni później zaczął wymiotować. Poddał się endoskopii. Wycięto próbki dotkniętej stanem zapalnym błony śluzowej. Gdy je zbadano, okazało się, że żołądek zasiedlił Helicobacter. Żona Barry’ego,
Robin, zmartwiona, że mąż może poważnie zachorować, upierała się, by przerwał eksperyment. Zatem Barry zażył garść antybiotyków, które, jak wiedział, mogą zabić Helicobacter, i wkrótce jego żołądek wrócił do normy” – relacjonuje Michael Mosley w swojej
książce.

Mimo to przełomowe odkrycie bardzo powoli zyskiwało przychylność środowiska medycznego. Nikt nie chciał uwierzyć, że wrzody można wyleczyć krótką antybiotykoterapią, ani tym bardziej, że „do wielkiego medycznego przełomu mogło dojść w naukowym ciemnogrodzie,
takim jak Perth” – cytuje Mosley.

Dziś leczenie wrzodów antybiotykami jest standardową procedurą, a prof. Marshall wziął sobie na cel inne poważne schorzenie tzw. zespół jelita drażliwego (IBS). Z dolegliwościami, których najczęstszym objawem są kurczowe bóle brzucha, wzdęcia, burczenie
w brzuchu i nadmiar gazów oraz nawracające zaparcia lub biegunki, może zmagać się nawet 30 proc. populacji. Mimo powszechności występowania zespół jelita drażliwego jest trudny do rozpoznania – diagnozę zwykle stawia się dopiero po wykluczeniu innych
schorzeń, a pacjent w tym celu musi przejść szereg niekomfortowych badań – od badania kału, przez kolonoskopię czy biopsję. „Metody te są kosztochłonne, niosą ze sobą dyskomfort i ryzyko”, mówi Marshall, który wpadł na pomysł, by zastąpić je „podsłuchiwaniem
jelit”. Tak, dobrze słyszycie! Ucho od wieków służyło lekarzom do diagnostyki serca czy płuc, ale jelita to znacznie trudniejsze wyzwanie – ze względu na ich długość lekarz nie może ich słuchać dostatecznie długo, ale przede wszystkim musi wiedzieć,
co z tego bulgotania wywnioskować. Z pomocą naukowcom przyszła więc matematyka, a konkretnie systemy uczące się oraz sprzęt akustyczny, używany do wykrywania termitów w budynkach. Naukowcy zmodyfikowali to urządzenie, tworząc wyposażony w czujniki
dźwiękowe pas, który noszony przez pacjenta, słucha, nagrywa i analizuje odgłosy dochodzące z jelit. Na wstępnym etapie projektu The Noisy Guts Project badacze zrekrutowali 37 zdrowych i 31 chorych ze zdiagnozowanym zespołem jelita drażliwego, a odgłosy
z ich jelit były nagrywane przez dwie godzinny na czczo i przez 40 minut po spożyciu posiłku. Nagrania posłużyły do stworzenia akustycznego modelu zespołu jelita drażliwego, następnie badacze opracowali algorytm, który uczył się rozpoznawać układ
dźwięków charakterystyczny dla IBS u kolejnych badanych. Gdy przetestowano urządzenia na kolejnych 15 zdrowych i 15 chorych osobach, u 13 z tych ostatnich urządzenie poprawnie zdiagnozowało chorobę. Prototyp czekają jeszcze testy kliniczne, a na rynku
ma się pojawić najpóźniej za trzy lata. „Mamy nadzieję, że nowa technologia stanie się standardem w diagnostyce poprzedzającym bardziej inwazyjne badania, takie jak kolonoskopia”, mówi Marshall.

1 – M. Mosley, Jelita wiedzą lepiej. Jak zrewolucjonizować sposób odżywiania i zmienić od wewnątrz swoje ciało, tłum. A. Żak, Otwarte 2018. Wszystkie cytaty pochodzą z tej książki.