Originalartikel

Genauigkeit des 14C-Harnstoff-Atemtests für die Diagnose von Helicobacter pylori
Hospital das Clinicas Medizinische Fakultät von Ribeirão Preto, Universidade de São Paulo, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasilien.

• Ana Thereza Britto Gomes

• Luciano Kowalsky Coelho

• Marie Secaf

• José Luiz Pimenta Módena

• Luiz Ernesto de Almeida Troncon

• Ricardo Brandt de Oliveira

ABSTRACT

CONTEXT: Die Entwicklung von einfachen, genauen und kostengünstigen Techniken zum Nachweis einer Helicobacter pylori-Infektion ist von großer Bedeutung.
ZIEL: Bestimmung der Genauigkeit eines schnellen 14C-Harnstoff-Atemtests (UBT) unter Verwendung eines sehr einfachen Geräts zur Atemluftentnahme.
DESIGN: Prospektive Studie.
AUFTRAGGEBER: Hospital das Clinicas der medizinischen Fakultät von Ribeirão Preto.
TEILNEHMER: Einhundertsiebenunddreißig erwachsene Patienten, die sich in der Klinik einer oberen gastrointestinalen Endoskopie unterzogen.
HAUPTMESSUNGEN: Histologie für Helicobacter pylori (HP); Urease-Test; Harnstoff-Atemtest (UBT).
ERGEBNISSE: Hundertfünfzehn Patienten waren laut Histologie und Ureasetest mit HP infiziert (HP+), 22 Patienten waren laut denselben beiden Tests HP-negativ (HP-). Der UBT war in der Lage, zwischen HP+ und HP- in einer Weise zu unterscheiden, die der Kombination aus Urease-Test und Histologie ähnelte. Wenn diese Kombination von Ergebnissen als „Goldstandard“ für eine HP-Infektion angesehen wird, liegen die Sensitivität und Spezifität des UBT für eine Reihe von Cut-off-Punkten und Atemluftsammelzeiten bei über 90 %.
ZUSAMMENFASSUNG: Der UBT-Schnelltest, bei dem ein einfaches Gerät zur Luftentnahme verwendet wird, hat eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung einer HP-Infektion.
STICHWÖRTER: Helicobacter pylori. 14C-Harnstoff-Atemtest. Peptic ulcer.

EINFÜHRUNG

Die Entdeckung des Zusammenhangs zwischen Helicobacter pylori (HP) und Magengeschwüren durch Warren und Marshall vor mehr als einem Jahrzehnt1 war ein bemerkenswerter Durchbruch im Verständnis von Erkrankungen des oberen Gastrointestinaltrakts (GI). Seitdem hat die Frage, wie dieses Bakterium in der klinischen Routine nachgewiesen werden kann, enorm an Bedeutung gewonnen. Derzeit gibt es mehrere genaue Methoden für den HP-Nachweis, auch wenn keine perfekt ist.

Der ideale Ansatz für die Primärdiagnose von HP ist die Durchführung einer Endoskopie, um Biopsieproben für die Histologie, den Urease-Test oder eine Kultur oder beides zu erhalten, während der Harnstoff-Atemtest (UBT) als beste Wahl für die Diagnose einer HP-Infektion nach der Behandlung gilt, wenn es nicht notwendig ist, einen Patienten erneut endoskopisch zu untersuchen, wie z. B. im Falle eines Zwölffingerdarmgeschwürs.2-3

Der UBT ist einfach, robust, nicht-invasiv, genau und kostengünstig.4 In unserer Einrichtung kostet jeder Test 70 Reais, ohne den Preis des Betazählers. Der Grund dafür ist die große Menge an Urease, die von HP produziert wird: Wenn mit einem Kohlenstoffisotop markierter Harnstoff von einer Helicobacter pylori positiven (HP+) Person aufgenommen wird, wird er im Magen in Ammoniak und markiertes CO2 gespalten. Das markierte CO2 wird in das Blut aufgenommen und mit der Atemluft wieder ausgeatmet. Von dem ausgeschiedenen CO2 werden Proben entnommen und auf das Vorhandensein des Isotops untersucht. Es können zwei Kohlenstoffisotope verwendet werden: 14C, ein radioaktives Isotop und 13C, ein nicht-radioaktives Isotop.

Seit seiner Einführung durch Graham et al.5 und unabhängig davon durch Marshal und Surveyor6 wurde der UBT nach einer Reihe verschiedener Protokolle von unterschiedlicher Komplexität eingesetzt.7,8 In diesem Bericht beschreiben wir die Evaluierung eines 14C-UBT-Protokolls von großer Einfachheit, bei dem ein einfaches, selbstgebautes Gerät für die Luftsammlung zum Einsatz kommt, was es daher in der klinischen Umgebung sehr nützlich macht.

METHODEN

Die Studie wurde von der Ethikkommission für medizinische Forschung des Klinischen Krankenhauses der Medizinischen Fakultät von Ribeirão Preto, Universität von São Paulo, genehmigt.

Einhundertachtundvierzig konsekutive erwachsene Patienten (Alter > 18 Jahre), die für eine Endoskopie des oberen Verdauungstrakts an das Klinische Krankenhaus überwiesen wurden, wurden in die Studie aufgenommen, und von jedem wurde eine schriftliche Einverständniserklärung eingeholt. Frauen, die möglicherweise schwanger waren, Patienten mit einer Magenoperation in der Vergangenheit und Patienten, die kürzlich Antibiotika oder Protonenpumpenhemmer eingenommen hatten, wurden nicht in die Studie aufgenommen. Patienten, bei denen sowohl der Ureasetest als auch die Histologie positiv waren, wurden als HP+ eingestuft, Patienten, bei denen beide Tests negativ waren, als HP-. Patienten, bei denen nur einer der beiden Tests positiv war, wurden von der Studie ausgeschlossen.

Ureasetest und Histologie

Bei der Endoskopie wurden zwei Biopsien aus dem Antrum und zwei aus der Körperschleimhaut entnommen. Die Antrumbiopsien wurden in der großen Krümmung knapp 3 cm proximal des Pylorus entnommen. Eine Probe aus jeder Region wurde unmittelbar nach der Entnahme für den Ureasetest (aus der Industrieapotheke des Klinikums) verwendet. Der verwendete Ureasetest war ähnlich wie bei anderen Präparaten: Pepton 0,1 g; NaCl 0,5 g; Glukose 0,1 g; Agar 1,0 g; 2% Phenolrot 2,5 ml; Kaliumalkaliphosphat 0,2 g; Harnstoff 2 g und destilliertes Wasser q.s.p. 100 ml. Die übrigen Schleimhautproben wurden in Formalin fixiert, in Paraffin eingebettet und mit Hämatoxylin-Eosin und Giemsa gefärbt. Die Objektträger wurden von einem Pathologen untersucht, der die anderen HP-Testergebnisse nicht kannte.

UBT

UBT wurde immer innerhalb einer Woche nach der Endoskopie durchgeführt. Nach einer nächtlichen Nüchternheit wurde eine Atemluftprobe entnommen, um sicherzustellen, dass das System frei von Radioaktivität ist. Unmittelbar danach nahmen die Patienten 185 KBq (5 mCi) 14C-Harnstoff, gelöst in 10 ml Wasser, ein. 15 und 30 Minuten nach der Einnahme wurden zwei weitere Atemproben genommen. Die Patienten bliesen durch eine Plastikspritze, die teilweise mit CaCl2 und Baumwolle gefüllt war, direkt in ein 20-ml-Szintillationsglasfläschchen, das 1,0 ml Ethanol enthielt, in dem 1 mmol Hyamin gelöst war und dem Phenolphthalein als pH-Indikator zugesetzt worden war. Die rosafarbene (alkalische) Lösung wurde bei der CO2-Sättigung farblos, wobei eine konstante Menge (@ 1,0 mmol) an CO2 gesammelt wurde.

Zehn ml Szintillationslösung wurden in jedes Fläschchen gegeben und jede Probe wurde in einem Flüssigszintillationszähler (LS 8100 Beckman, USA) gezählt. Die Radioaktivität in jedem Fläschchen wurde in Zählungen pro Minute (cpm) ausgedrückt.

Anhand der gemessenen cpm-Werte und der Hintergrundaktivität jeder Probe wurde die Anzahl der Zerfälle pro Minute (dpm) nach Marshall berechnet.9

Analyse der Daten

Die cpm-Werte 15 Minuten und 30 Minuten nach der Einnahme sowie der höhere dieser beiden Werte für jeden Probanden sowohl in der HP+- als auch in der HP–Gruppe wurden in spezifischen Diagrammen dargestellt, und die Cut-off-Punkte wurden durch visuelle Inspektion der Diagramme bestimmt. Die Sensitivitäten und Spezifitäten und ihre 95%-Konfidenzintervalle (95% CI) wurden mit SPSS für Windows berechnet.

ERGEBNISSE

Elf Patienten wurden aus der Studie ausgeschlossen, da bei ihnen nur einer der invasiven Tests positiv war, entweder der Urease-Test (6 Probanden) oder die Histologie (5 Probanden). Von den 137 verbleibenden Patienten waren 115 Patienten HP+ und 22 HP-. Die klinischen und endoskopischen Merkmale dieser Gruppen sind in Tabelle 1 dargestellt.

Die Streudiagramme der cpm-Werte für die HP+ und HP- Gruppen, die 15 Minuten und 30 Minuten nach der Einnahme von 14C-Harnstoff ermittelt wurden, sowie der höchste Wert für jeden Probanden sind in der Abbildung dargestellt. Die Abbildung zeigt, dass sich die Werte der beiden Gruppen nur geringfügig überschneiden. In der Tat hatten nur 3 der 115 HP+ Probanden Werte unter 1500 cpm, während nur ein HP- Proband einen Wert über 1500 cpm hatte, und bei keinem von ihnen war der Wert höher als 2000 cpm. Nur bei 9 Probanden (6,6 %) war der cpm-Wert nach 30 Minuten höher als nach 15 Minuten. Sensitivitäten und Spezifitäten wurden für Cut-off-Punkte von 1000, 1500 und 2000 cpm berechnet und lagen immer über 90 % (Tabelle 2).

Die Sensitivitäten und Spezifitäten, die anhand der in dpm ausgedrückten Aktivitäten berechnet wurden, waren identisch mit denen, die anhand von cpm berechnet wurden.

DISKUSSION

Die Ergebnisse der vorliegenden Studie zeigen, dass eine HP-Infektion mit Hilfe eines vereinfachten UBT genau nachgewiesen werden kann. Dieser UBT ist in der Lage, zwischen HP+ und HP- Probanden auf ähnliche Weise zu unterscheiden wie die Kombination aus Histologie und Urease-Test. Wenn die Kombination aus Histologie und Urease-Test als „Goldstandard“ für eine HP-Infektion angesehen wird, liegen die berechnete Sensitivität und Spezifität des UBT bei über 90 % und häufig bei über 95 %. Diese Ergebnisse bestätigen die Erkenntnisse von Marshall et al.7 , die auf die Nützlichkeit eines schnellen und einfach durchzuführenden UBT hinweisen. Darüber hinaus zeigen unsere Ergebnisse, dass ein sehr einfaches Gerät zum Sammeln der ausgeatmeten Luft verwendet werden kann, ohne dass der Test an Genauigkeit verliert.

Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass die Genauigkeit des UBT weder von einer komplexen Testmahlzeit noch von der Berechnung der gesamten CO2-Körperproduktion abhängt, wie dies von einigen Autoren vorgeschlagen wird.8,10 In der Tat ist die Einnahme des in einem kleinen Volumen reinen Wassers verdünnten Harnstoffs, vermutlich wegen des leichteren Kontakts des Isotops mit der Magenschleimhaut, mit einem Spitzenwert der Radioaktivität innerhalb von 30 Minuten verbunden, der somit früher als derjenige nach einer kalorienreichen Testmahlzeit auftritt. Dies ist aus praktischer Sicht von Bedeutung, da der Test einfacher durchzuführen ist und somit Zeit für den Patienten und den beteiligten Techniker spart.

Es ist bemerkenswert, dass die 14CO2-Ausscheidung 15 Minuten nach der Einnahme von 14C-Harnstoff bei mehr als 90 % der Probanden höher war als 30 Minuten danach. Es bestand jedoch kein signifikanter Unterschied zwischen den Empfindlichkeiten oder Spezifitäten, die aus den zu diesen beiden Zeitpunkten erhaltenen Daten berechnet wurden. Dieses Ergebnis stimmt mit den Daten von Marshall et al.7 überein, die ein 14CO2-Plateau ab 10 Minuten und bis zu 20 Minuten nach der Einnahme von 14C-Harnstoff zeigten.

In unserem Labor waren die gemessenen Hintergrundaktivitäten viel niedriger als alle Aktivitäten, die in den Ausatemluftproben nach der Einnahme von 14C-Harnstoff gemessen wurden. Infolgedessen waren die aus dpm berechneten Verteilungen der Empfindlichkeiten und Spezifitäten identisch mit denen, die aus cpm berechnet wurden. Dieser Befund zeigt, dass die dpm-Berechnung vom praktischen Standpunkt aus gesehen nutzlos ist.

Es wurde vorgeschlagen, die Genauigkeit des UBT zu verbessern, indem 14C-Harnstoff in einer Kapsel verabreicht wird, um falsch-positive Ergebnisse durch Urease-produzierende Bakterien im Oropharynx zu vermeiden.11 Die orale 14CO2-Produktion nach der Einnahme von 14C-Harnstoff ist jedoch sofort und kurzlebig und dauert weniger als 15 Minuten.7 Unsere Ergebnisse stimmen mit diesen Daten überein, da Überschneidungen zwischen den Ergebnissen von HP+ und HP- Probanden durch eine schiefe Verteilung der Werte von HP+ Probanden auftraten und nicht durch die Verortung der Werte von HP- innerhalb des Bereichs, der durch den Großteil der numerischen Ergebnisse von HP+ definiert ist.

Auf der Grundlage unserer Ergebnisse sollte schließlich entweder 1000 cpm oder 1500 cpm als Cut-off-Wert gewählt werden, je nachdem, ob eine hohe Sensitivität bzw. eine hohe Spezifität erforderlich ist.

Diese Studie wurde mit 14C-Harnstoff durchgeführt, der eine geringe, aber sichere12 Belastung der Patienten durch ionisierende Strahlung darstellt. Da er strahlungsfrei ist, hat 13C-Harnstoff den Platz von 14C-Harnstoff bei Atemtests auf H. pylori eingenommen. Es ist wichtig zu wissen, dass diese beiden Isotope sehr ähnlich sind und daher ähnliche Ergebnisse liefern.

ZUSAMMENFASSUNG

Der UBT-Schnelltest, bei dem ein einfaches Gerät zur Luftabnahme verwendet wird, hat eine hohe Genauigkeit bei der Bestimmung der HP-Infektion.

1. Marshall BJ, Warren JR. Unidentifizierte gekrümmte Bazillen im Magen von Patienten mit Gastritis und peptischen Ulzerationen. Lancet 1984;1:1311-4.

2. Katelaris PH, Jones DB. Testen auf Helicobacter pylori-Infektion nach Antibiotikabehandlung. Am J Gastroenterol 1997;92:1245-7.

3. die Europäische Helicobacter pylori Studiengruppe. Leitlinien für klinische Studien bei Helicobacter pylori-Infektion. Gut 1997;41(suppl 2):S1-S23 .

4. Atherton JC, Spiller RC. Der Harnstoff-Atemtest für Helicobacter pylori. Gut 1994;35:723-5.

5. Graham DY, Klein PD, Evans DJ. Campylobacter pyloridis nachgewiesen durch den 13C-Harnstoff-Test. Lancet 1987;1:1174-8.

6. Marshall BJ, Surveyor I. Carbon-14 urea breath test for the diagnosis of Campylobacter pylori associated gastritis. J Nucl Med 1988;29:11-7.

7. Marshall BJ, Plankey MW, Hoffman SR, et al. A 20-minute breath test for Helicobacter pylori. Am J Gastroenterol 1991;86:438-45.

8. Raws EAJ. 14C-Harnstoff-Atemtest bei C. pylori-Gastritis. Gut 1989;30:798-803.

9. Marshall BJ. The 14C urea breath. In: Helicobacter pylori: techniques for clinical diagnosis and basic research. London: WB Saunders Company; 1996.p.83-93.

10. Steen T, Berstad K, Meling T et al. Reproduzierbarkeit des 14C-Harnstofftests bei Wiederholung nach einer Woche. Am J Gastroenterol 1995;90:2103-5.

11. Hamlet AK, Erlandsson KIM, Olbe L, et al. Ein einfacher, schneller und höchst zuverlässiger 14C-Harnstoff-Atemtest auf Kapselbasis zur Diagnose einer Helicobacter pylori-Infektion. Scand J Gastroenterol 1995;30:1058-63.

12. Stubbs JB, Marshall BJ. Radiation dose estimates for the carbon-14-labeled urea breath test. J Nucl Med 1993;34:821-5.

RESUMO

CONTEXTO: O desenvolvimento de técnicas simples, acuradas e de baixo custo para a detecção da infecção do Helicobacter pylori tem grande interesse.
OBJETIVO: Determinar a acurácia de um teste respiratório rápido (UBT) que emprega dispositivo simples para coleção do ar expirado.
TIPO DE ESTUDO: Estudo prospectivo.
SITE: Hospital das Clínicas, Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto.
TEILNEHMER: 137 erwachsene Patienten, die sich in der HCFMRP einer Endoskopie des oberen Verdauungstrakts unterzogen und sich bereit erklärt hatten, an der Untersuchung teilzunehmen.
UNTERSUCHTE VARIABLEN: Histologie und Urease-Test, UBT. Untersuchte Variablen: Empfindlichkeit und Spezifität des UBT.
ERGEBNISSE: 115 Patienten waren nach den Ergebnissen der Histologie und des Urease-Tests mit HP infiziert, 22 waren nach denselben Tests negativ für HP. Mit dem UBT konnten diese beiden Gruppen eindeutig unterschieden werden, und wenn die Kombination aus Histologie und Ureasetest als „Goldstandard“ für eine HP-Infektion angesehen wurde, lagen Spezifität und Sensitivität des UBT bei verschiedenen Cut-off-Punkten und Atemsammelzeiten bei über 90 %.
ZUSAMMENFASSUNG: Der schnelle UBT hat eine hohe Genauigkeit bei HP-Infektionen.
STICHWÖRTER: Helicobacter pylori. Atemalkoholtest. Peptisches Geschwür.

Herausgeberinformationen

Ana Thereza Britto Gomes, MD, MSc. Medizinische Fakultät, Universidade Federal da Bahia, Salvador, Bahia, Brasilien.
Luciano Kowalsky Coelho, MD. Medizinische Fakultät von Blumenau, Blumenau, Santa Catarina, Brasilien.
Marie Secaf, Biologin. Hospital das Clinicas von Ribeirão Preto, Universität von São Paulo, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasilien.
José Luiz Pimenta Módena, MD. Assistenzprofessor an der medizinischen Fakultät von Ribeirão Preto, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasilien.
Luiz Ernesto de Almeida Troncon, MD. Außerordentlicher Professor an der medizinischen Fakultät von Ribeirão Preto, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasilien.
Ricardo Brandt de Oliveira, MD. Professor an der medizinischen Fakultät von Ribeirão Preto, Ribeirão Preto, São Paulo, Brasilien.

Finanzierungsquellen: Diese Forschung wurde mit finanzieller Unterstützung der FAPESP (Zuschuss Nr. 1997/10502-9) und des Forschungs- und Unterstützungsfonds des Klinischen Krankenhauses der Medizinischen Fakultät von Ribeirão Preto (FAEPA-HCFMRP) durchgeführt.
Interessenkonflikt: Nicht erklärt
Datum der ersten Einreichung: 15. Dezember 1998
Letzte Einreichung: 28. Februar 2002
Angenommen: 20. März 2002