Biomarkörer i urinen kan avgöra typ av astma

Ungefär 10 procent av den svenska befolkningen lider av astma, en sjukdom som har ökat markant under de senaste 50 åren och globalt leder till cirka 400 000 dödsfall årligen enligt Världshälsoorganisationen. Astma kännetecknas av en kronisk inflammation i luftvägarnas slemhinnor med symptom som hosta och andnöd på grund av luftvägsförträngning.

Det finns flera typer av astma och besvären kan variera mellan patienter, från lindriga till mer allvarliga. Vid misstanke om astma görs i dag en omfattande utredning som inkluderar läkarundersökning, lungfunktionstester, blodprov, allergiutredning och röntgen.

– Det saknas enkla metoder för att fastställa vilken typ av astma en patient har, kunskap som är speciellt viktig för att kunna välja rätt behandling för astmapatienter med de mest svårhanterade formerna, säger Craig Wheelock, docent vid institutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska Institutet, och studiens sisteförfattare.

Höga nivåer av metaboliter

I den nya studien har två forskargrupper vid Karolinska Institutet gjort en viktig upptäckt som på ett enkelt men tydligt sätt kan bidra till korrekt diagnos.

Med hjälp av en metodik för masspektrometri utvecklad i Wheelock-laboratoriet kunde forskarna mäta nivåer av metaboliter i urinen hos vissa prostaglandiner och leukotriener, som är typer av eikosanoida signalmolekyler och kända förmedlare av astmatisk luftvägsinflammation.

- Vi upptäckte speciellt höga nivåer av metaboliter för mastcellsmediatorn prostaglandin D2 och eosinofilprodukten leukotrien C4 hos astmapatienter med så kallad typ 2-inflammation. Med hjälp av vår metod kunde vi mäta dessa metaboliter med hög precision and koppla deras nivåer till svårighetsgrad och typ av astma, säger Johan Kolmert, postdoktor vid institutet för miljömedicin, Karolinska Institutet, och försteförfattare till studien.

Studien är baserad på data från den Europeiska U-BIOPRED studien om svår astma. Total ingick 400 deltagare med svårkontrollerad astma som ofta krävde behandling med kortisontabletter, 100 med lindrigare former av astma och 100 som var friska kontroller.

Bättre träffsäkerhet än blodprov

Utöver de förhöjda eikosanoidmetabolitvärdenas koppling till astmatyp och svårighetsgrad, visar studien att mätning genom ett urintest har bättre träffsäkerhet än andra mätmetoder som exempelvis vissa typer av blodprov.

– En annan upptäckt var att det fortfarande fanns höga nivåer av dessa metaboliter hos de svårt sjuka patienterna, trots att de behandlades med kortisontabletter. Det tydliggör behovet av alternativa behandlingsformer för denna patientgrupp, berättar Johan Kolmert.

Forskarna lyckades också replikera upptäckten i urinprover med hjälp av en studie av skolbarn med astma som tidigare genomförts av barnläkarna Gunilla Hedlin, Jon Konradsen och Björn Nordlund vid Karolinska Institutet.

– Vi kunde se att de barn som hade svår astma med typ 2-inflammation uppvisade samma förhöjda värden av metaboliter i urinen som de vuxna, säger Sven-Erik Dahlén, professor vid Institutet för miljömedicin, Karolinska Institutet, som lett arbetet tillsammans med Craig Wheelock.

Enligt forskarna är studien den hittills största utvärderingen i världen som har gjorts av eikosanoidmetaboliter i urinen och kan innebära ett viktigt steg mot framtida precisionsbehandlingar.

Förbättrad behandling för svårt sjuka

För patienter med lindrig astma räcker ofta behandling med inhalation av steroider och luftrörsvidgare, men för de med svår astma behövs ofta ytterligare behandling med kortisontabletter. Långtidsbehandling med kortison ger flera svåra biverkningar, till exempel högt blodtryck, diabetes, benskörhet och starr.

– För att ersätta kortisontabletter har fler biologiska läkemedel tagits fram som visat sig vara framgångsrika för astmapatienter med typ 2-inflammation karakteriserad av ökad aktivering av mastceller och eosinofiler. Men dessa behandlingar är väldigt dyra, därför är det viktigt att säkerställa att läkemedlet ges till just de patienter som faktiskt kan bli hjälpa av det. Här kan urinprovet bli ett nytt diagnostiskt verktyg, avslutar Sven-Erik Dahlén.

Forskningen är ett resultat av ett tvärkliniskt samarbetsprojekt vid Karolinska Institutet under ledning av Sven-Erik Dahlén och Craig Wheelock. Studien har finansierats av EU och IMI, Hjärtlungfonden, Vetenskapsrådet och ALF Medicin.

Publikation:”Urinary Leukotriene E4 and Prostaglandin D2 Metabolites Increase in Adult and Childhood Severe Asthma Characterized by Type 2 Inflammation. A Clinical Observational Study”, Johan Kolmert, Cristina Gómez, David Balgoma, Marcus Sjödin, Johan Bood, Jon R. Konradsen, Magnus Ericsson, John-Olof Thörngren, Anna James, Maria Mikus, Ana R. Sousa, John H. Riley, Stewart Bates, Per S. Bakke, Ioannis Pandis, Massimo Caruso, Pascal Chanez, Stephen J. Fowler, Thomas Geiser, Peter Howarth, Ildikó Horváth, Norbert Krug, Paolo Montuschi, Marek Sanak, Annelie Behndig, Dominick E. Shaw, Richard G. Knowles,Cécile T. J. Holweg, Åsa M. Wheelock, Barbro Dahlén, Björn Nordlund, Kjell Alving, Gunilla Hedlin, Kian Fan Chung, Ian M. Adcock, Peter J. Sterk, Ratko Djukanovic, Sven-Erik Dahlén och Craig E. Wheelock. American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, online 1 januari 2021, doi: 10.1164/rccm.201909-1869OC.

För mer information, kontakta:Craig E. Wheelock, docentInstitutionen för medicinsk biokemi och biofysik, Karolinska Institutet Telefon: +46 (0)733 668 588E-post: craig.wheelock@ki.se

Sven-Erik Dahlén, professorInstitutet för miljömedicin, Karolinska Institutet Telefon: 070 620 74 42E-post: sven-erik.dahlen@ki.se