The role of increased intestinal permeability markers in developing urinary tract infection in children of the first three years of life

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Urinary tract infection (UTI) is one of the urgent problems in pediatric nephrology and pediatrics. Despite numerous works devoted to the study of pathogenetic mechanisms and development of new diagnostic measures in patients with urinary tract infection, many questions on pathogenesis have not yet been clearly elucidated. Considering that non-specific symptoms prevailing in the disease clinical picture in children of the first three years of life, it is necessary to search for reliable, early, non-invasive methods for diagnosing urinary tract infections. Purpose of the study is to determine diagnostic and pathogenetic significance of proteins that bind fatty acids as well as zonulin in diagnosis of urinary tract infection in children of the first three years of life. Materials and methods. There were examined 120 children, aged from 29 days of life to 2 years 11 months and 29 days inclusive with urinary tract infection. Control group — 30 healthy children. All children were tested for serum level of proteins that bind fatty acids L-FABP and I-FABP, and the level of I-FABP, L-FABP and zonulin was measured in urine by enzyme-linked immunosorbent assay. Results. In the blood serum of children with urinary tract infection, the levels of L-FABP and I-FABP were significantly increased compared with those in children of the control group (L-FABP — 753.94±26.16 ng/ml vs. 148.7±19.6 ng/ml, I-FABP — 92.97±1.41 ng/ml vs. 18.03±3.03 ng/ml, respectively, p < 0.001). Fractions of urine proteins L-FABP and I- FABP in sick vs. healthy children were also determined at a higher level (6.96±0.19 ng/ml and 1.01±0.25 ng/ml vs. 0.37±0.01 ng/ml and 0.1±0.02 ng/ml, respectively, at p < 0.001). The level of urine zonulin was increased (2.84±0.12 ng/ml) in sick vs. healthy children (0.17±0.04, p < 0.05). Conclusion. The study allowed to identify early markers of kidney and urinary tract damage (L-FABP, I-FABP, ZO) involved in developing inflammatory bacterial process, whereas measuring urine I-FABP, L-FABP, zonulin level can be used for non-invasive UTI diagnostics in infants and young children.

About the authors

Elena V. Sergeeva

Pacific State Medical University

Email: sergeeva.elenav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-4465-3471

PhD Student, Assistant Professor

Russian Federation, 690002, Vladivostok, pr. Ostryakova, 2

Antonina Nee

Pacific State Medical University

Email: neeant56@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-6926-3341

PhD, MD (Medicine), Professor, Institute of Pediatrics

Russian Federation, 690002, Vladivostok, pr. Ostryakova, 2

T. A. Shumatova

Pacific State Medical University

Email: shumatov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2668-8483

PhD, MD (Medicine), Professor, Director of the Institute of Pediatrics

Russian Federation, 690002, Vladivostok, pr. Ostryakova, 2

O. G. Bykova

Pacific State Medical University

Email: lis822007@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2413-4022

PhD (Medicine), Associate Professor, Institute of Pediatrics

Russian Federation, 690002, Vladivostok, pr. Ostryakova, 2

N. G. Prikhodchenko

Pacific State Medical University

Email: prikhodchenko_n@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2106-2572

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Institute of Pediatrics

Russian Federation, 690002, Vladivostok, pr. Ostryakova, 2

E. S. Zernova

Pacific State Medical University

Author for correspondence.
Email: kate-zernova@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-0748-5819

PhD (Medicine), Assistant Professor, Institute of Pediatrics

Russian Federation, 690002, Vladivostok, pr. Ostryakova, 2

References

  1. Воробьева Н.М., Ткачева О.Н. Повышенная проницаемость кишечной стенки и ее роль в возникновении сердечно-сосудистых заболеваний // Фарматека. 2020. № 3. С. 122–128. [Vorobieva N.M., Tkacheva O.N. Increased intestinal permeability and its role in the development of cardiovascular diseases. Farmateka = Pharmateca, 2020, no. 3, рр. 122–128. (In Russ.)]. doi: 10.18565/pharmateca.2020.3.122-128
  2. Григорьев С.Г., Лобзин Ю.В., Скрипченко Н.В. Роль и место логистической регрессии и roc-анализа в решении медицинских диагностических задач // Журнал инфектологии. 2016. Т 8, № 4. С. 36–45. [Grigoryev S.G., Lobzin Yu.V., Skripchenko N.V. Тhe role and place of logistic regression and roc analysis in solving medical diagnostic task. Zhurnal infektologii = Journal Infectology, 2016, vol. 8, no. 4, рр. 36–45. (In Russ.)] doi: 10.22625/2072-6732-2016-8-4-36-45
  3. Громова Г.Г., Верижникова Л.Н., Бурмасова А.В., Шувалова О.И. Инфекция мочевой системы у детей и подростков // Вестник СурГУ. Медицина. 2018. № 4. С. 8–12. [Gromova G.G., Verizhnikova L.N., Burmasova A.V., Shuvalova O.I. Urinary tract infectionin children and adolescents. Vestnik SurGU. Meditsina = Herald of the Surgut State University. Medicine, 2018, no. 4, pp. 8–12. (In Russ.)]
  4. Карпеева Ю.С., Новикова В.П., Хавкин А.И., Ковтун Т.А., Макаркин Д.В., Федотова О.Б. Микробиота и болезни человека: возможности диетической коррекции // Российский вестник перинатологии и педиатрии. 2020. Т. 65, № 5. С. 116–125. [Karpeeva Yu.S., Novikova V.P., Khavkin A.I., Kovtun T.A., Makarkin D.V., Fedotova O.B. Microbiota and human diseases: dietary correction. Rossiyskiy vestnik perinatologii i pediatrii = Russian Bulletin of Perinatology and Pediatrics, 2020, vol. 65, no. 5, рр. 116–125. (In Russ.)] doi: 10.21508/1027-4065-2020-65-5-116-125
  5. Ни А., Сергеева Е.В., Шуматова Т.А., Приходченко Н.Г., Зернова Е.С., Григорян Л.А., Катенкова Э.Ю., Шишацкая С.Н. Возможности использования маркера L-FABP в диагностике повреждения почек // Современные проблемы науки и образования. 2018. № 4. [Nee A., Sergeeva E.V., Shumatova T.A., Prikhodchenko N.G., Zernova E.S., Grigoryan L.A., Katenkova E.Y., Shishackaya S.N. The use of the L-FABP marker in the diagnosis of kidney damage. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education, 2018, no. 4. (In Russ.)] URL: http://www.science – education.ru/ru/article/view?id=27874
  6. Приходченко Н.Г., Шуматова Т.А., Григорян Л.А., Гордеец А.В. Плотные межклеточные контакты и зонулин в формировании оральной толерантности и пищевой аллергии // Тихоокеанский медицинский журнал. 2019. № 4. С. 5–9. [Prikhodchenko N.G., Shumatova T.A., Grigoryan L.A., Gordeets A.V. Tight joints and zonulin in the formation of oral tolerance and food allergy. Tihookeanskiy medicinskiy zhurnal = Pacific Medical Journal, 2019, no. 4, рр. 5–9. (In Russ.)] doi: 10.34215/1609-1175-2019-4-5-9
  7. Al Khodor S., Shatat I.F. Gut microbiome and kidney disease: a bidirectional relationship. Pediatr. Nephrol., 2017, no. 32, pp. 921–931. doi: 10.1007/s00467-016-3392-7
  8. Benzer M., Tekin Neijmann S., Gültekin N.D., Tekin А.U. Urinary L-FABP as a marker of vesicoureteral reflux in children: could it also have a protective effect on the kidney? Int. Urol. Nephrol., 2017, no. 49, рр. 1–12. doi: 10.1007/s11255-016-1389-6
  9. Bien J., Sokolova О., Bozko Р. Role of uropathogenic escherichia coli virulence factors in development of urinary tract infection and kidney damage. Int. Urol. Nephrol., 2012, vol. 2012: 681473. doi: 10.1155/2012/681473
  10. Coufal S., Kokesova A., Tlaskalova-Hogenova H., Frybova B., Snajdauf J., Rygl M., Kverka M. Urinary I-FABP, L-FABP, TFF-3, and SAA can diagnose and predict the disease course in necrotizing enterocolitis at the early stage of disease. J. Immunol. Res., 2020: 3074313. doi: 10.1155/2020/3074313
  11. Kaufman J., Temple-Smith M., Sanci L. Urinary tract infections in children: an overview of diagnosis and management. BMJ Paediatr. Open, 2019, vol. 3, no. 1: e000487. doi: 10.1136/bmjpo-2019-000487
  12. Lee J.R., Muthukumar T., Dadhania D., Toussaint N.C., Ling L., Pamer E., Suthanthiran M. Gut microbial community structure and complications after kidney transplantation: a pilot study. Transplantation, 2014, vol. 98, no. 7, pp. 697–705. doi: 10.1097/TP.0000000000000370
  13. Paalanne N., Husso A., Salo J., Pievilainen O., Tejesvi M.V., Koivusaari P., Pirttila A.M., Pokka T., Mattila S., Jyrkas J., Turpeinen A., Uhari M., Renko M., Tapiainen T. Intestinal microbiome as a risk factor for urinary tract infections in children. Eur. J. Clin. Microbiol. Infect. Dis., 2018, no. 37, pp. 1881–1891. doi: 10.1007/s10096-018-3322-7
  14. Pelsers M.M., Namiot Z., Kisielewski W., Namiot A., Januszkiewicz M., Hermens W.T., Glatz J.F. Intestinal-type and liver-type fatty acid-binding protein in the intestine. Tissue distribution and clinical utility. Clin. Biochem., 2003, vol. 36, no. 7, pp. 529–535. doi: 10.1016/s0009-9120(03)00096-1
  15. Rafiei A., Abedi Arzefuni F., Mohammadjafari H., Yazdani-Charati J. The Urinary level of liver-type fatty acid binding protein in children with febrile UTI. IJKD, 2020, vol. 14, no. 3, pp. 191–197.
  16. Ramezani A., Massy Z.A., Meijers B., Evenepoel P., Vanholder R., Raj D.S. Role of the gut microbiome in uremia: a potential therapeutic target. Am. J. Kidney Dis., 2016, vol. 67, no. 3, pp. 483–498. doi: 10.1053/j.ajkd.2015.09.027
  17. Ramos-Benítez M.J., Ruiz-Jiménez С., Aguayo V., Espino А.М. Recombinant Fasciola hepatica fatty acid binding protein suppresses Toll-like receptor stimulation in response to multiple bacterial ligands. Sci. Rep., 2017, vol. 7, no. 1: 5455. doi: 10.1038/s41598-017-05735-w
  18. Sturgeon C., Fasano A. Zonulin, a regulator of epithelial and endothelial barrier functions, and its involvement in chronic inflammatory diseases. Tissue Barriers, 2016, vol. 4, no. 4: e1251384. doi: 10.1080/21688370.2016.1251384
  19. Tsai I.T., Wu C.C., Hung W.C., Lee T.L., Hsuan C.F., Wei C.T., Lu Y.C., Yu T.H., Chung F.M., Lee Y.J., Wang C.P. FABP1 and FABP2 as markers of diabetic nephropathy. Int. J. Med. Sci., 2020, vol. 17, no. 15, рр. 2338–2345. doi: 10.7150 / ijms.49078
  20. Ulluwishewa D., Anderson R.C., McNabb W.C., Moughan P.J., Wells J.M., Roy N.C. Regulation of tight junction permeability by intestinal bacteria and dietary components. J. Nutr., 2011, vol. 141, no. 5, pp. 769–776. doi: 10.3945/jn.110.135657
  21. Yamanouchi S., Kimata T., Kino J., Kitao Т., Suruda С., Tsuji S., Kurosawa Н., Hirayama Y., Saito А., Kaneko К. Urinary C-megalin for screening of renal scarring in children after febrile urinary tract infection. Pediatr. Res., 2018, vol. 83, рр. 662–668. doi: 10.1038/pr.2017.276
  22. Yu J., Shen Y., Zhou N. Advances in the role and mechanism of zonulin pathway in kidney diseases. Int. Urol. Nephrol., 2021, vol. 53, no. 10, pp. 2081–2088. doi: 10.1007/s11255-020-02756-9

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. ROC-curve of diagnostic efficiency of serum I-FABP in children

Download (52KB)
3. Figure 2. ROC-curve of diagnostic efficiency of serum L-FABP in children

Download (52KB)

Copyright (c) 2022 Sergeeva E.V., Nee A., Shumatova T.A., Bykova O.G., Prikhodchenko N.G., Zernova E.S.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».