Biomarkers of T2 inflammation in the diagnosis and monitoring of eosinophilic esophagitis in children

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

BACKGROUND: Eosinophilic esophagitis is an immune-mediated disease associated with activation of T2 inflammation in esophageal tissues. Monitoring eosinophilic esophagitis activity in children requires invasive diagnostic methods using general anesthesia. The study of T2 inflammatory biomarkers is currently not a generally accepted diagnostic method but may be an informative and more accessible way to monitor eosinophilic esophagitis in children over time.

AIM: Comparative assessment of serum markers of T2 inflammation in children with eosinophilic esophagitis and other T2-associated diseases and determination of the potential of these biomarkers for monitoring the course of eosinophilic esophagitis.

MATERIALS AND METHODS: A cross-sectional, single-center comparative study included patients with eosinophilic esophagitis and other T2-associated diseases without eosinophilic esophagitis aged under 18 years. All patients underwent clinical and laboratory tests, esophagogastroduodenoscopy with morphological examination of esophageal mucosa biopsy specimens. Eosinophilic esophagitis activity was assessed using the I-SEE index. The concentrations of cytokines involved in the T2 type immune response were determined in blood serum using enzyme immunoassay.

RESULTS: The study included 80 patients: 40 patients with eosinophilic esophagitis, the comparison group included 40 children with other T2-associated diseases without eosinophilic esophagitis. Male patients were statistically significantly more common in the eosinophilic esophagitis group (p = 0.004). Immunoglobulin E- and non-immunoglobulin E-mediated food allergy were statistically significantly more common in patients with eosinophilic esophagitis (p = 0.003 and p = 0.002, respectively). The levels of interleukin 4 and 13 were statistically significantly higher in the comparison group (p <0.001). However, after dividing patients with eosinophilic esophagitis into subgroups by the degree of disease activity, in patients with low eosinophilic esophagitis activity, the level of interleukin 4, 13 and eotaxin-3 was statistically significantly lower (p <0.001). The level of eosinophil peroxidase was statistically significantly higher than in the comparison group and in patients with higher eosinophilic esophagitis activity and (p = 0.045 and p = 0.030, respectively). All patients with eosinophilic esophagitis complicated by esophageal stenosis had 15 or more points on I-SEE. The level of interleukin 33 in patients with esophageal stenosis was statistically significantly higher than in patients without stenosis (p <0.001).

CONCLUSION: Biomarkers of T2 inflammation demonstrated statistical significance in relation to the activity and severity of eosinophilic esophagitis. The obtained results highlight the high potential of using these biomarkers as a minimally invasive method for dynamic monitoring of disease activity, opening up new possibilities for a personalized approach to the treatment of eosinophilic esophagitis in children.

About the authors

Svetlana S. Vyazankina

National Medical Research Center for Children’s Health

Author for correspondence.
Email: svsvpav@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-6945-1104
SPIN-code: 5222-7651
Russian Federation, Moscow

Svetlana G. Makarova

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: sm27@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-3056-403X
SPIN-code: 2094-2840

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Maksim M. Lokhmatov

National Medical Research Center for Children’s Health; The First Sechenov Moscow State Medical University (Sechenov University)

Email: lokhmatov@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8305-7592
SPIN-code: 4738-3410

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow; Moscow

Nikolay N. Murashkin

National Medical Research Center for Children’s Health; The First Sechenov Moscow State Medical University (Sechenov University); Central State Medical Academy

Email: m_nn2001@mail.ru
ORCID iD: 0000-0003-2252-8570
SPIN-code: 5906-9724

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow; Moscow; Moscow

Tatyana N. Budkina

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: tatyana-budkina@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-7379-7298
SPIN-code: 3845-2759

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Elena L. Semikina

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: semikinaelena@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-8923-4652
SPIN-code: 3647-4967

MD, Dr. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Marina A. Snovskaya

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: snows@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-5263-6743
SPIN-code: 9899-1095

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Olga V. Kurbatova

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: putintseva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-9213-5281
SPIN-code: 5227-3102

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Anastasia A. Zhuzhula

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: anas-zh@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-6292-7229
SPIN-code: 8783-9571
Russian Federation, Moscow

Andrey P. Fisenko

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: director@nczd.ru
ORCID iD: 0000-0001-8586-7946
SPIN-code: 4397-6291

MD, Dr. Sci. (Medicine), Professor

Russian Federation, Moscow

Oksana A. Ereshko

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: ksenya2005@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0002-1650-652X
SPIN-code: 3893-9946

MD, Cand. Sci. (Medicine)

Russian Federation, Moscow

Valeriya M. Ivanova

National Medical Research Center for Children’s Health

Email: valeriak06120@mail.ru
ORCID iD: 0009-0003-4166-062X
SPIN-code: 9085-3568
Russian Federation, Moscow

References

  1. Dhar A, Haboubi HN, Attwood SE, et al. British Society of Gastroenterology (BSG) and British Society of Paediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (BSPGHAN) joint consensus guidelines on the diagnosis and management of eosinophilic oesophagitis in children and adults. Gut. 2022;71(8):1459–1487. doi: 10.1136/gutjnl-2022-327326
  2. Amil-Dias J, Oliva S, Papadopoulou A, et al. Diagnosis and management of eosinophilic esophagitis in children: an update from the European Society for Paediatric Gastroenterology, Hepatology and Nutrition (ESPGHAN). J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2024;79(2):394–437. doi: 10.1002/jpn3.12188 EDN: WFOVWM
  3. Российское научное медицинское общество терапевтов, Союз педиатров России, Ассоциация «Эндоскопическое общество «РЭндО», Российская ассоциация аллергологов и клинических иммунологов, Ассоциация детских аллергологов и иммунологов России, Российское общество патологоанатомов. Эозинофильный эзофагит. Проект клинических рекомендаций [Интернет]. Режим доступа: https://www.pediatr-russia.ru/information/klin-rek/proekty-klinicheskikh-rekomendatsiy/%D0%9A%D0%BB%D0%B8%D0%BD_%D1%80%D0%B5%D0%BA%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D0%B4%D0%B0%D1%86%D0%B8%D0%B8_%D0%AD%D0%BE%D0%B7%D0%AD_27.02.24.pdf. Дата обращения: 15.12.2024.
  4. O’Shea KM, Aceves SS, Dellon ES, et al. Pathophysiology of eosinophilic esophagitis. Gastroenterology. 2018;154(2):333–345. doi: 10.1053/j.gastro.2017.06.065
  5. Muir AB, Wang JX, Nakagawa H. Epithelial-stromal crosstalk and fibrosis in eosinophilic esophagitis. J Gastroenterol. 2019;54(1):10–18. doi: 10.1007/s00535-018-1498-3 EDN: FETPNZ
  6. Doyle AD, Masuda MY, Pyon GC, et al. Detergent exposure induces epithelial barrier dysfunction and eosinophilic inflammation in the esophagus. Allergy. 2023;78(1):192–201. doi: 10.1111/all.15457 EDN: GTVIYL
  7. Wechsler JB, Ackerman SJ, Chehade M, et al. Noninvasive biomarkers identify eosinophilic esophagitis: a prospective longitudinal study in children. Allergy. 2021;76(12):3755–3765. doi: 10.1111/all.14874 EDN: MOFUDY
  8. Butzke S, Nasiri-Blomgren S, Corao-Uribe D, He Z, Molle-Rios Z. Major basic protein is a useful marker to distinguish eosinophilic esophagitis from IBD-associated eosinophilia in children. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2024;78(3):555–564. doi: 10.1002/jpn3.12143 EDN: AOVSNC
  9. Tomizawa H, Yamada Y, Arima M, et al. Galectin-10 as a potential biomarker for eosinophilic diseases. Biomolecules. 2022;12(10):1385. doi: 10.3390/biom12101385 EDN: ZYLWFS
  10. Chehade M, Falk GW, Aceves S, et al. Examining the role of type 2 inflammation in eosinophilic esophagitis. Gastro Hep Adv. 2022;1(5):720–732. doi: 10.1016/j.gastha.2022.05.004 EDN: PVULLP
  11. Nielsen JA, Lager DJ, Lewin M, et al. The optimal number of biopsy fragments to establish a morphologic diagnosis of eosinophilic esophagitis. Am J Gastroenterol. 2014;109(4):515–520. doi: 10.1038/ajg.2013.463
  12. Godwin B, Wilkins B, Muir AB. EoE disease monitoring: where we are and where we are going. Ann Allergy Asthma Immunol. 2020;124(3):240–247. doi: 10.1016/j.anai.2019.12.004 EDN: HZTOQC
  13. Hirano I, Chan ES, Rank MA, et al. AGA institute and the joint task force on allergy-immunology practice parameters clinical guidelines for the management of eosinophilic esophagitis. Ann Allergy Asthma Immunol. 2020;124(5):416–423. doi: 10.1016/j.anai.2020.03.020 EDN: AMIUSJ
  14. McCormick JP, Lee JT. Insights into the implications of coexisting type 2 inflammatory diseases. J Inflamm Res. 2021;14:4259–4266. doi: 10.2147/JIR.S311640 EDN: HYHJJH
  15. Hill DA, Grundmeier RW, Ramos M, Spergel JM. Eosinophilic esophagitis is a late manifestation of the allergic march. J Allergy Clin Immunol Pract. 2018;6(5):1528–1533. doi: 10.1016/j.jaip.2018.05.010 EDN: IRIOYV
  16. Dellon ES, Khoury P, Muir AB, et al. A clinical severity index for eosinophilic esophagitis: development, consensus, and future directions. Gastroenterology. 2022;163(1):59–76. doi: 10.1053/j.gastro.2022.03.025 EDN: UTNMGA
  17. Papadopoulou A, Koletzko S, Heuschkel R, et al. Management guidelines of eosinophilic esophagitis in childhood. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2014;58(1):107–118. doi: 10.1097/MPG.0b013e3182a80be1
  18. Wechsler JB, Bolton SM, Amsden K, et al. Eosinophilic esophagitis reference score accurately identifies disease activity and treatment effects in children. Clin Gastroenterol Hepatol. 2018;16(7):1056–1063. doi: 10.1016/j.cgh.2017.12.019
  19. Dellon ES, Hirano I. Epidemiology and natural history of eosinophilic esophagitis. Gastroenterology. 2018;154(2):319–332.e3. doi: 10.1053/j.gastro.2017.06.067
  20. Cianferoni A, Warren CM, Brown-Whitehorn T, et al. Eosinophilic esophagitis and allergic comorbidities in a US-population-based study. Allergy. 2020;75(6):1466–1469. doi: 10.1111/all.14148 EDN: TLEFBL
  21. Guarnieri KM, Saba NK, Schwartz JT, et al. Food allergy characteristics associated with coexisting eosinophilic esophagitis in FARE registry participants. J Allergy Clin Immunol Pract. 2023;11(5):1509–1521.e6. doi: 10.1016/j.jaip.2023.02.008 EDN: BKRXOF
  22. Wright BL, Doyle AD, Shim KP, et al. Image analysis of eosinophil peroxidase immunohistochemistry for diagnosis of eosinophilic esophagitis. Dig Dis Sci. 2021;66(3):775–783. doi: 10.1007/s10620-020-06230-5 EDN: IWVOHC
  23. Dellon ES, Speck O, Woodward K, et al. Markers of eosinophilic inflammation for diagnosis of eosinophilic esophagitis and proton pump inhibitor-responsive esophageal eosinophilia: a prospective study. Clin Gastroenterol Hepatol. 2014;12(12):2015–2022. doi: 10.1016/j.cgh.2014.06.019
  24. Dellon ES, Woosley JT, McGee SJ, et al. Utility of major basic protein, eotaxin-3, and mast cell tryptase staining for prediction of response to topical steroid treatment in eosinophilic esophagitis: analysis of a randomized, double-blind, double dummy clinical trial. Dis Esophagus. 2020;33(6):doaa003. doi: 10.1093/dote/doaa003 EDN: YSNGZO
  25. Lingblom C, Albinsson S, Johansson L, et al. Patient-reported outcomes and blood-based parameters identify response to treatment in eosinophilic esophagitis. Dig Dis Sci. 2021;66(5):1556–1564. doi: 10.1007/s10620-020-06368-2 EDN: GFBGCF
  26. Hines BT, Rank MA, Wright BL, et al. Minimally invasive biomarker studies in eosinophilic esophagitis: a systematic review. Ann Allergy Asthma Immunol. 2018;121(2):218–228. doi: 10.1016/j.anai.2018.05.005
  27. Bullock JZ, Villanueva JM, Blanchard C, et al. Interplay of adaptive th2 immunity with eotaxin-3/c-C chemokine receptor 3 in eosinophilic esophagitis. J Pediatr Gastroenterol Nutr. 2007;45(1):22–31. doi: 10.1097/MPG.0b013e318043c097
  28. Grueso-Navarro E, Navarro P, Laserna-Mendieta EJ, et al. Blood-based biomarkers for eosinophilic esophagitis and concomitant atopic diseases: a look into the potential of extracellular vesicles. Int J Mol Sci. 2023;24(4):3669. doi: 10.3390/ijms24043669 EDN: FGLFNF
  29. Vyazankina SS, Budkina TN, Lokhmatov MM, et al. Various therapeutic approaches in the treatment of eosinophilic esophagitis in children. Pediatria n.a. G.N. Speransky. 2023;102(6):55–65. (In Russ.) doi: 10.24110/0031-403X-2023-102-6-55-65 EDN: ZTCWII

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Comparison of serum biomarker concentration between the eosinophilic esophagitis patient group (group 1) and the comparison group (group 2): a — interleukin-4 (IL-4); b — interleukin-13 (IL-13); c — interleukin-33 (IL-33); d — eotaxin-3 (MIP4a). Statistical significance was assessed using the Mann–Whitney U test.

Download (376KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Comparison of the concentration of T2 inflammation biomarkers in patients with mild (subgroup 1A) and severe (subgroup 1B) eosinophilic esophagitis with patients in the comparison group (group 2): a — interleukin-4 (IL-4); b — eotaxin-3 (MIP4a); c — interleukin-13 (IL-13); d — eosinophil cationic protein (ECP); e — eosinophil peroxidase (EPX); f — eosinophil basic protein (MBP). Statistical significance was assessed using the Mann–Whitney U test.

Download (446KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Comparison of interleukin-33 (IL-33) concentration in eosinophilic esophagitis (EoE) patients with and without esophageal stenosis. Statistical significance was assessed using the Mann–Whitney U test.

Download (128KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 ABV-press

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 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».