Surgery
Published July 16, 2025 | Version v1
Journal article Open

Non-invasive screening methods for early detection of colorectal cancer

Authors/Creators

  • 1. ROR icon University Hospital Dr. Georgi Stranski
  • 2. ROR icon Medical University Pleven

Description

Introduction: Colorectal carcinoma is the third most common cause of cancer worldwide, and among the population in developed countries, approximately 5% will be diagnosed with this disease during their lifetime. Common symptoms of colorectal carcinoma (change in bowel physiology, rectal bleeding, weight loss) present late in the course of the disease. However, these symptoms are non-specific and therefore have a relatively low positive predictive value (3-4%); therefore, they are not sufficiently informative to make a diagnosis based solely on them. However, the most important prognostic factor is the stage of the disease at diagnosis, which is why colorectal carcinoma screening programs have been established in many countries for people over 60 years of age.
Objective: To determine the importance of fecal calprotectin and M2-pyruvate kinase values for the early diagnosis of colorectal carcinoma of different localizations.
Material and Methods: A total of 90 participants were prospectively studied, divided into three groups as follows: 30 patients with colorectal carcinoma, 30 patients with irritable bowel syndrome, and 30 patients without established chronic organic or oncological disease of the gastrointestinal tract, serving as the control group. All subjects included in the project were patients with symptoms of the gastrointestinal tract or who visited the University Hospital "Dr. G. Stranski" EAD - Pleven on occasions unrelated to treatment (e.g., prophylactic examinations, control examinations). The values of fecal calprotectin (FC) and M2-pyruvate kinase were examined in all of them.
Results: There is a significantly different degree of correlation between the values of fecal calprotectin and M2-pyruvate kinase. In 85% of patients with colorectal carcinoma, the values are elevated, compared to 50% of patients with irritable bowel syndrome. The correlation is compared between the two groups and with participants in the control group.
Discussion: Elevated FC occurs in a wide variety of gastrointestinal conditions, including colitis and malignancy. Although it is a sensitive measure of inflammation, it is not specific to any particular condition. However, given the importance of inflammation in cancer development and progression, the presence of elevated FC may provide an additional assessment of a patient’s risk of colorectal neoplasia and progression. FC is resistant to enzymatic degradation during transit through the gastrointestinal tract and remains stable for up to 7 days at room temperature. It is also easily measurable. The final result can be available after 15 minutes of processing.
Pyruvate kinase isoenzyme type M2 (M2-PK) is crucial for colorectal cancer tumor growth, as it regulates the proliferation and migration of colon cancer cells. Higher levels of this isomer are found in advanced tumor stages and are associated with lymphatic metastasis in patients with colorectal cancer. Tumor M2-PK is detected in the feces of patients with colorectal cancer and colorectal polyps. The amount of M2-PK in feces can be quantified using an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA); therefore, fecal M2-PK has been proposed as a tool for detecting colorectal cancer.
Conclusions: The present study shows that both fecal M2-PK and calprotectin levels can contribute to the early, noninvasive detection of colorectal cancer. These markers may serve as useful screening tools, especially in asymptomatic individuals, and help prioritize patients for further endoscopic investigation.

Abstract (Bulgarian)

Увод: Колоректалният карцином е третата най-разпространена причина за рак в световен мащаб и сред населението в развитите страни приблизително 5% ще бъдат диагностицирани с това заболяване по време на техния живот. Често срещаните симптоми на колоректален карцином (промяна във физиологията на червата, ректално кървене, загуба на тегло) се представят късно в курса на болестта. Тези симптоми обаче не са специфични и следователно имат доста ниска положителна прогностична стойност (3-4%,) поради което не са достатъчно информативни за поставяне на диагнозата само въз основа на тях. Въпреки това, най-важният прогностичен фактор е стадият на заболяването при поставяне на диагноза, затова са създадени скринингови програми за колоректален карцином в много страни за лица над 60-годишна възраст.

Цел: Да се установи значението на стойностите на фекалния калпротектин и М2-пируваткиназата за ранна диагностика на колоректален карцином с различна локализация.

Материал и Методи: Проспективно са проучени общо 90 участника, разпределени в три групи както следва: 30 пациенти с колоректален карцином, 30 пациенти със синдром на раздразненото черво и 30 пациенти без установено хронично органично или онкологично заболяване на гастроинтестиналния тракт – контролна група. Всички субекти, включени в проекта са пациенти със симптоми от страна на гастроинтестиналния тракт или посетили УМБАЛ „Д-р Г. Странски“ ЕАД – гр. Плевен по поводи, несвързани с лечение (напр. профилактични прегледи, контролни прегледи). При всички са изследвани стойностите на фекалния калпротектин (FC) и М2-пируваткиназата.

Резултати: Налице е достоверно различна степен на корелация между стойностите на фекалния калпротектин и М2-пируваткиназата - при 85 % от пациенти с колоректален карцином са завишени , и такива със синдром на раздразненото черво 50% от пациентите , сравнени между двете групи и спрямо участници в контролната група.

Дискусия: Повишаване на FC възниква при голямо разнообразие от стомашно-чревни състояния, включително колит и злокачествено заболяване и въпреки че е чувствителна мярка за възпаление, не е специфично за нито едно състояние. Въпреки това, като се има предвид важността на възпалението при развитието и прогресията на рака, наличието на повишен FC може да предостави допълнителна оценка на риска за пациента от колоректална неоплазия и прогресия. FC е устойчив на ензимно разграждане по време на преминаване през стомашно-чревния тракт и остава стабилен до 7 дни при стайна температура. Освен това е лесно измерим. Крайният резултат може да бъде наличен след 15 минути обработка.

Пируват киназа изоензим тип M2 (M2-PK) е от съществено значение за туморния растеж на колоректален рак чрез регулиране на клетъчната пролиферация и миграция на ракови клетки на дебелото черво. По-голямо количество от този изомер се намира в напреднал туморен стадий и е свързано с лимфни метастази при пациенти с колоректален рак. Туморна M2-PK се открива във фекалиите на пациенти с колоректален карцином и колоректални полипи. Количеството на M2-PK във фекалиите може да бъде количествено определено чрез ензимно-свързан имуносорбентен анализ (ELISA) и по този начин фекална M2-PK е предложена като инструмент за откриване на колоректален карцином [19-21].

Изводи: Настоящото проучване показва, че както нивата на фекални M2-PK, така и на калпротектин могат да допринесат за ранното, неинвазивно откриване на колоректален рак. Тези маркери могат да служат като полезни инструменти за скрининг, особено при асимптоматични индивиди, и да помогнат за приоритизиране на пациентите за по-нататъшно ендоскопско изследване. 

Files

surgery-v89i2-2.pdf

Files (237.5 kB)

Name Size Download all
md5:3b0f9325d776b48ecf59846edadcdd57
237.5 kB Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Bulgarian)
Неинвазивни скринингови методи за ранно откриване на колоректален рак

Identifiers

URL
https://bgss.eu/index.php/surgery/article/view/36
ISSN
3033-151X

Dates

Issued
2025-07-16

References

  • 1. Camilla Mattiuzzi C, Fabian Sanchis-Gomar F, Giuseppe Lippi G. Concise update on colorectal cancer epidemiology. Ann Transl Med. 2019 Nov;7(21):609.
  • 2. Blad N, Palmqvist R, Karling P. Pre-diagnostic faecal calprotectin levels in patients with colorectal cancer: a retrospective study. BMC Cancer. 2022 Mar 24;22(1):315.
  • 3. Ayling RM, Kok K. Chapter Six - Fecal Calprotectin. Adv Clin Chem. 2018; 87:161-190.
  • 4. Ye X, Huai J, Ding J. Diagnostic accuracy of fecal calprotectin for screening patients with colorectal cancer: A meta-analysis. Turk J Gastroenterol. 2018 Jul;29(4):397-405.
  • 5. Ross FA, Park JH, Mansouri D, Combet E, Horgan PG, McMillan DC, et al. The role of faecal calprotectin in diagnosis and staging of colorectal neoplasia: a systematic review and meta-analysis. BMC Gastroenterol. 2022 Apr 9;22(1):176.
  • 6. Nooredinvand HA, Poullis A. Emerging role of colorectal mucus in gastroenterology diagnostics. World J Gastroenterol. 2022 Mar 28;28(12):1220-1225.
  • 7. Mowat C, Digby J, Strachan JA, Wilson R, Carey FA, Fraser CG, et al. Faecal haemoglobin and faecal calprotectin as indicators of bowel disease in patients presenting to primary care with bowel symptoms. Gut. 2016 Sep;65(9):1463-9.
  • 8. Hijos-Mallada G, Saura N, Lué A, Velamazan R, Nieto R, Navarro M, et al. A Point-of-Care Faecal Test Combining Four Biomarkers Allows Avoidance of Normal Colonoscopies and Prioritizes Symptomatic Patients with a High Risk of Colorectal Cancer. Cancers (Basel). 2023 Jan 24;15(3):721.
  • 9. Atanassova А. [Biomarkers in chronic inflammatory bowel disease – present and future.] Varna Medical Forum, 2020; 9(2):7-19.
  • 10. Jukic A, Bakiri L, Wagner EF, Tilg H, Adolph TE. Calprotectin: from biomarker to biological function. Gut. 2021 Oct;70(10):1978-1988.
  • 11. Mooiweer E, Fidder HH, Siersema PD, Laheij RJF, Oldenburg B. Fecal calprotectin testing can identify ineffective colorectal cancer surveillance procedures in patients with longstanding colitis. Inflamm Bowel Dis. 2014 Jun;20(6):1079-84.
  • 12. Rendek Z, Falk M, Grodzinsky E, Kechagias S, Hjortswang H. Diagnostic value of fecal calprotectin in primary care patients with gastrointestinal symptoms: A retrospective Swedish cohort study. JGH Open. 2023 Sep 22;7(10):708-716.
  • 13. Kan YM, Chu SY, Loo CK. Diagnostic accuracy of fecal calprotectin in predicting significant gastrointestinal diseases. JGH Open. 2021 May 6;5(6):647-652.
  • 14. Lehmann FS, Trapani F, Fueglistaler I, Terracciano LM, von Flüe M, Cathomas G, et al. Clinical and histopathological correlations of fecal calprotectin release in colorectal carcinoma. World J Gastroenterol. 2014 May 7;20(17):4994-9.
  • 15. Kristinsson J, Armbruster CH, Ugstad M, Kriwanek S, Nygaard K, Tøn H, et al. Fecal excretion of calprotectin in colorectal cancer: relationship to tumor characteristics. Scand J Gastroenterol. 2001 Feb;36(2):202-7.
  • 16. Keenan JI, Frizelle FA. Biomarkers to Detect Early-Stage Colorectal Cancer. Biomedicines. 2022 Jan 25;10(2):255.
  • 17. Turvill J, Aghahoseini A, Sivarajasingham N, Abbas K, Choudhry M, Polyzois K, et al. Faecal calprotectin in patients with suspected colorectal cancer: a diagnostic accuracy study. Br J Gen Pract. 2016 Jul;66(648):e499-506.
  • 18. Tonus C, Sellinger M, Koss K, Neupert G. Faecal pyruvate kinase isoenzyme type M2 for colorectal cancer screening: a meta-analysis. World J Gastroenterol. 2012 Aug 14;18(30):4004-11.
  • 19. Ewald N, Toepler M, Akinci A, Kloer HU, Bretzel RG, Hardt PD. [Pyruvate kinase M2 (tumor M2-PK) as a screening tool for colorectal cancer (CRC). A review of current published data. Z Gastroenterol. 2005 Dec;43(12):1313-7.
  • 20. Kansestani AN, Zare ME, Tong Q, Zhang J. Comparison of faecal protein biomarkers' diagnostic accuracy for colorectal advanced neoplasms: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep. 2022 Feb 16;12(1):2623.
  • 21. Alhadi SC, Zain WZW, Zahari Z, Hashim MN, Aziz SHSA, Zakaria Z, et al. The Use of M2-Pyruvate Kinase as a Stool Biomarker for Detection of Colorectal Cancer in Tertiary Teaching Hospital: A Comparative Study. Ann Coloproctol. 2020 Dec;36(6):409-414.
  • 22. Suan MAM, Zhuang Ng Y, Henry GF, Said R, Kollanthavelu S, Mustapha MI, et al. Validation of Faecal Pyruvate Kinase Isoenzyme Type M2 (Faecal M2PK Quick) Test in Detection of Colorectal Adenoma and Adenocarcinoma Among High-Risk Malaysian Population. Asian Pac J Cancer Prev. 2023 Sep 1;24(9):3183-3186.