強(qiáng)直性脊柱炎的代謝組學(xué)研究進(jìn)展

彭 奇，吳雪萍，王彥燕，李曉東

海寧市中醫(yī)院骨科，浙江 314400

強(qiáng)直性脊柱炎（AS）是一種血清陰性脊柱關(guān)節(jié)病，屬于自身免疫性疾病，主要特點(diǎn)為骶骼關(guān)節(jié)和脊柱附著點(diǎn)的炎癥，導(dǎo)致脊柱強(qiáng)直和纖維化，可使骨骼、肌肉、肺、眼等出現(xiàn)不同程度病變，疾病發(fā)展后期脊柱多呈現(xiàn)“竹節(jié)樣”變化［1］。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，AS在歐洲人群發(fā)生率比亞洲人群高，男性發(fā)生率高于女性［2］。AS高發(fā)于20歲左右的青壯年，早期癥狀多為腰背痛，伴隨胸廓活動(dòng)度減小、晨僵、腰椎活動(dòng)受限等，直至發(fā)展為脊柱強(qiáng)直，嚴(yán)重者可喪失勞動(dòng)能力。目前AS的診斷廣泛采用1984年修訂的紐約標(biāo)準(zhǔn)［3］，主要依靠臨床表現(xiàn)及骶髂關(guān)節(jié)影像學(xué)檢查。但AS患者早期癥狀通常不典型，影像學(xué)檢查難以進(jìn)行早期診斷，當(dāng)骶髂關(guān)節(jié)出現(xiàn)影像學(xué)改變時(shí)病程己非早期。且該病目前尚無(wú)徹底根治方法，應(yīng)盡早發(fā)現(xiàn)及時(shí)控制。

代謝組學(xué)為后基因時(shí)代系統(tǒng)生物學(xué)研究的一種組學(xué)技術(shù)，主要研究細(xì)胞、組織或生物體錯(cuò)綜復(fù)雜的代謝網(wǎng)絡(luò)，即研究生物體系受干預(yù)后代謝應(yīng)答變化，定性定量地研究患者體內(nèi)相關(guān)小分子代謝產(chǎn)物［4］。研究對(duì)象為生物體液，包括尿液、血液、唾液以及細(xì)胞或組織的提取液等［5］。本文對(duì)近年國(guó)內(nèi)外在AS代謝組學(xué)方面的研究進(jìn)展做如下綜述，為AS的早期診斷提供新的可能性，為AS的代謝組學(xué)臨床應(yīng)用提供參考。

1 代謝組學(xué)在AS診治的應(yīng)用進(jìn)展

通過(guò)代謝組學(xué)評(píng)價(jià)AS，可彌補(bǔ)臨床上主要以腰背部疼痛及晨僵等問(wèn)卷主觀癥狀診斷AS的不足，臨床上常用的生物學(xué)指標(biāo)HLA-B27雖在一定程度上可反映AS的發(fā)生發(fā)展，但其敏感性和特異性相對(duì)局限［6］，想要更全面、深刻地研究AS的發(fā)生發(fā)展機(jī)制，仍需結(jié)合癥狀、體征、生化指標(biāo)等進(jìn)行全面評(píng)價(jià)。

1.1 血液

Wang等［7］通過(guò)ELISA法檢測(cè)147例AS患者和61例健康對(duì)照者血清高遷移率族蛋白B1（HMGB1）水平，評(píng)估HMGB1與關(guān)節(jié)外表現(xiàn)和疾病嚴(yán)重程度指數(shù)之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)血清HMGB1水平與治療后的AS活動(dòng)性呈平行關(guān)系，血清HMGB1水平在AS患者中較高，HMGB1在一定程度上反映AS的疾病活動(dòng)性，可作為反映治療效果的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)。Turkon等［8］對(duì)比40例AS患者和35例健康對(duì)照者血清中的缺血修飾白蛋白（IMA）、缺血修飾白蛋白率（IMAR）、丙二醛（MDA）、總氧化劑狀態(tài)（TOS）、氧化應(yīng)激指數(shù)（OSI）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（GPx）、總抗氧化能力（TAC）等指標(biāo)，以評(píng)估其氧化/抗氧化狀態(tài)；結(jié)果顯示，AS患者血清中IMA、IMAR、MDA、TOS及OSI含量明顯高于健康對(duì)照者，SOD及GPx含量明顯低于健康對(duì)照者，提示AS的發(fā)生發(fā)展可能與抗氧化系統(tǒng)的減少及自由基的過(guò)剩導(dǎo)致的氧化應(yīng)激有關(guān)，而IMA水平的升高很有可能激發(fā)AS患者潛在的氧化應(yīng)激反應(yīng)。Qian等［9］探討AS患者與健康對(duì)照者之間表達(dá)存在差異的血清微RNA（miRNAs），并評(píng)價(jià)其作為生物標(biāo)志物的潛力，發(fā)現(xiàn)血清miRNA（miR-146a和miR-155）可作為AS新的互補(bǔ)生物標(biāo)記物，且miR-155的表達(dá)水平可能與AS活動(dòng)性和繼發(fā)性胸腰椎后凸畸形的嚴(yán)重程度相關(guān)。Przepiera-Bedzak等［10］研究發(fā)現(xiàn)，血清血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）、表皮生長(zhǎng)因子（EGF）、堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（bFGF）和酸性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子（aFGF）水平與AS疾病活動(dòng)性和關(guān)節(jié)外癥狀的存在相關(guān)。Gao等［11］通過(guò)氣相色譜/質(zhì)譜（GC-MS）和液相色譜/質(zhì)譜（LC-MS）技術(shù)和代謝組學(xué)方法探討AS患者血漿中主要的代謝變化，發(fā)現(xiàn)AS患者血漿中脯氨酸、葡萄糖、磷酸鹽、尿素、甘油、苯丙氨酸、同型半胱氨酸（Hcy）的濃度升高，磷酸膽堿、色氨酸和雙肽-苯丙氨酸的濃度降低，但對(duì)這些代謝產(chǎn)物并未進(jìn)一步獨(dú)立驗(yàn)證與AS的相關(guān)性；進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，AS患者血漿中Hcy濃度明顯高于正常健康人群，即高Hcy血癥可能是AS發(fā)生的獨(dú)立危險(xiǎn)因素之一［12］。張璐等［13］檢測(cè)AS患者和健康對(duì)照者血漿中白細(xì)胞介素-8（IL-8）和IL-1β水平，發(fā)現(xiàn)AS患者血漿中IL-8及IL-1β含量明顯高于健康對(duì)照者，提示這2種細(xì)胞因子可能參與AS的發(fā)生發(fā)展過(guò)程。有學(xué)者用同樣的研究方法發(fā)現(xiàn)血漿中腫瘤壞死因子樣弱凋亡誘導(dǎo)因子（TWEAK）［14］、內(nèi)皮素-1（ET-1）、降鈣素基因相關(guān)肽（CGRP）［15］及IL-33［16］參與了AS的病理生理過(guò)程。此外，陳淑增等［17］針對(duì)性地探討AS患者血漿中細(xì)胞生長(zhǎng)因子的表達(dá)與AS的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)IL-4［18］、IL-17、IL-1β、IL-6、IL-23、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-12p70［19］與AS的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。謝建民等［20］探討用重組人Ⅱ型腫瘤壞死因子受體-抗體融合蛋白（rhTNFR：Fc）治療活動(dòng)期AS，并觀察患者血清基質(zhì)金屬蛋白酶-3（MMP-3）、Dickkopf-1（DKK-1）的水平變化及意義，發(fā)現(xiàn)活動(dòng)期AS患者血清中MMP-3高于對(duì)照組，DKK-1低于對(duì)照組，提示血清MMP-3及DKK-1與AS相關(guān)。滿斯亮等［21］采用ELISA法檢測(cè)91例AS患者及62例健康對(duì)照者血清25-羥基維生素D3［25-（OH）VD3］，電化學(xué)發(fā)光法檢測(cè)血清骨吸收指標(biāo)Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列（β-CTX），測(cè)定AS患者病情活動(dòng)指標(biāo)紅細(xì)胞沉降率（ESR）、C反應(yīng)蛋白（CRP）、強(qiáng)直性脊柱炎疾病活動(dòng)性指數(shù)（BASDAI）、患者總體評(píng)價(jià)（PGA）、巴氏強(qiáng)直性脊柱炎功能指數(shù)（BASFI），發(fā)現(xiàn)AS患者血清25-（OH）VD3水平明顯下降、β-CTX水平顯著升高，且與病情活動(dòng)指標(biāo)有較好的相關(guān)性，提示二者在AS發(fā)生機(jī)制及病情判斷中具有重要作用。另外，有學(xué)者同樣采用ELISA法檢測(cè)34例AS活動(dòng)期患者、24例AS非活動(dòng)期患者及46例健康對(duì)照者血清中γ干擾素誘導(dǎo)蛋白-10（IP-10）、IL-17、IL-23和TNF-α水平，結(jié)果顯示，AS活動(dòng)期及非活動(dòng)期患者血清IP-10含量均顯著高于健康對(duì)照者；AS活動(dòng)期患者IP-10水平高于非活動(dòng)期患者，分析血清IP-10水平與AS各實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)血清IP-10是AS發(fā)生過(guò)程中重要的免疫學(xué)標(biāo)志，檢測(cè)IP-10有助于AS的診斷和病情評(píng)估［22］。

綜上，許多學(xué)者采用代謝組學(xué)技術(shù)針對(duì)AS患者血液中部分已知改變進(jìn)行了分析研究，然而多數(shù)研究未能對(duì)代謝終端產(chǎn)物進(jìn)行多元化綜合分析，僅采用單一或少數(shù)幾個(gè)指標(biāo)對(duì)AS的發(fā)生發(fā)展進(jìn)行評(píng)估，缺乏整體性考量。

1.2 尿液

張濱等［23］為探討尿微量蛋白及尿酶對(duì)AS相關(guān)性腎病診斷的臨床指導(dǎo)意義，比較192例尿檢正常AS患者、30例尿檢異常AS患者及30名健康對(duì)照者的尿α1微球蛋白（α1-MG）、尿β2微球蛋白（β2-MG）、尿微量白蛋白（ALB）、尿免疫球蛋白、尿轉(zhuǎn)鐵蛋白及尿N-乙酞葡萄糖苷酶（NAG）的水平，發(fā)現(xiàn)AS患者尿液中上述指標(biāo)含量均高于健康對(duì)照者，且NAG可考慮作為AS患者檢測(cè)藥物腎毒性的指標(biāo)。夏成云等［24］為探討β2-MG在AS相關(guān)腎損傷早期診斷中的價(jià)值，將78例AS患者按傳統(tǒng)腎損傷標(biāo)準(zhǔn)（尿液鏡檢異常，血尿素氮＞7.1 mmol/ L，血肌酐＞133.3 μmo1/L）分為腎損傷組、未損傷組，另選取30名健康者作為對(duì)照組，比較各組血、尿β2-MG含量，發(fā)現(xiàn)AS腎損傷組與未損傷組血、尿β2-MG含量明顯高于健康對(duì)照組，AS腎損傷組較未損傷組血、尿β2-MG含量升高，提示血、尿β2-MG水平可作為AS腎損傷早期診斷的敏感指標(biāo)，對(duì)AS的治療和預(yù)防AS相關(guān)腎損傷的發(fā)生發(fā)展有重要意義。Behling等［25］為探討24 h尿羥脯氨酸（HYP）排泄量對(duì)AS的診斷意義，分別測(cè)定40例AS患者、52名健康對(duì)照者24 h HYP排泄量，發(fā)現(xiàn)AS組明顯高于健康對(duì)照組。同時(shí)，24 h HYP排泄量與病情活動(dòng)性成正相關(guān)，提示24 h HYP排泄量可作為AS活動(dòng)性的早期診斷指標(biāo)。

綜上，近年來(lái)對(duì)單純AS患者尿液代謝組學(xué)的研究較少，多數(shù)是對(duì)AS相關(guān)腎病的研究。故利用代謝組學(xué)對(duì)尿液全組分進(jìn)行分析，尋找AS早期尿液標(biāo)志物具有廣泛研究前景。

2 AS代謝組學(xué)的思考與展望

以上研究從代謝組學(xué)方面揭示了AS的生物標(biāo)志物，提示采用代謝組學(xué)方法對(duì)AS發(fā)生發(fā)展機(jī)制進(jìn)行研究的思路是可行的，它有可能成為連接微觀研究和疾病研究的紐帶，為AS診治的客觀化提供依據(jù)。然而，目前的研究也存在一些問(wèn)題。①目前只探討了AS與代謝組學(xué)生物學(xué)指標(biāo)的相關(guān)性，而這些指標(biāo)對(duì)AS的具體影響機(jī)制尚未明確，且只是單純的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)研究，其影響機(jī)制網(wǎng)絡(luò)有待不斷地拓展及探索。②目前多通過(guò)一個(gè)組學(xué)對(duì)AS的發(fā)生機(jī)制進(jìn)行研究探討，但是疾病發(fā)展錯(cuò)綜復(fù)雜，有機(jī)地結(jié)合蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)，更系統(tǒng)、規(guī)范地從多角度分析AS的發(fā)生機(jī)制將是未來(lái)趨勢(shì)。③多數(shù)研究只停留在代謝組學(xué)生物標(biāo)志物與AS的相關(guān)性階段，通過(guò)生物標(biāo)志物來(lái)驗(yàn)證藥物療效的研究相對(duì)較少，需要更深入地探究藥物臨床療效和AS生物標(biāo)志物的相關(guān)性。④目前國(guó)內(nèi)外研究都未能將AS患者體內(nèi)的代謝產(chǎn)物全面覆蓋，所以研究過(guò)程中有可能丟失與AS相關(guān)的重要信息，且相關(guān)的代謝產(chǎn)物受外界干擾因素影響較大，對(duì)這些從代謝產(chǎn)物得出的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可能影響AS診治的可信度。

代謝組學(xué)逐漸被越來(lái)越多的學(xué)者關(guān)注，但仍處在初始階段，其分析技術(shù)還不夠成熟，至今未找到統(tǒng)一、早期、敏感、特異的生物標(biāo)志物來(lái)預(yù)測(cè)和診斷AS。相信隨著技術(shù)的進(jìn)一步革新，在今后的代謝組學(xué)研究中，進(jìn)一步發(fā)展多種分析技術(shù)，通過(guò)多角度、多層次篩選并解析所有的早期特征性標(biāo)志物，從整體上研究機(jī)體的代謝過(guò)程及代謝組分，尋找敏感性高、特異性好的AS生物標(biāo)志物，為AS的診斷、治療及預(yù)后評(píng)價(jià)提供新的客觀依據(jù)。