生物學(xué)標(biāo)志物對評估潰瘍性結(jié)腸炎活動性的意義

楊一晨 田玲琳 霍麗娟

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)是一種以緩解和復(fù)發(fā)為特征的慢性結(jié)腸炎癥性疾病。評估和監(jiān)測疾病活動是UC患者臨床管理的一個(gè)重要方面。在UC患者中，臨床癥狀通常與疾病活動并不一致，因此，很難區(qū)分功能性腸道癥狀和疾病活動導(dǎo)致的癥狀。通過結(jié)腸鏡對黏膜炎癥的評估是判斷UC患者疾病活動的金標(biāo)準(zhǔn)。然而，結(jié)腸鏡檢查由于費(fèi)用高、需要腸道準(zhǔn)備和過程體驗(yàn)差等給患者帶來不便，很難頻繁地進(jìn)行。準(zhǔn)確、相對簡單、容易獲得的反映腸黏膜炎癥的實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)對UC患者十分有利。因此，尋找UC疾病活動性的非侵襲性生物學(xué)標(biāo)志物是目前研究的重點(diǎn)。

一、血細(xì)胞分析

中性粒細(xì)胞在炎性反應(yīng)中起關(guān)鍵作用，其通過分泌白細(xì)胞介素-1、白細(xì)胞介素-6和腫瘤壞死因子-α參與破壞性組織級聯(lián)反應(yīng)。UC活動時(shí)有大量的中性粒細(xì)胞浸潤，當(dāng)中性粒細(xì)胞進(jìn)入隱窩腔發(fā)生特征性的隱窩膿腫時(shí)，會產(chǎn)生活性氧，并釋放絲氨酸蛋白酶、基質(zhì)金屬蛋白酶和髓過氧化物酶。這些反映了中性粒細(xì)胞在UC病理生理學(xué)中作為效應(yīng)細(xì)胞在黏膜損傷中的中心作用。并且，中性粒細(xì)胞在上皮和固有層的浸潤是UC嚴(yán)重程度分級的重要組成部分。UC中結(jié)構(gòu)性凋亡的延遲可能歸因于抗凋亡細(xì)胞因子的釋放，它在黏膜炎癥過程中延長了中性粒細(xì)胞的壽命[1]。從而導(dǎo)致腸道炎癥消退延遲。單核細(xì)胞自身的CD36分子和血小板(platelet，PLT)上的CD36分子與單核細(xì)胞結(jié)合導(dǎo)致單核細(xì)胞激活，從而發(fā)揮抗炎作用[2]。活動期UC患者淋巴細(xì)胞顯著降低，此前對UC患者的研究也表明淋巴細(xì)胞功能在外周和黏膜水平異常[3]。UC患者的中性粒細(xì)胞計(jì)數(shù)、單核細(xì)胞計(jì)數(shù)增高，淋巴細(xì)胞計(jì)數(shù)下降在活動期和非活動期差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[4]。

PLT在炎癥過程中被激活并分泌介質(zhì)，如血小板因子4、血小板激活因子、白細(xì)胞介素-8和花生四烯酸代謝產(chǎn)物。這些介質(zhì)將激活信號傳遞給內(nèi)皮細(xì)胞和單核細(xì)胞等靶細(xì)胞，從而導(dǎo)致炎癥放大。PLT活化受損可能通過中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中的P-選擇素、CD4、CD40L和其他系統(tǒng)引起持續(xù)的黏膜炎癥。PLT的產(chǎn)生是由于體內(nèi)的大PLT被大量消耗所致。大PLT在代謝和酶學(xué)上更活躍，在UC中PLT被大量激活以形成聚集體，導(dǎo)致大PLT被消耗[5]。研究表明，UC活動性與PLT呈正相關(guān)，與平均血小板體積(mean platelet volume，MPV)呈負(fù)相關(guān)，UC嚴(yán)重程度與PLT、MPV無相關(guān)性[6]。黏膜愈合的UC患者PLT升高增加了復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，PLT>25×104/μl是復(fù)發(fā)的重要危險(xiǎn)因素[7]。

二、糞便相關(guān)標(biāo)志物

糞便鈣衛(wèi)蛋白(fecal calprotectin，F(xiàn)C)是一種鈣鋅結(jié)合蛋白，主要來源于中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞，約占這些細(xì)胞中蛋白質(zhì)總量的60%。FC可以糞便中檢測到，被認(rèn)為是中性粒細(xì)胞激活的標(biāo)志。在UC中，F(xiàn)C的數(shù)量與中性粒細(xì)胞的數(shù)量呈正比，中性粒細(xì)胞從發(fā)炎的腸壁遷移到黏膜，導(dǎo)致糞便FC增加[8]。FC具有抗降解的特性，濃度穩(wěn)定，因此可以在方便的時(shí)間測量。FC能特異性地表達(dá)腸道炎癥，是評估UC內(nèi)鏡下活動性的可靠指標(biāo)。以FC=187.0mg/kg為界值可表示黏膜完全愈合(MES=0，UCEIS=0)，其敏感度和特異性分別為85.7%和89.1%[9]。因此，F(xiàn)C可用于監(jiān)測UC活動性患者的黏膜狀態(tài)并預(yù)測黏膜的完全愈合，但其與直腸型UC患者的黏膜緩解相關(guān)性不高[10，11]。同時(shí)，F(xiàn)C也可用于監(jiān)測UC患者使用生物制劑治療的黏膜狀態(tài)，一些評分系統(tǒng)也通過FC評估UC嚴(yán)重程度[12]。

糞便免疫化學(xué)定量檢測(fecal immunochemical quantitative detection，F(xiàn)IT)通過使用人血紅蛋白抗體來測量糞便中的血紅蛋白濃度。研究表明，F(xiàn)IT預(yù)測黏膜愈合的敏感度、特異性、陽性預(yù)測值(positive predictive value，PPV)、陰性預(yù)測值(negative predictive value，NPV)和準(zhǔn)確性分別為73.33%、81.82%、91.49%、51.43%和73.17%[13]。FIT陽性擬合度(截?cái)嘀?100ng/ml)預(yù)測UC活動性的敏感度、特異性、PPV、NPV和準(zhǔn)確性分別為45.45%、93.33%、71.43%、26.83%。FIT與內(nèi)鏡下活動性和臨床活動性呈正相關(guān)。但是，F(xiàn)IT與UC嚴(yán)重程度無關(guān)。FIT用于評估UC活動性、確認(rèn)黏膜愈合和預(yù)測復(fù)發(fā)[14]。FIT是反映UC患者4年內(nèi)的內(nèi)鏡評分的準(zhǔn)確生物學(xué)標(biāo)志物。然而，由于假陰性數(shù)量的增加，F(xiàn)IT的有效性可能在4年后下降[15]。甚至有研究發(fā)現(xiàn)，5年后與內(nèi)鏡評分無相關(guān)性[16]。

三、尿液相關(guān)標(biāo)志物

前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)是一種誘導(dǎo)炎癥的主要化學(xué)介質(zhì)。據(jù)報(bào)道，UC患者黏膜中PGE2釋放增加[17]。前列腺素E-主要尿代謝物(prostaglandin E-major urinary metabolite，PGE-MUM) 是PGE2的尿代謝物，可以穩(wěn)定地反映全身PGE2的產(chǎn)生。PGE-MUM水平與內(nèi)鏡下Mayo評分顯著相關(guān)，適用于評估內(nèi)鏡活動，特別是適于長期受UC影響的患者[18]。PGE-MUM可預(yù)測未來UC復(fù)發(fā)。UC復(fù)發(fā)組入院時(shí)PGE-MUM中位數(shù)顯著高于臨床緩解組。PGE-MUM≥25.2mg/g 的UC患者的無復(fù)發(fā)率明顯低于PGE-MUM<25.2mg/g 的UC患者[19]。

四、維生素

輔助性T細(xì)胞17(T helper cell 17，Th17)/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory cell,Treg)平衡是維持腸道免疫應(yīng)答的基礎(chǔ)。Th17是UC中較強(qiáng)的促炎性細(xì)胞因子，Treg可抑制腸道炎癥，具有抑制結(jié)腸炎作用。維生素A是已被證明的可以促進(jìn)UC中Treg細(xì)胞發(fā)育的重要飲食因素之一[20]。早期研究表明，UC患者血液中維生素A水平與疾病活動性呈負(fù)相關(guān)[21]。每天服用25000IU 維生素A，Mayo臨床評分和各分項(xiàng)評分均有明顯下降，臨床緩解率、有效率、黏膜愈合率也均有顯著性差異[22]。

淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞上維生素D受體的發(fā)現(xiàn)開啟了研究的先河，維生素D受體調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞和潘氏細(xì)胞的功能，并調(diào)節(jié)腸道微生物與宿主相互作用中抗菌肽的釋放。這些研究強(qiáng)調(diào)了維生素D在調(diào)節(jié)腸黏膜免疫及其屏障功能中的作用。維生素D參與免疫細(xì)胞分化、腸道微生物區(qū)系調(diào)控、基因轉(zhuǎn)錄和屏障完整性[23]。病程較長、癥狀較重和廣泛病變的UC患者維生素D水平較低。維生素D缺乏與UC活動性相關(guān)，其濃度≥30ng/ml可能會降低疾病活動性[24]。補(bǔ)充維生素D與活動期UC患者的腸道炎癥減輕有關(guān)，腸桿菌科細(xì)菌也隨之增加，但總體糞便微生物多樣性沒有改變[25]。

五、微量元素及其他指標(biāo)

由于營養(yǎng)不良、食物攝入量減少(在厭食、腹痛、惡心、嘔吐和飲食限制的情況下)、慢性腹瀉、腸道排泄增加、身體的高代謝狀態(tài)(靜息狀態(tài)所需能量增加)以及藥物的相互作用，導(dǎo)致微量元素缺乏。各種離子形式起到還原活性氧的作用，例如，銅/鋅異構(gòu)體作為超氧化物歧化酶清除劑或鋅細(xì)胞保護(hù)酶(包括金屬硫蛋白)的一種成分，從體內(nèi)的系統(tǒng)炎癥中清除活性氧，各離子在這一過程中被消耗，其水平降低[26]。微量元素缺乏也加重了UC的癥狀?；顒有訳C患者血清鋅、硒水平明顯降低，而血清銅水平比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[27]。

C反應(yīng)蛋白(C-reactive protein，CRP)是一種急性期反應(yīng)物，由5個(gè)相同的非共價(jià)結(jié)合單體組成。它由肝細(xì)胞在白細(xì)胞介素-1、白細(xì)胞介素-1β和腫瘤壞死因子-α刺激下產(chǎn)生，半衰期較短，約為19h。正常情況下其血清水平較低(<1mg/L)，但在急性炎癥時(shí)迅速升高1000倍以上。CRP是UC中應(yīng)用最廣泛的炎性指標(biāo)，CRP升高有助于判斷UC黏膜活動性。CRP<12.59mg/L為UC緩解期，UC內(nèi)鏡下活動性與血清CRP水平有很好的相關(guān)性[28]。

血清淀粉樣蛋白A(serum amyloid，SAA)主要在感染、創(chuàng)傷、炎性反應(yīng)等條件下由肝細(xì)胞分泌。UC活動性炎癥導(dǎo)致其血清濃度持續(xù)升高。隨著UC嚴(yán)重程度增加，SAA的評估意義降低。而在UC活動性較低的臨床緩解期患者中，SAA可以預(yù)測黏膜炎癥發(fā)生[29]。

活動性UC患者伴有明顯的低蛋白血癥。按UC活動性分為緩解期、輕度、中度、重度時(shí)，白蛋白(albumin，ALB)水平比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[30]。研究證明了ALB在預(yù)測UC患者的疾病嚴(yán)重程度和預(yù)后指標(biāo)中的地位。

六、展 望

UC是一種終生的、潛在的破壞性腸道疾病，其特點(diǎn)是緩解-復(fù)發(fā)過程和相應(yīng)的臨床表現(xiàn)和腸外表現(xiàn)。雖然其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，但遺傳、表觀遺傳、免疫學(xué)和環(huán)境因素的相互作用起著至關(guān)重要的作用。本文討論了UC患者的中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞、PLT、FC、FIT、PGE-MUM、CRP和SAA升高，淋巴細(xì)胞、MPV、維生素A、維生素D、鋅、硒和ALB下降可以評估其疾病活動性。但目前尚沒有單一的金標(biāo)準(zhǔn)測試來診斷UC，評估疾病的活動性、嚴(yán)重程度或評估對治療的反應(yīng)。醫(yī)生依靠臨床癥狀、實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)、放射性檢查、結(jié)腸鏡檢查和組織標(biāo)本的病理檢查來評估疾病活動性并決定治療方案。結(jié)腸鏡檢查能提供黏膜病變的實(shí)時(shí)成像，然而，其伴有患者體驗(yàn)差、耗時(shí)、昂貴和穿孔的風(fēng)險(xiǎn)。此外，結(jié)腸鏡檢查不能評估腸道跨壁炎癥。UC患者的臨床癥狀并不總是與實(shí)際炎癥相關(guān)，活動性黏膜炎癥通常出現(xiàn)在無癥狀的患者中。

單一的生物學(xué)標(biāo)志物對UC活動性判斷效能不佳，各生物學(xué)標(biāo)志物聯(lián)合評估效果更好。如，CRP/ALB比率反映炎癥和營養(yǎng)狀態(tài)之間的平衡，使其成為評估患者疾病活動性的極佳標(biāo)志物[31]。在基線內(nèi)鏡評估中，活動性潰瘍的患者與未發(fā)現(xiàn)潰瘍的患者比較，其基線中性粒細(xì)胞/淋巴細(xì)胞比值和血小板/淋巴細(xì)胞比值較高[32]。

人們對非侵入性生物學(xué)標(biāo)志物進(jìn)行了廣泛的研究，以尋找對UC診斷、分類、監(jiān)測疾病活動以及預(yù)測治療結(jié)果和并發(fā)癥有用的標(biāo)志物。盡管進(jìn)行了大量研究，但目前的UC生物學(xué)標(biāo)志物缺乏特異性或敏感度，需要進(jìn)一步的研究來確定低成本和更具實(shí)用性的新生物學(xué)標(biāo)志物。