生物標(biāo)志物在特應(yīng)性皮炎中的研究進(jìn)展

李俊龍,田歆,何素玲,黃瓊霄,劉玉梅,王建琴

特應(yīng)性皮炎(atopic dermatitis, AD)是一種常見(jiàn)的慢性、復(fù)發(fā)性、炎癥性皮膚病。其發(fā)病機(jī)制主要與遺傳和環(huán)境背景下的免疫失衡以及皮膚屏障功能障礙相關(guān)。研究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的大量生物標(biāo)志物,使我們對(duì)AD患者的異質(zhì)性有了更深的認(rèn)識(shí),但目前這些生物標(biāo)志物的臨床應(yīng)用十分有限,本文擬對(duì)其在AD中的研究進(jìn)展進(jìn)行總結(jié),并探討未來(lái)的研究?jī)r(jià)值和發(fā)展方向。

1 生物標(biāo)志物的內(nèi)涵

生物標(biāo)志物可簡(jiǎn)單的理解為:“能客觀(guān)測(cè)量的,參與到人體生理、病理、甚至是治療時(shí)藥理反應(yīng)的,反映某些具體特征的指標(biāo)”[1]。根據(jù)功能又可分為:識(shí)別性生物標(biāo)志物和監(jiān)測(cè)性生物標(biāo)志物,前者主要是識(shí)別并劃分具有不同屬性的人群,后者則是監(jiān)測(cè)人體受到各種干預(yù)時(shí)所產(chǎn)生的變化。

2 AD中的生物標(biāo)志物

2.1識(shí)別性生物標(biāo)志物 主要包括:①能夠納入診斷標(biāo)準(zhǔn)和/或用于疾病鑒別的診斷性生物標(biāo)志物;②識(shí)別患AD高風(fēng)險(xiǎn)人群的篩查性生物標(biāo)志物;③預(yù)測(cè)患者病程、合并癥及未來(lái)結(jié)局的預(yù)后性生物標(biāo)志物;④用于發(fā)現(xiàn)對(duì)某一治療方法應(yīng)答良好的患者群體的靶標(biāo)性生物標(biāo)志物;⑤識(shí)別藥物不耐受患者,優(yōu)化治療方案的藥效性生物標(biāo)志物。各類(lèi)型識(shí)別性標(biāo)志物在AD中的應(yīng)用見(jiàn)表1。

表1 識(shí)別性生物標(biāo)志物在特應(yīng)性皮炎中的應(yīng)用

2.1.1診斷性生物標(biāo)志物 目前大多數(shù)AD診斷標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有包含生物標(biāo)志物的檢測(cè),但有許多研究結(jié)果支持血清總IgE和外周血嗜酸性粒細(xì)胞數(shù)可以輔助診斷[2-3]。2017年中國(guó)成人/青少年 AD診斷標(biāo)準(zhǔn)中就包含了一條標(biāo)準(zhǔn):“血清總IgE升高和/或外周血嗜酸性粒細(xì)胞升高和/或過(guò)敏原特異性IgE陽(yáng)性”[4]。但近20%的AD患者血清總IgE處于正常水平是不容忽視的,且血清IgE來(lái)源與變化復(fù)雜,因此僅能充當(dāng)次要診斷標(biāo)準(zhǔn)。

銀屑病和AD這兩種常見(jiàn)的炎癥性皮膚病分別由Th17和Th2驅(qū)動(dòng),兩者的鑒別隨著靶向生物制劑的應(yīng)用變得比以往更加嚴(yán)格。有研究提出NOS2和CCL27基因分別關(guān)聯(lián)銀屑病和濕疹,表達(dá)水平的差異與患者臨床及組織學(xué)特征顯著相關(guān)。這種鑒別方法與組織病理學(xué)的金標(biāo)準(zhǔn)相比,在RT-PCR水平上的診斷特異性和敏感性均大于95%,在皮損石蠟包埋切片上的iNOS和CCL27蛋白的免疫熒光染色水平上診斷特異性和敏感性均大于88%[5]。還有研究通過(guò)簡(jiǎn)便的皮膚膠帶取材發(fā)現(xiàn)IL-36γ在銀屑病皮損中表達(dá)明顯高于AD患者,診斷特異性和敏感性高達(dá)100%和94.44%。同時(shí)AD患者皮損高表達(dá)的血清胸腺激活調(diào)節(jié)趨化因子(TARC/CCL17)也有鑒別意義,但偏低的檢出率限制了其應(yīng)用[6]。

2.1.2篩查性生物標(biāo)志物 AD發(fā)病是全年齡段的,從出生起便使用潤(rùn)膚劑預(yù)防AD已被寫(xiě)入多國(guó)指南推薦[4,7-8]。若能使用篩查性生物標(biāo)志物識(shí)別患AD高風(fēng)險(xiǎn)人群,將有利于疾病的早期干預(yù)并減輕患者負(fù)擔(dān)。

遺傳因素是AD發(fā)病的重要環(huán)節(jié),AD患者往往具有特應(yīng)性疾病家族史。在AD致病基因的研究中,絲聚蛋白(FLG)基因突變是最著名的。FLG基因突變與AD的早發(fā)、持久、嚴(yán)重、合并感染或哮喘等顯著相關(guān)[9]。因此FLG基因突變不僅能作為篩查性標(biāo)志物,還可作為一種預(yù)后性標(biāo)志物。基因篩查在識(shí)別高負(fù)擔(dān)患者方面有著重要的研究?jī)r(jià)值,SPINK5的rs2303067基因型與AD患者的早發(fā)、需住院治療、長(zhǎng)病程、皮損廣泛顯著相關(guān),CHI3L1的rs490928基因則恰恰相反[10]。類(lèi)似的AD致病基因研究還有很多,但其高昂的檢測(cè)成本限制了臨床的應(yīng)用。

有研究報(bào)道出生1周內(nèi)測(cè)量的經(jīng)皮失水(TEWL)值可以預(yù)測(cè)嬰兒期AD的發(fā)生[11],但TEWL值的不穩(wěn)定性影響了其應(yīng)用。利用皮膚膠帶取材進(jìn)行蛋白組學(xué)分析,有學(xué)者發(fā)現(xiàn)2個(gè)月嬰兒的表皮胸腺基質(zhì)淋巴生成素(TSLP)蛋白高表達(dá)可以篩查2歲時(shí)患AD的高風(fēng)險(xiǎn)的兒童[12]。Goleva等[13]在有食物過(guò)敏的AD兒童皮膚中發(fā)現(xiàn)了45種高表達(dá)蛋白。該組合不僅能對(duì)AD高風(fēng)險(xiǎn)兒童進(jìn)行篩查,還反映了皮膚屏障的完整性與過(guò)敏的關(guān)系。還有學(xué)者發(fā)現(xiàn)患AD高風(fēng)險(xiǎn)新生兒的臍帶血具有偏高的CCL17,或偏低的白介素(IL)-17、IL-25水平[14-15],這在疾病早發(fā)現(xiàn)方面更具優(yōu)勢(shì)。

2.1.3預(yù)后性生物標(biāo)志物 AD患者的預(yù)后受多方面影響,如化學(xué)刺激物、空氣過(guò)敏原、食物、微生物、汗液和抓撓等都可能導(dǎo)致病情加重與反復(fù)[16]。有研究提出血清總IgE可作為識(shí)別患者長(zhǎng)期預(yù)后的生物標(biāo)志物,選擇需要進(jìn)一步隨訪(fǎng)的患者[17],對(duì)馬拉色菌特異性IgE陽(yáng)性的患者增加抗真菌治療可以取得更好的預(yù)后[4,18]。

皮膚屏障的嚴(yán)重破壞使得AD患者易合并各種感染。研究發(fā)現(xiàn)人β-防御素(hBDs)在AD皮損表達(dá)低于銀屑病患者,可能用于識(shí)別對(duì)細(xì)菌和病毒感染易感性增加的患者[19]。在合并皰疹樣濕疹時(shí),患者朗格漢斯細(xì)胞中吲哚胺2,3-二氧酶(IDO1)會(huì)過(guò)度表達(dá),可能是預(yù)測(cè)AD發(fā)生嚴(yán)重病毒感染并發(fā)癥的生物標(biāo)志物[20]。此外慢性病程患者由于長(zhǎng)期的炎癥反應(yīng),易合并精神神經(jīng)系統(tǒng)疾病、炎性腸病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、心血管疾病、淋巴瘤以及骨質(zhì)疏松性骨折等疾病[21-26],而利用Th細(xì)胞失衡充當(dāng)預(yù)后性生物標(biāo)志物仍需進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)室研究探索。

2.1.4靶標(biāo)性生物標(biāo)志物 AD是一種高異質(zhì)性疾病,為了做到個(gè)性化精準(zhǔn)治療,我們可以利用靶標(biāo)性生物標(biāo)志物選擇靶向治療藥物。比如在哮喘患者中抗IL-13治療對(duì)血清骨膜素水平高的患者最有效[27]。而在AD患者中,皮膚活檢IL-22表達(dá)較高的患者可能更適合Fezakinumab治療[28]。而血清高水平DPP-4和骨膜素的AD患者更適合Tralokinumab治療也得到了初步的驗(yàn)證[29]。

在人體中尋找合適的靶標(biāo)性生物標(biāo)志物猶如大海撈針,大組學(xué)整合和計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)模型是未來(lái)發(fā)展的方向之一,國(guó)際濕疹協(xié)會(huì)就在報(bào)告中指出計(jì)算機(jī)預(yù)測(cè)模型有望解決這一難題[30]。Bakker等[31]最近報(bào)道的預(yù)測(cè)模型利用10個(gè)血清生物標(biāo)志物便將AD患者進(jìn)行內(nèi)型分組。有趣的是其中并沒(méi)有Th2相關(guān)細(xì)胞因子,這也提示由于AD患者普遍有著Th2軸的激活,對(duì)AD患者內(nèi)型的準(zhǔn)確劃分需要用到更多其他途徑的相關(guān)標(biāo)記物組成綜合預(yù)測(cè)模型。

2.1.5藥效性生物標(biāo)志物 藥物遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn)單核苷酸多態(tài)性(SNPs)等可作為藥效性生物標(biāo)志物優(yōu)化治療方案。他克莫司與環(huán)孢菌素A(CsA)同屬于鈣調(diào)磷酸酶抑制劑,在人體通過(guò)肝酶代謝。CYP3A4和CYP3A5基因的SNPs分析可以將患者們分為他克莫司代謝不良、中間或廣泛三型,借此可以調(diào)整藥物劑量,減少不良反應(yīng)[32]。麥考酚酸(MPA)可被用于CsA治療失敗的AD患者,治療前篩查代謝酶UGT1A9的SNPs,可以識(shí)別對(duì)MPA應(yīng)答不良的患者[33]。硫唑嘌呤(AZA)也是AD的二線(xiàn)藥物,多版指南指出用藥前檢測(cè)硫代嘌呤甲基轉(zhuǎn)移酶(TPMT)的活性可以識(shí)別代謝不良患者,從而調(diào)整藥物劑量降低發(fā)生骨髓毒性的風(fēng)險(xiǎn)[34-35]。

2.2監(jiān)測(cè)性生物標(biāo)志物 監(jiān)測(cè)性生物標(biāo)志物可以在科學(xué)試驗(yàn)和臨床實(shí)踐中充當(dāng)次要終點(diǎn)。主要包括:①用于評(píng)價(jià)體征(皮損)相關(guān)性生物標(biāo)志物;②用于評(píng)價(jià)癥狀(瘙癢)相關(guān)性生物標(biāo)志物。

2.2.1體征(皮損)相關(guān)性生物標(biāo)志物 目前的文獻(xiàn)報(bào)道中有大量潛在生物標(biāo)志物或多或少的與皮損變化相關(guān),這可能與AD復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制和缺乏評(píng)價(jià)皮損嚴(yán)重程度的金標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)。血清胸腺活化調(diào)節(jié)趨化因子(TARC/CCL17)是目前表現(xiàn)最好的體征(皮損)相關(guān)性生物標(biāo)志物[8,36-37]。另外還有血清皮膚T細(xì)胞吸引趨化因子(CTACK/CCL27)、血清sE-選擇素、巨噬細(xì)胞源性趨化因子(MDC/CCL22)、白介素(IL)-18、血清乳酸脫氫酶(LDH)等在有限的研究中表現(xiàn)出了較強(qiáng)的相關(guān)性[36]。血漿miR223也被報(bào)道與血清TARC水平相關(guān)并在嚴(yán)重AD患者中表達(dá)升高[38],miRNA是一個(gè)大家族,大量研究證實(shí)了多個(gè)miRNA成員在AD皮損及外周血中差異表達(dá),其應(yīng)用價(jià)值還需要更多的研究驗(yàn)證[39]。血清總IgE與嚴(yán)重程度的相關(guān)性并非完全線(xiàn)性,其臨床應(yīng)用價(jià)值有待商榷[17]。盡管血清維生素D也被報(bào)道與AD嚴(yán)重程度相關(guān),但在薈萃分析中表現(xiàn)不佳,需要更多的研究證據(jù)支持[3,36]。

血清TARC水平在客觀(guān)評(píng)分相近的患者橫向比較時(shí)存在差異,這可能是由于血清TARC的水平變化涉及了大量的生物途徑,因此有研究者提出更優(yōu)的生物標(biāo)志物的組合,如TARC、PARC、IL-22和sIL-2R[40]。還有研究者提出,組合患者皮損、非皮損和血液中的生物標(biāo)志物能取得更好的病情嚴(yán)重程度相關(guān)性[41]。值得強(qiáng)調(diào)的是,合適的體征(皮損)相關(guān)性生物標(biāo)志物需要在監(jiān)測(cè)的可行性與準(zhǔn)確性間取得平衡?？偠灾?目前還沒(méi)有公認(rèn)的AD體征(皮損)相關(guān)性生物標(biāo)志物。

2.2.2癥狀(瘙癢)相關(guān)性生物標(biāo)志物 瘙癢是AD患者的主要癥狀,嚴(yán)重影響患者睡眠及心理,降低患者生活質(zhì)量。目前缺乏瘙癢評(píng)價(jià)的金標(biāo)準(zhǔn),常用的瘙癢癥數(shù)字評(píng)分量表(Pruritus-NRS)受主觀(guān)性影響,無(wú)法成為高質(zhì)量循證醫(yī)學(xué)證據(jù)[42]。有報(bào)道神經(jīng)與免疫相互作用在AD患者瘙癢機(jī)制中發(fā)揮重要作用,研究證實(shí)神經(jīng)元受體(IL-4Rα、IL-31Rα、TRPV1、TRPA1)的表達(dá)與瘙癢相關(guān),并且度普利尤單抗(抗IL-4Rα)及Nemolizumab(抗IL-31Rα)能明顯改善患者瘙癢癥狀[43]。其他潛在的AD患者癥狀(瘙癢)相關(guān)性生物標(biāo)志物還包括IL-33、TSLP、IL-4、IL-13、IL-31等[44],盡管這些指標(biāo)的研究證據(jù)尚不充分,但為我們提供了未來(lái)探索的方向。各類(lèi)型監(jiān)測(cè)性標(biāo)志物在AD中的應(yīng)用見(jiàn)表2。

表2 監(jiān)測(cè)性生物標(biāo)志物在特應(yīng)性皮炎中的應(yīng)用

3 生物標(biāo)志物在AD中的研究?jī)r(jià)值

3.1識(shí)別內(nèi)表型 AD患者除了可以根據(jù)病程、年齡、種族和疾病嚴(yán)重程度分為不同的臨床表型外,還可以根據(jù)各種生物標(biāo)志物的差異劃定內(nèi)表型。內(nèi)表型是相較于臨床表型和基因型的一個(gè)概念,指由各種檢測(cè)方法獲得的與疾病發(fā)生、進(jìn)展、預(yù)后等相關(guān)的生物標(biāo)志物組成的集合。根據(jù)疾病潛在的分子機(jī)制識(shí)別患者的內(nèi)表型,將有利于疾病的分子診斷,并能滿(mǎn)足靶向治療的需求。

3.2客觀(guān)評(píng)價(jià)病情 目前評(píng)價(jià)AD患者病情缺乏金標(biāo)準(zhǔn)。生物標(biāo)志物具有精準(zhǔn)、量化、客觀(guān)的特點(diǎn),避免了傳統(tǒng)方法的耗時(shí)耗力、調(diào)查偏倚、安慰劑效應(yīng)等問(wèn)題,在臨床研究中能增加可比性,促進(jìn)循證醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

3.3滿(mǎn)足未來(lái)醫(yī)學(xué)的發(fā)展 將大組學(xué)數(shù)據(jù)和計(jì)算機(jī)模型相結(jié)合的人工智能(AI)在未來(lái)醫(yī)學(xué)中有著廣闊的應(yīng)用前景,尤其是在皮膚病學(xué)領(lǐng)域[45],醫(yī)學(xué)研究中的各種生物標(biāo)志物將會(huì)是AI進(jìn)行深度學(xué)習(xí)的養(yǎng)料。

4 總結(jié)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,目前已經(jīng)能在少量樣本中鑒別出大量客觀(guān)、精準(zhǔn)、可量化的生物標(biāo)志物。文中總結(jié)的生物標(biāo)志物大多還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段,但它們?cè)贏D患者的診斷與分類(lèi)、制定個(gè)性化治療方案、增加臨床研究的可比性等方面具有巨大潛力。希望未來(lái)AD相關(guān)生物標(biāo)志物領(lǐng)域的探索能在大組學(xué)數(shù)據(jù)整合、計(jì)算機(jī)模型構(gòu)建、大隊(duì)列臨床研究驗(yàn)證等方向上取得突破。