炎癥性腸病非侵入生物標志物的研究進展

胡 帥，謝 軍

（1. 贛南醫(yī)科大學第一臨床醫(yī)學院；2. 贛南醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，江西 贛州 341000）

眾所周知，炎癥性腸?。↖nflammatory bowel disease，IBD）是一種慢性非特異性炎性腸道疾病，主要分為克羅恩?。–rohn's disease，CD）和潰瘍性結腸炎（Ulcerative colitis，UC）2 種類型［1］。目前，IBD 病因尚不明確，但廣泛認為它是遺傳易感個體中環(huán)境因素、微生物、感染及免疫反應等多重因素交互作用的結果［2-3］。在臨床治療方面，IBD 治療目標是誘導和維持疾病的緩解，實現(xiàn)黏膜的愈合，進而改善患者的生活質量。因此，對IBD 患者治療效果的準確評估對于制定和優(yōu)化治療策略至關重要。目前尚無單一“金標準”可評估IBD 患者的治療效果；治療效果的判斷通常需要綜合疾病活動指數(shù)、內(nèi)鏡以及病理學檢查等多種指標［4］。近年來，無創(chuàng)檢測的研究及開發(fā)為評估IBD患者的疾病狀態(tài)和治療效果提供了可重復量化的手段。探索新型的無創(chuàng)性生物標志物對于臨床中評估治療效果、減少藥物不良反應、優(yōu)化個性化治療策略，以及早期識別IBD 疾病活動和緩解狀態(tài)具有重要意義［5］。本文對IBD 無創(chuàng)性非侵入性生物標志物的最新研究進展進行綜述。

1 血液生物標志物

1.1 富亮氨酸α-2 糖蛋白富亮氨酸α-2 糖蛋白（Leucine-rich alpha-2 glycoprotein，LRG）是一種富含亮氨酸重復結構域的微量蛋白，最初由HAUPT H等［6］于1977年在人類血清中識別。隨后，TAKAHASHI N等［7］在1985 年對LRG 的結構進行了完善，發(fā)現(xiàn)其由1 個半乳糖胺基團、1 條多肽鏈和4 個葡萄糖胺寡糖組成。LRG 的來源及功能目前尚不明確，但TAKAHASHI N 等［7］研究表明，LRG 對中性粒細胞分化具有特異性，早期粒細胞分化的細胞因子，如TNF-α、IL-22、IL-1β 和IL-6 可刺激并誘導LRG 產(chǎn)生。進一步研究表明，在炎癥反應中，LRG 扮演著重要角色。SHIRAI R 等［8］發(fā)現(xiàn)，IL-6與TNF-α在UC患者中可協(xié)同促進LRG 表達。LRG 還可以通過影響TGF-β 信號通路，參與炎癥介質的表達，進而促進腸道炎癥的發(fā)展。近期研究進展表明，在諸如系統(tǒng)性紅斑狼瘡、風濕性關節(jié)炎、炎癥性腸病及惡性腫瘤等疾病中，LRG 水平呈現(xiàn)上升趨勢。SHINZAKI S 等［9］進行的一項納入129 例UC 患者的研究中，發(fā)現(xiàn)UC 患者血清LRG 濃度較健康對照組明顯升高，且活動期UC 患者血清LRG 水平顯著高于緩解期患者。SHIRAI R 等［8］研究發(fā)現(xiàn)，當UC患者接受生物制劑治療后，若LRG水平降低超過30%，這些患者的疾病通常不會有明顯的進展，這揭示LRG 作為一種潛在的監(jiān)測生物標志物，可能具有替代內(nèi)鏡預測UC疾病活動和復發(fā)的診斷價值。

1.2 中性粒細胞與淋巴細胞比值中性粒細胞（Neutrophils，NEU）是與腸道慢性炎癥相關的免疫效應細胞，而淋巴細胞則是傳統(tǒng)炎性標志物。中性粒細胞作為最先到達IBD 炎癥位置的免疫介質，引起細胞炎癥和組織損傷。研究表明，中性粒細胞在IBD 的病理生理中有2 種不同的功能：其一，黏膜損傷時初期中性粒細胞聚集，另一方面， NEU 產(chǎn)生的抗炎因子既能夠維持腸道的內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，也能夠保護腸道黏膜免受微生物損害［10］。越來越多的證據(jù)表明，中性粒細胞與淋巴細胞比值（Neutrophil-tolymphocyte ratio，NLR）是機體炎癥反應的有用標志物［11］。近年來有相關研究表明外周血NLR 與IBD疾病活動存在相關性。FU W 等［10］進行了一項薈萃分析，包括2 185 例IBD 患者和993 例健康人群對照。在這項研究中，發(fā)現(xiàn)與健康對照組相比，IBD 患者的血液NLR 顯著增加，更重要的是，活動性IBD患者表現(xiàn)出比緩解期患者更高的NLR，這表明NLR可以作為預測IBD活性的有價值的生物標志物。

1.3 血清總膽紅素傳統(tǒng)上，血清總膽紅素（Total bilirubin，TBIL）被認為是血紅素（Hb）降解的最終產(chǎn)物，并且在高濃度下具有細胞毒性。研究證明這種鐵卟啉的代謝物在生理濃度下具有抗氧化和抗炎作用［12］。在潰瘍性結腸炎的動物模型中，血清非結合膽紅素（通過腹腔內(nèi)注射給藥）對葡聚糖硫酸鈉誘導的小鼠結腸炎具有保護作用，其機制是通過減少白細胞浸潤和維護氧化還原穩(wěn)態(tài)，這一研究結論為潰瘍性結腸炎的治療提供了新的思路和方法［13］。SCHIEFFER K M 等［14］進行了一項回顧性病例對照研究，發(fā)現(xiàn)UC患者的TBIL水平低于健康對照組，同時LENí?EK M 等［15］發(fā)現(xiàn)克羅恩病患者的TBIL 水平也較低，并確定這可能是由于炎癥介導的氧化應激增加，而非遺傳易感性。一種可能是腸道炎癥和免疫反應的增加也可導致血清Hb 水平降低，從而導致具有嚴重疾病活動的IBD 患者的TBIL 水平降低。但也有學者指出部分UC患者血清Tbil水平偏高，因此仍需要更多的數(shù)據(jù)支持。

1.4 中性粒細胞與白蛋白比值中性粒細胞與白蛋白（Albumin，ALB）比值（Neutrophil percentage-toalbumin ratio，NAR），這是一個新發(fā)現(xiàn)的指示全身炎癥的指標，是結合血細胞計數(shù)和血清生化指標的信息參數(shù)的指標，已被用于炎癥評估、血管疾病和癌癥［16-17］。有充分的證據(jù)表明，IBD 患者的血清ALB水平較低，且低蛋白血癥可能會降低生物制劑的治療效果［18］，雖然ALB也可能是IBD的敏感標志物，但ZHOU Z 等［19］的一項隨機對照研究表明，與健康對照組對比，CD 患者的NAR 顯著增加，且NAR 與CD活性和炎癥負荷呈顯著正相關。同時NAR 和單獨使用NEU 或ALB 的ROC 曲線下面積分別為0.85、0.78 和0.79，說明NAR 比單獨使用NEU 或ALB 的診斷效能更高，表明NAR 可能是克羅恩病診斷的有用生物標志物。

1.5 微核糖核酸微核糖核酸（miRNA）是一種單鏈非編碼RNA，是17～25 個核苷酸小RNA 之一［20］。在各器官中都有廣泛表達，它上調(diào)UC 的免疫應答，并參與UC 向結直腸腫瘤的進展［21］。據(jù)報道，miRNAs 可作為診斷和監(jiān)測UC 的有效生物標志物；例如，miR-21和miR-29a在活動期UC患者中的表達顯著高于IBD 患者和非IBD 患者，其特異性分別為92%和100%［22］。此外，循環(huán) miR-375 在UC 患者中的表達高于CD和非IBD患者［23］，證明其作為診斷標志物的可能性。此外，BATRA S K 等［24］指出miRNA對治療反應也有預測的可能。

1.6 細胞因子腫瘤抑制素M 及其受體細胞因子腫瘤抑制素M（Oncostatin M， OSM）是一種生長調(diào)節(jié)劑，可抑制多種腫瘤細胞的生長。它調(diào)節(jié)細胞因子的產(chǎn)生，包括內(nèi)皮細胞衍生的白細胞介素6（Interleukin-6，IL-6）、粒細胞集落刺激因子和粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子［25-26］。與健康對照組相比，IBD 患者在炎癥腸道組織中表達更高水平的OSM 細胞因子及其受體（OSM receptor，OSMR），且OSM 水平與組織學嚴重程度呈正相關。有報道，OSM 可以預測抗腫瘤壞死因子α 抗體的療效，治療前血漿OSM 水平低的患者在使用英夫利昔單抗治療后1 年的臨床緩解率顯著高于治療前［27］，而血漿OSM水平高的患者抗腫瘤壞死因子α抗體的失應答率更高。此外，在動物模型中，治療耐受的OSM 缺失IBD 小鼠的炎癥反應和結腸炎相比野生型更少。OSM 基因缺失或藥理學阻斷作用可顯著減緩結腸炎的進程［28-30］。因此，OSM 有可能作為診斷和預測療效的候選生物標志物。

1.7 抗整合素αvβ6 抗體整合素全稱為細胞黏附分子的二聚體細胞表面蛋白，包括α 鏈和β 鏈，存在24 種鏈組合［31］。 αvβ6 蛋白是其中一種受體，它構成維持組織結構的細胞外基質網(wǎng)絡，在上皮細胞中表達，并參與維持上皮屏障的功能［32］?？拐纤卅羦β6 抗體被認為是一種抗上皮細胞黏附分子的自身抗體。抗整合素αvβ6抗體在UC患者中的陽性率極高，為92.0%，而健康人為5.2%。診斷UC的敏感性為92.0%，特異性為94.8%。此外， αvβ6 抗體滴度與Mayo評分呈正相關［33］。因此，它有望被作為監(jiān)測IBD活動的標志物。

1.8 C 反應蛋白與白蛋白比值（CAR）C 反應蛋白（C-reactive protein，CRP）是一種與肺炎鏈球菌的C 多糖發(fā)生反應的急性期蛋白。它在肝臟中由IL-6刺激產(chǎn)生，在體內(nèi)隨著炎癥而增加，通常用于炎癥性疾病的評估［34］。目前有研究表明CRP水平與IBD患者之間存在相關性，在使用抗腫瘤壞死因子-α 抗體或維得珠單抗的幾項隨機對照試驗中， CRP 水平降低與短中期預后較好相關［35-36］。然而，基線水平的CRP 值是否能預測治療反應仍存在爭議。血白蛋白濃度通常是反映機體的營養(yǎng)指標，低白蛋白水平說明營養(yǎng)不良。KHAN N等［37］指出，疾病診斷時低水平的白蛋白可以預測UC的臨床病程。CHEN Y H等［34］在對275 例UC 和601 例CD 患者進行的隨機對照研究中發(fā)現(xiàn)CAR 與IBD 免疫系統(tǒng)疾病活動之間存在非常密切的相關性。確定UC 中具備生物活性的CAR 比例的最合適臨界狀態(tài)為0.18，靈敏度高達67.8%，特異度為86.7%。LIU A 等［38］在IBD 生物活性基本指標研究內(nèi)容中也證實，CAR 可用于鑒定大多數(shù)IBD患者免疫系統(tǒng)疾病的生物活性。CAR水平提高表明IBD 活動可能提高。評估UC 生物活性可能比CD 更具價值。因此從某種角度看來，這對于判斷IBD的活動性和預后不可或缺。

2 糞便生物標志物

2.1 糞便鈣衛(wèi)蛋白鈣衛(wèi)蛋白是一種鈣結合S100蛋白家族A8/A9復合物，在腸上皮細胞的細胞質、粒細胞和單核細胞中含量最高［39］。糞便鈣衛(wèi)蛋白（Fecal Calprotectin，F(xiàn)CP）是指檢測糞便中鈣衛(wèi)蛋白的水平，在機體炎癥時，炎癥細胞可以滲透到腸黏膜使其受損，并釋放出鈣衛(wèi)蛋白，最后與糞便相混合［40］。由于檢測針對的是糞便成分，故不易受全身炎癥的影響，因此FCP 在評估腸道炎癥時具有較高的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 糞便免疫化學檢測糞便免疫化學檢測（Fecal immunochemical test，F(xiàn)IT）是通過一種特異性的抗人血紅蛋白抗體檢測糞便中所含血紅蛋白濃度的方法，目前被用來篩查結直腸癌。與傳統(tǒng)的糞便潛血試驗相比，F(xiàn)IT 具有靈敏度、特異性高的優(yōu)勢，因此在傳統(tǒng)的愈創(chuàng)木脂法中，用于檢測糞便中潛血的方法是基于對過氧化物酶活性的間接測量。由于許多食物含有能催化反應的非血紅蛋白過氧化物酶成分，這種方法可能導致假陽性結果。雖然FIT 在結直腸癌的篩查中顯示出較高的排陰效能，但其在識別癌前病變或早期的異型增生方面的能力相對較弱，如SHAUKAT A 等［41］發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)IT 識別結直腸癌敏感性為74%，但其識別高級腺瘤病變時敏感性僅為24%。因此，在監(jiān)測IBD 患者中的腫瘤風險方面，單依賴FIT 進行評估可能不足以發(fā)現(xiàn)腫瘤癌前病變，常需聯(lián)合其他方法，如結腸鏡檢查等。鑒于FIT 可以直接反映腸道黏膜出血情況，而UC 主要表現(xiàn)為反復結直腸出血，故還被研究者用來評估IBD 患者黏膜炎癥程度。在UC 患者中，腸道炎癥首先表現(xiàn)出黏膜充血水腫，最后黏膜被破壞導致出血。在治療后達到臨床緩解期的患者中，陰性FIT（即沒有檢測到結直腸出血）的發(fā)生更為常見，這通常被視為黏膜愈合的良好指標。而且研究者發(fā)現(xiàn)FIT與FCP聯(lián)合應用時，可以更好地預測IBD的疾病狀態(tài)，進而及時進行臨床決策。

3 體液生物標志物

3.1 前列腺素E-主要尿液代謝物在慢性炎癥過程中，花生四烯酸經(jīng)歷一系列級聯(lián)反應，其中由磷脂酶A2 催化作用，從細胞膜磷脂中釋放出來。隨后，在環(huán)氧合酶和前列腺素E2合成酶的參與下，花生四烯酸轉化為前列腺素E2（Prostaglandin E2，PGE2）。PGE2 作為一種重要的化學介質，具有促進和抑制炎癥的雙重作用。已有研究證實，在黏膜炎癥的情況下，IBD患者的PGE2水平會顯著增加［42］。PGE2主要通過肝臟和腎臟代謝，然后從尿液中排出。其主要成分是前列腺素E-主要尿液代謝物（Prostaglandin E-major urinary metabolite，PGE-MUM）。研究發(fā)現(xiàn)，作為炎癥標志物的PGE-MUM 在多種疾病中的水平有所不同。在UC 患者中，PGE-MUM 的水平呈現(xiàn)上升趨勢［43］。進一步研究表明，高水平的PGE-MUM可能與某些慢性腸病有關，這些疾病可能由前列腺素E2 轉運蛋白的遺傳異常引起［44-45］。此外，PGE-MUM水平的上升不僅限于腸道疾病，間質性肺炎患者中PGE-MUM 水平升高也支持了這一標志物在不同炎癥條件下的普遍相關性［44］。ARAI Y等［43］研究中，發(fā)現(xiàn)PGE-MUM 水平與Mayo 內(nèi)鏡評分（Mayo endoscopic score，MES）之間存在密切的關聯(lián)，這一發(fā)現(xiàn)對于評估疾病活性具有重要意義。具體來說，當MES＜1 時，PGE-MUM 對疾病活動的診斷效能高達0.98，高于CRP的0.96。這表明在輕微疾病活動的情況下，PGE-MUM 是一個更為敏感的指標。進一步分析，當MES=0 時，PGE-MUM 的AUC 值為0.90，而CRP的AUC值為0.77。這一結果再次證實了PGE-MUM 在診斷疾病活動方面，特別是在輕度活動時，相較于CRP 具有更高的準確性和敏感性。此外，PGE-MUM 還可以用于評估內(nèi)鏡下緩解、組織學緩解和完全內(nèi)鏡下黏膜愈合（Mucosal healing，MH）。即便在臨床緩解的患者中，PGE-MUM 也顯示出其在評估上的有效性［45］。PGE-MUM 的診斷能力，在內(nèi)鏡緩解、組織學緩解以及MH 方面，與FCP 和FIT 相媲美。然而PGE-MUM 值在UC 各表型之間差異無統(tǒng)計學意義。研究還指出，隨著IBD 患者疾病嚴重程度的加劇，PGE-MUM 水平亦相應升高［46］。關于PGE-MUM 預測疾病復發(fā)方面，有研究表明，在緩解期的患者，如果在特定時間點檢測出較高的PGE-MUM 水平，這些患者后續(xù)出現(xiàn)疾病復發(fā)的風險顯著增加，這項發(fā)現(xiàn)強調(diào)了PGE-MUM 在監(jiān)測疾病活動及預測未來疾病走向方面的潛在價值［47］。因此，它有望成為監(jiān)測IBD 疾病活動的標志物，但仍需大型的前瞻性研究來佐證。

4 總結

綜上所述，IBD 是一類病因未明、可反復發(fā)作、難治的慢性腸道炎癥性疾病，其特征為臨床表現(xiàn)多樣，疾病進展多元化和治療棘手。鑒別IBD 和非IBD 需要依靠多次結腸鏡檢查、病理學和影像學結果，患者依從性差，耗時及經(jīng)濟花費高。無創(chuàng)性生物標志物的檢測對協(xié)助診斷和鑒別診斷、評估疾病進展、疾病類型、預測并發(fā)癥和預后轉歸等具有重要作用。目前已有標志物當中，C 反應蛋白及血沉使用最為普遍，但其敏感性與特異性還不高，臨床價值受到限制。其余新近發(fā)現(xiàn)標志物大多主要是對CD 臨床行為進行診斷與預測，而應用于UC 研究的生物標志物很少。這些新型標志物在臨床上是否實用，檢測方法是否穩(wěn)定及成本等問題都需要進一步驗證與判定，以最終服務于臨床。但對IBD 發(fā)病機制進行深入的研究，尋找新標志物，使其能廣泛應用于臨床，仍然是未來繼續(xù)努力的方向。