糞便生物標(biāo)志物在炎癥性腸病中的應(yīng)用

葉院寧，汪芳裕

南方醫(yī)科大學(xué)金陵醫(yī)院(南京軍區(qū)南京總醫(yī)院)消化內(nèi)科，江蘇 南京210002

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種病因不清的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)和克羅恩病(Crohn’s disease，CD)。IBD 在西方國家較為常見，但近年來我國IBD 發(fā)病率也逐年上升。IBD 的病因和發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，目前認(rèn)為是包括遺傳、感染、環(huán)境和免疫等多因素相互作用的結(jié)果。IBD 臨床表現(xiàn)為反復(fù)腹痛、腹瀉、黏液膿血便，病程中會(huì)出現(xiàn)各種腸內(nèi)外表現(xiàn)，甚至發(fā)生癌變，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量和身體健康。IBD 的診斷及活動(dòng)性評(píng)估主要根據(jù)臨床癥狀、影像學(xué)、內(nèi)鏡檢查和組織病理學(xué)檢查等，其中內(nèi)鏡和組織病理學(xué)檢查為金標(biāo)準(zhǔn)，但因其具有侵入性、費(fèi)時(shí)、需腸道準(zhǔn)備及可能產(chǎn)生相關(guān)并發(fā)癥，且對(duì)處于緩解期的患者容易漏檢，因此一些非侵入性、簡便、價(jià)廉且能夠準(zhǔn)確反映IBD 腸道炎癥活動(dòng)性的標(biāo)志物能夠替代內(nèi)鏡檢查對(duì)IBD 患者進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測。臨床上血液生物指標(biāo)如C 反應(yīng)蛋白(CRP)、血沉(ESR)、白細(xì)胞計(jì)數(shù)、血小板計(jì)數(shù)、白蛋白等雖然可以評(píng)價(jià)IBD活動(dòng)性，但缺乏特異性，在其他非IBD 患者中也會(huì)明顯升高，而糞便標(biāo)志物因其與腸道黏膜直接接觸，在反應(yīng)腸道黏膜炎癥方面可能更為準(zhǔn)確和靈敏［1］。IBD 糞便生物標(biāo)志物主要包括糞便鈣衛(wèi)蛋白(fecal calprotectin，F(xiàn)C)、糞便乳鐵蛋白(fecal clactoferrin，F(xiàn)AL)、S100A12、丙酮酸激酶M2 型(M2-PK)、基質(zhì)金屬蛋白酶、新喋呤、IL-1、IL-6、IL-8 及TNF-α 等。本文就糞便生物標(biāo)志物在IBD 中的應(yīng)用作一概述。

1 幾種糞便標(biāo)志物的生物學(xué)特性

1.1 鈣衛(wèi)蛋白(calprotectin) 糞便鈣衛(wèi)蛋白(fecal calprotectin，F(xiàn)C)是一種分子質(zhì)量為36 KD 的鈣和鋅結(jié)合蛋白，占中性粒細(xì)胞胞質(zhì)蛋白60%。FC 具有多種功能，主要包括抗細(xì)菌和真菌活性，抑制金屬蛋白酶，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞生長，增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的侵襲性，在感染和炎癥反應(yīng)過程中保護(hù)細(xì)胞內(nèi)外環(huán)境的穩(wěn)定，誘導(dǎo)自體吞噬和細(xì)胞凋亡，以及調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)等作用［2］。FC 濃度是血漿中的6 倍，且FC 具有抗細(xì)菌降解作用，均勻分布在糞便中，在室溫下可以保持穩(wěn)定長達(dá)1 周，在臨床上得到廣泛應(yīng)用。FC 可以通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)定量檢測，研究證實(shí)FC 與IBD 內(nèi)鏡下評(píng)分具有很好的相關(guān)性［3］。

1.2 乳鐵蛋白(Lactoferrin，LF) LF 的分子質(zhì)量為80 KD，是一種與鐵結(jié)合的糖蛋白，是轉(zhuǎn)鐵蛋白家族中的一員，具有廣譜抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化、抑制腫瘤和調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)等作用［1］。LF 主要儲(chǔ)存在中性粒細(xì)胞和腸道內(nèi)皮細(xì)胞中，在細(xì)胞凋亡時(shí)釋放。LF具有抗蛋白質(zhì)水解作用，且不受多次凍存的影響，但是在常溫下沒有FC 穩(wěn)定。研究證實(shí)FAL 水平與IBD 內(nèi)鏡下評(píng)分及臨床指數(shù)等具有較好的相關(guān)性［4］。

1.3 S100A12 S100A12 作為S100 蛋白家族的另一種巨噬細(xì)胞胞漿蛋白，與FC 一樣，在腸道黏膜炎癥時(shí)促進(jìn)白細(xì)胞聚集方面具有重要作用。S100A12 能夠均勻地分布在糞便中，且在室溫下可保持穩(wěn)定長達(dá)7 d，也被證實(shí)可以作為IBD 的生物標(biāo)志物［5］。Kaiser 等［6］發(fā)現(xiàn)S100A12 可以從功能性腸病和健康人群中鑒別出IBD 患者，其鑒別診斷的敏感性為81% ～90%，特異性為100%。盡管S100A12 具有較好的穩(wěn)定性和相對(duì)高的敏感性和特異性，但在臨床上并未得到廣泛應(yīng)用，可能原因是它與被廣泛認(rèn)可的FC 相比并沒有顯示其優(yōu)越性［1］。

1. 4 基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP) MMP 是由腸道黏膜中性粒細(xì)胞釋放的一種蛋白酶，在活動(dòng)性UC 患者的結(jié)腸活檢組織中發(fā)現(xiàn)MMP-9 是明顯升高的［7］。Annahazi 等［8］研究發(fā)現(xiàn)，糞便MMP-9 可以從功能性腸病和健康人群中鑒別出UC患者，當(dāng)MMP 臨界值為0.245 ng/ml 時(shí)，其鑒別診斷UC 的敏感性和特異性分別為85.1%和99.9%。研究還發(fā)現(xiàn)糞便MMP 水平在UC 和CD 之間存在顯著性差異，其在CD 的應(yīng)用有待進(jìn)一步研究。

1.5 M2-PK M2-PK 是參與糖酵解途徑的關(guān)鍵酶-丙酮酸激酶的異二聚體，在快速分裂細(xì)胞中表達(dá)。起初是被作為結(jié)直腸癌細(xì)胞快速更新的一種標(biāo)志物被認(rèn)識(shí)，由于IBD 患者腸道細(xì)胞也存在快速更新和分裂現(xiàn)象，故糞便M2-PK 是IBD 的一個(gè)潛在的生物標(biāo)志物。研究發(fā)現(xiàn)糞便M2-PK 在IBD 患者中明顯升高，其診斷IBD 的敏感性和特異性分別為73%和74%，且糞便M2-PK 能夠準(zhǔn)確地鑒別IBD 患者的活動(dòng)性［9］，但是由于M2-PK 極不穩(wěn)定性，使得臨床上M2-PK 檢測比較困難，從而限制了其在IBD 中的應(yīng)用。

1.6 新喋呤(neopterin，NP) NP 的分子質(zhì)量為253.2，是人體體液中最重要的一種喋啶類物質(zhì)，是體內(nèi)鳥苷酸代謝、四氫生物喋呤生物合成過程中的一種中間代謝產(chǎn)物。NP 可作為多種遞質(zhì)酶如苯丙氨酸酶、酪氨酸酶、色氨酸酶等羥化過程的輔助因子，主要由活化的T淋巴細(xì)胞分泌的γ-IFN 刺激單核-巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，是反映機(jī)體細(xì)胞介導(dǎo)免疫激活的一個(gè)早期敏感指標(biāo)［10］。其穩(wěn)定性好，在體液中容易檢測。IBD 患者存在免疫系統(tǒng)的異常激活，研究發(fā)現(xiàn)NP 能夠反映IBD 患者的疾病活動(dòng)狀態(tài)［11］。糞便NP 也可以通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)方法進(jìn)行定量檢測，且能夠準(zhǔn)確地反映IBD 患者的疾病活動(dòng)情況，其在預(yù)測IBD 患者內(nèi)鏡下疾病活動(dòng)中的作用與FC 一樣準(zhǔn)確［12］。

1.7 其他標(biāo)志物 炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子和趨化因子如IL-1、IL-6、IL-8 及TNF-α 等，因其在觸發(fā)和介導(dǎo)炎癥過程中具有重要作用，有望成為IBD 患者的潛在生物標(biāo)志物，但由于這些因子十分不穩(wěn)定，從而限制了在IBD 中的應(yīng)用［2］。其他的中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞和相關(guān)的炎癥介質(zhì)如多形彈性蛋白酶、髓過氧化物酶和嗜酸性蛋白X，也可以作為IBD 潛在的生物標(biāo)志物，但是，由于這些物質(zhì)的半衰期較短且缺乏臨床有效證據(jù)，因而在臨床上并未得到廣泛運(yùn)用［13］。

2 糞便標(biāo)志物在IBD 的診斷及管理中的臨床應(yīng)用

2.1 鑒別IBD 與功能性腸病 IBD 患者特別是CD患者，臨床癥狀有時(shí)與腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)患者十分相似，Berrill 等［14］研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)IBD 臨床指數(shù)定義為處于臨床緩解的IBD 患者，按羅馬Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，約31%的患者具有IBS 相關(guān)癥狀，因此兩者鑒別有時(shí)比較困難。IBD 與功能性腸病患者的鑒別主要依靠內(nèi)鏡及組織病理學(xué)檢查，然而內(nèi)鏡檢查具有侵入性、費(fèi)時(shí)、花費(fèi)高的特點(diǎn)，且需要進(jìn)行腸道準(zhǔn)備，因此臨床上一種或多種可靠的、簡便的、非侵入性的標(biāo)志物往往能夠減少不必要的內(nèi)鏡檢查。功能性腸病患者無腸道炎癥細(xì)胞浸潤，而IBD 患者腸道黏膜存在程度不等的中性粒細(xì)胞浸潤，故FC 和LF 可用于鑒別IBD 與功能性腸病。研究證實(shí)，F(xiàn)C 和LF 能夠準(zhǔn)確地鑒別IBD 與IBS［15］。一項(xiàng)納入6 個(gè)成人研究(670 人)和7 個(gè)兒童研究(371 人)的薈萃分析研究［16］，發(fā)現(xiàn)FC 能夠準(zhǔn)確鑒別IBD 與IBS，其診斷成人IBD 和IBS 的敏感性和特異性分別為93% (95%CI:0.85 ～0.97)和96%(95%CI:0.79 ～0.99)，在兒科患者中其敏感性和特異性分別為92%和76%。糞便LF在鑒別兩者中同樣具有重要作用，研究發(fā)現(xiàn)糞便LF鑒別IBD 與IBS 的敏感性和特異性分別為86% ～92%和77% ～100%［17］。

2.2 評(píng)價(jià)IBD 治療效果 糞便標(biāo)志物在評(píng)價(jià)IBD 的治療效果中具有很重要的應(yīng)用，近年來隨著生物制劑在IBD 患者中的廣泛應(yīng)用，大量研究報(bào)道了糞便標(biāo)志物在評(píng)價(jià)抗TNF 的生物制劑在IBD 患者的治療效果中的應(yīng)用。一項(xiàng)來自芬蘭的研究［18］，分別比較了內(nèi)鏡、FC 和LF 在評(píng)價(jià)15 例CD 患者使用抗TNF 制劑治療前和治療后3 個(gè)月的情況，其中80%的患者治療有效，CD 內(nèi)鏡下嚴(yán)重指數(shù)評(píng)分(CDEIS)中位數(shù)由13.0降到4. 8(P ＜0. 002)，CD 疾病活動(dòng)指數(shù)(CDAI)從158 降到68(P ＜0. 005)，F(xiàn)C 由1 173 μg/g 降到130 μg/g(P = 0. 001)，糞便LF 由105 μg/g 降到2.7 μg/g(P=0.001)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)治療前后FC 和LF 下降水平與CDEIS 和CDAI 下降水平是平行的。FC 和LF 在獲得臨床緩解的IBD 患者中處于正常水平，當(dāng)治療無應(yīng)答時(shí)，F(xiàn)C 與LF 高于正常值。另一項(xiàng)納入644例使用抗TNF 制劑治療的IBD 患者的研究［19］，發(fā)現(xiàn)內(nèi)鏡下疾病活動(dòng)指數(shù)與FC 有較好的相關(guān)性，且其相關(guān)性高于臨床指數(shù)，臨床指數(shù)及CRP 均不能有效證實(shí)IBD 患者是否處于緩解狀態(tài)，F(xiàn)C(臨界值為94 μg/g)鑒定IBD 患者處于緩解期的敏感性和特異性分別為84%和74%，且FC 與內(nèi)鏡下Mayo 評(píng)分同樣具有較好的相關(guān)性。De Vos 等［20］研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C ＜50 μg/g 或下降80%時(shí)，預(yù)測IBD 患者獲得臨床緩解的敏感性和特異性分別為67%和54%，這可以為臨床醫(yī)生早期評(píng)價(jià)治療效果及是否需要強(qiáng)化劑量或者調(diào)整治療方案提供參考。

2.3 監(jiān)測IBD 患者的活動(dòng)性 在IBD 的臨床實(shí)踐和臨床試驗(yàn)中，許多臨床指數(shù)被用來評(píng)估疾病的活動(dòng)性，而這些臨床指數(shù)大多數(shù)都是基于患者的主觀臨床表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，往往缺乏客觀性。隨著認(rèn)識(shí)的不斷深入，IBD 患者的治療目標(biāo)已經(jīng)由臨床癥狀緩解轉(zhuǎn)向達(dá)到腸道黏膜愈合，因此臨床上能夠準(zhǔn)確評(píng)價(jià)IBD 患者腸道黏膜愈合情況的預(yù)測指標(biāo)將成為主要研究方向。臨床上使用的疾病活動(dòng)性評(píng)價(jià)指數(shù)如CD 活動(dòng)指數(shù)(CDAI)，在很大程度上依賴于患者的主觀參數(shù)，并且與腸道黏膜炎癥的相關(guān)性也較差［21］。Lahiff 等［22］研究發(fā)現(xiàn)IBS 患者的CDAI 評(píng)分竟然高于CD 患者的CDAI 評(píng)分，這使人們對(duì)CDAI 的準(zhǔn)確性提出了質(zhì)疑。大量研究證實(shí)FC 或LF 在診斷IBD 及反映炎癥活動(dòng)性方面均優(yōu)于其他炎癥指標(biāo)，如血清CRP、ESR 及臨床指數(shù)等，且與IBD 內(nèi)鏡下評(píng)分具有較好的相關(guān)性［23］。腸道黏膜愈合的評(píng)估往往需要重復(fù)的內(nèi)鏡檢查，而糞便標(biāo)志物檢測因其具有非侵入性、快速、簡便、價(jià)廉等特點(diǎn)，有望成為內(nèi)鏡評(píng)價(jià)腸道黏膜愈合的替代指標(biāo)，然而臨床上關(guān)于糞便標(biāo)志物預(yù)測腸道黏膜愈合的臨床隨機(jī)對(duì)照研究較少，有待進(jìn)一步研究。

2.4 預(yù)測疾病復(fù)發(fā) 臨床上有許多研究都證實(shí)了FC能夠較好地預(yù)測處于臨床緩解期的IBD 患者疾病復(fù)發(fā)情況，且其預(yù)測IBD 患者疾病復(fù)發(fā)的能力要高于其他指標(biāo)如CRP、ESR 等［24］。De Vos 等［25］等研究發(fā)現(xiàn)，在預(yù)測IBD 患者疾病復(fù)發(fā)時(shí)，F(xiàn)C 與內(nèi)鏡下疾病活動(dòng)指數(shù)的相關(guān)性高于血清CRP(曲線下面積分別為0.85 vs 0.58，P ＜0.015)。一項(xiàng)薈萃分析研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C 在預(yù)測處于臨床緩解期的IBD 患者在病程的12 個(gè)月內(nèi)疾病復(fù)發(fā)的敏感性為78%，特異性為73%［26］。在CD 患者隊(duì)列研究中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C 似乎能夠更準(zhǔn)確預(yù)測回結(jié)腸型和結(jié)腸型CD 患者的復(fù)發(fā)情況。在IBD 患者臨床管理的各種策略中，F(xiàn)C 檢測費(fèi)用最少，而且能夠達(dá)到同樣的臨床效果［27］。

2.5 預(yù)測疾病部位 多數(shù)研究發(fā)現(xiàn)FC 在成人或兒童UC 患者和CD 患者之間并無顯著差異性［28］。在CD 患者中，無論是累及小腸還是結(jié)腸部位，F(xiàn)C 都是活動(dòng)性炎癥的可靠預(yù)測指標(biāo)。在小腸受累的患者中，F(xiàn)C與內(nèi)鏡和影像學(xué)表現(xiàn)的相關(guān)性臨床報(bào)道不一。研究發(fā)現(xiàn)FC 能夠準(zhǔn)確預(yù)測小腸異常影像學(xué)信號(hào)［29］，當(dāng)FC取臨界值為61 μg/g 時(shí)，其預(yù)測小腸存在異常影像學(xué)的特異性為100%，敏感性為91%。在一項(xiàng)關(guān)于住院CD 患者的臨床研究中，小腸磁共振(MRE)證實(shí)了FC與小腸腸壁炎癥浸潤深度具有相關(guān)性［30］。Jensen等［31］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)腸CD 患者與小腸CD 患者的FC 濃度比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(890 μg/g vs 830 μg/g，P=1.0)，而在另一項(xiàng)研究則發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)C 與內(nèi)鏡下評(píng)分或炎癥程度的相關(guān)性在結(jié)腸CD 患者中高于回腸CD 患者，LF 也是相似的結(jié)果［32］。FC、LF 是否能夠準(zhǔn)確預(yù)測疾病累及范圍及浸潤深度有待進(jìn)一步研究。

2.6 預(yù)測結(jié)腸切除手術(shù) 國外研究發(fā)現(xiàn)IBD 患者入院時(shí)FC 水平越高，其在后續(xù)病程中需要接受手術(shù)治療的風(fēng)險(xiǎn)也隨之升高。一項(xiàng)納入90 例急性重度UC的住院患者研究發(fā)現(xiàn)［33］，入院時(shí)FC ＞1 900 μg/g，Kaplan-Meier 分析發(fā)現(xiàn)約87%的UC 患者在接下來13 個(gè)月的病程中需要接受結(jié)腸切除術(shù)治療，曲線下面積為0.65(P ＜0.05)。

2.7 預(yù)測IBD 術(shù)后復(fù)發(fā) FC 和LF 同樣也被用于研究作為預(yù)測初發(fā)型IBD 患者術(shù)后疾病復(fù)發(fā)的潛在生物標(biāo)志物，F(xiàn)C 與LF 在術(shù)后2 個(gè)月內(nèi)基本恢復(fù)正常，術(shù)后FC 與LF 持續(xù)升高可能提示IBD 術(shù)后復(fù)發(fā)［34］，在評(píng)價(jià)IBD 患者術(shù)后復(fù)發(fā)中，F(xiàn)C 和LF 均與疾病內(nèi)鏡下活動(dòng)指數(shù)有較高的相關(guān)性。Lobatón 等［35］觀察29 例接受手術(shù)治療的CD 患者，發(fā)現(xiàn)FC 能準(zhǔn)確夠鑒別術(shù)后未復(fù)發(fā)患者(Rutgeert’s 分?jǐn)?shù)為0 ～1)和復(fù)發(fā)患者(Rutgeert’s 分?jǐn)?shù)為2 ～4)。另一項(xiàng)研究［34］也得出相似結(jié)果，術(shù)后第3 個(gè)月FC 截?cái)嘀禐?00 μg/g 時(shí)，預(yù)測CD 患者術(shù)后復(fù)發(fā)的敏感性和特異性分別為63%和75%。然而這些研究的樣本數(shù)量均較小，仍有待大樣本量的臨床研究來證實(shí)糞便標(biāo)志物在早期預(yù)測IBD患者術(shù)后復(fù)發(fā)中的作用。

3 總結(jié)

糞便生物標(biāo)志物，能夠準(zhǔn)確、快速、簡便地鑒別IBD 與功能性腸病患者，能夠準(zhǔn)確反映IBD 患者疾病活動(dòng)狀態(tài)和治療效果，為臨床醫(yī)生實(shí)時(shí)監(jiān)測病情，以便及時(shí)調(diào)整治療方案。糞便生物標(biāo)志物較準(zhǔn)確反映腸道黏膜的炎癥，且與腸道黏膜愈合的相關(guān)性要高于CRP、ESR 及其他臨床評(píng)價(jià)指數(shù)，近年來在IBD 中得到了廣泛應(yīng)用。然而，目前糞便生物標(biāo)志物在IBD 中的運(yùn)用仍存在一些不足。首先，糞便標(biāo)志物缺乏特異性，當(dāng)IBD 患者合并其他感染性腸道疾病時(shí)，其值往往也會(huì)升高，此時(shí)不能反映疾病真實(shí)情況。其次，糞便生物標(biāo)志物是否能夠準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)IBD 患者腸道黏膜愈合，目前仍缺乏有效的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。我們知道黏膜愈合是IBD 治療的最終目標(biāo)，其評(píng)價(jià)主要方法是內(nèi)鏡及組織學(xué)檢查，但目前關(guān)于評(píng)價(jià)糞便標(biāo)志物與腸道黏膜愈合相關(guān)性的文獻(xiàn)還較少，有待于進(jìn)一步研究。再次，臨床上使用FC、LF 等來監(jiān)測IBD 患者及對(duì)治療效果進(jìn)行評(píng)價(jià)時(shí)，不同的時(shí)間檢測節(jié)點(diǎn)，其反映的情況也不一樣，故最佳的糞便標(biāo)志物檢測時(shí)間成為評(píng)價(jià)的關(guān)鍵，然而以往文獻(xiàn)在FC 檢測時(shí)間節(jié)點(diǎn)的選擇上尚無明確統(tǒng)一意見。最后，糞便標(biāo)志物研究雖多，但是因各個(gè)研究設(shè)定的臨界值不同，其評(píng)價(jià)結(jié)論也不完全一致，到目前為止尚無公論評(píng)價(jià)臨界值。這些問題均有待進(jìn)一步研究，相信隨著對(duì)IBD 發(fā)病機(jī)制的不斷深入研究，糞便標(biāo)志物在IBD 的臨床應(yīng)用中必定會(huì)取得更大的突破。

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