作者：盧潔 謝鑫友 張鈞
炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)是病因不明的慢性腸道炎癥性疾病，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn disease,CD)。除此之外，尚有近5%～15%的IBD患者難以鑒別，被稱為IBD類型待定(inflammatory bowel disease unclassified，IBDU)和未定型結(jié)腸炎(indeterminate colitis，IC)。這些患者中約80%可在后期發(fā)展至UC或CD。IBD診斷缺乏金標(biāo)準(zhǔn)，且病程長(zhǎng)、易反復(fù)發(fā)作，需要長(zhǎng)期維持用藥，治愈十分困難，IBD個(gè)體化或精準(zhǔn)診療是目前IBD臨床管理發(fā)展的新方向。
血清等體液中生物標(biāo)志物具有檢測(cè)方便、無創(chuàng)、重復(fù)性好等特性，生物標(biāo)志物的檢測(cè)將在IBD精準(zhǔn)診療的以下幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮重要作用：(1) IBD的診斷和鑒別診斷；(2)疾病活動(dòng)性、嚴(yán)重程度及并發(fā)癥的判定；(3)治療方案的選擇及治療效果的預(yù)測(cè)。
IBD的發(fā)病與免疫反應(yīng)異常、腸道微生物菌群失調(diào)、遺傳和環(huán)境改變有關(guān)。基于微生物抗原或自身抗原的血清自身抗體，IBD發(fā)病相關(guān)的基因、細(xì)胞因子、調(diào)節(jié)因子等可以用作預(yù)測(cè)病程、并發(fā)癥和對(duì)藥物、手術(shù)反應(yīng)的生物學(xué)指標(biāo)[1]。除了臨床常用的傳統(tǒng)血清學(xué)標(biāo)志物如ANCA、ASCA抗體及糞便鈣衛(wèi)蛋白外，遺傳易感標(biāo)志物、miRNAs、代謝物等新型標(biāo)志物在IBD患者個(gè)體化精準(zhǔn)評(píng)估管理中的應(yīng)用前景、存在的問題和發(fā)展方向也值得加強(qiáng)重視。
一、遺傳易感標(biāo)志物
遺傳易感標(biāo)志物(基因)檢測(cè)可以識(shí)別遺傳缺陷，早期預(yù)測(cè)和發(fā)現(xiàn)炎癥性腸病，指導(dǎo)臨床用藥，尤其在兒童IBD(PIBD)中發(fā)揮重要作用。通過全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)已經(jīng)確定了200多個(gè)IBD易感位點(diǎn)[2,3]，這些位點(diǎn)與IBD疾病發(fā)生的相關(guān)途徑(如先天免疫、自噬和腸道屏障功能等)密切相關(guān)，且部分易感位點(diǎn)已經(jīng)過進(jìn)一步的臨床和實(shí)驗(yàn)證實(shí)。
(一)CD遺傳易感基因
NOD2/CARD15是第一個(gè)發(fā)現(xiàn)的CD易感基因，西方CD人群最常見的突變體Arg702Trp，Gly908Arg和1007fsCins，其編碼的氨基酸在第702、908的點(diǎn)突變以及1007位的移碼突變，使CD發(fā)生的相對(duì)危險(xiǎn)性分別上升14.3、34.1和17.6倍[4]，然而這些突變與亞洲人群的發(fā)病無關(guān)。此外，NOD2基因型被認(rèn)為是CD回腸病變、纖維化狹窄及滲透性病變的獨(dú)立預(yù)測(cè)因子。基于NOD2基因型的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已被用來預(yù)測(cè)CD手術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，以及區(qū)分回腸和結(jié)腸病變[5]。最新報(bào)道的幾種NOD2突變體與亞洲人群CD發(fā)病有關(guān)，主要包括與馬來西亞人群常見的JW1突變，以及中國(guó)和印度人群常見的P268S[6]。其中P268S已被證實(shí)與我國(guó)漢族、壯族、土族等人群的CD易感性有關(guān)。進(jìn)一步的表現(xiàn)型-基因型分析顯示，P268S與我國(guó)CD患者發(fā)病年齡早，回腸受累和狹窄性病變密切相關(guān)[7]。
IL-23途徑組成成分(如IL23R, IL12B, STAB, JAK2和TYK2等)都是IBD常見易感基因。其中IL23受體基因IL23R中的幾種常見突變(Gly149Arg，Val362Ile和Arg381Gln)與CD的易感性明顯相關(guān)，但該相關(guān)性具有種族差異，其中突變體Gly149Arg在漢族人群中最為常見。另外IL-23R基因型與CD纖維化狹窄密切相關(guān)[8]。
近期，Ellinghaus等[9]發(fā)現(xiàn)兩個(gè)易感基因PRDM1和NDP52突變，在CD患者中較為特異。兩者參與機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)即細(xì)胞內(nèi)自噬，從而影響IBD的病理進(jìn)程。此外，ATG16L1也是CD的常見易感基因。ATG16L1中的Thr300Ala突變體(rs2241880)能增加caspase-3介導(dǎo)的ATG16L1降解，促使機(jī)體在長(zhǎng)期凋亡刺激的情況下發(fā)生自噬缺陷[10]。然而該突變與東亞人群的CD無明顯相關(guān)性。在T淋巴細(xì)胞免疫應(yīng)答上，細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4(CTLA-4)發(fā)揮重要作用，其84bp的AT異常重復(fù)直接影響我國(guó)中部地區(qū)漢族人群CD的發(fā)病率[11]。
(二)UC遺傳易感基因
與UC相關(guān)的易感基因，主要包括參與腸道屏障功能的易感基因(如HNF4A，LAMB1，CDH1和GNA12)及人類白細(xì)胞抗原(主要是HLA-II類等位基因)。HLA-DR2與UC密切相關(guān)，UC患者中HLA-DRB1*0103, HLA-B27和HLA-B58等位基因，以及CD患者中HLA-A2,HLA-DR1和HLA-DQw5等位基因分別與腸道外表現(xiàn)相關(guān)[12]。經(jīng)典的HLA基因可解釋3%CD和6%UC中的基因突變。非經(jīng)典的Ⅰ類基因如MIC基因也與UC有關(guān)，其中MICA-A5.1和MICB-CA18及MICB0106與中國(guó)UC的發(fā)病有相關(guān)性[13]。腫瘤壞死因子TNF-308G/A在意大利患者中，與UC和CD顯著相關(guān)，而在我國(guó)人群中，僅與UC發(fā)病的易感性有關(guān)，與CD無關(guān)[14]。另外，Lv等[7]發(fā)現(xiàn)IL23R突變體IL23R-rs11805303和PTPN2突變體PTPN2-rs2542151與我國(guó)漢族人群UC的易感性密切相關(guān)。
(三)IBD遺傳易感基因在療效判斷以及指導(dǎo)用藥方面的作用
通過遺傳易感基因也可指導(dǎo)IBD用藥以及預(yù)測(cè)藥物反應(yīng)。例如，針對(duì)IL23途徑的新型藥物優(yōu)特可諾，以及針對(duì)SMAD7的反義寡核苷酸Mongersen[15]，都展示了良好的治療前景。腫瘤壞死因子(TNF)單克隆抗體英夫利昔(infliximab)常用來治療重癥CD和UC以及CD瘺管患者，發(fā)生IL23R純合突變的IBD患者對(duì)抗TNF治療的反應(yīng)性更好[16]。
硫唑嘌呤(AZA)是炎癥性腸病一線免疫抑制劑，也是維持用藥的主要藥物。小部分患者服用AZA后易并發(fā)胰腺炎，Mirkov等[3]確定了單倍型HLA-DQA1*02：01，HLA-DRB1*07：01與AZA誘導(dǎo)的胰腺炎的相關(guān)性，有利于降低藥物副反應(yīng)。
隨著新一代高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，IBD遺傳易感標(biāo)志物具有非常良好的應(yīng)用前景。如何將現(xiàn)有的遺傳信息轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用是目前面臨的一大挑戰(zhàn)。IBD屬多基因遺傳疾病，極易受環(huán)境因素和種族因素影響，因此現(xiàn)有證據(jù)并不支持基因診斷在臨床的單獨(dú)應(yīng)用。但與臨床指征、血液學(xué)和微生物學(xué)指標(biāo)相結(jié)合，將成為IBD診斷和治療的未來發(fā)展方向。
二、miRNA標(biāo)志物
miRNA是一類長(zhǎng)度為19～23個(gè)核苷酸的單鏈內(nèi)源性小分子RNA，參與多種細(xì)胞生物學(xué)功能如免疫調(diào)節(jié)，細(xì)胞生長(zhǎng)、凋亡，也參與一些疾病的發(fā)生發(fā)展。在UC和CD患者腸活檢組織、血清、外周血和唾液中均發(fā)現(xiàn)有獨(dú)特的miRNA表達(dá)譜(表1)。
表1 IBD患者血清、體液和組織中miRNA表達(dá)變化
(一)miRNA與IBD的診斷和鑒別診斷
Schaefer等[17]報(bào)道了唾液miR-21、miR-31及miR142-3p在UC患者中表達(dá)增高；而miR-26a和miR-101在CD患者中表達(dá)增高，因此可作為IBD的診斷和鑒別診斷。
Duttagupta等[18]抽提外周血單核細(xì)胞、血小板、微泡的miRNA,發(fā)現(xiàn)miR188-5p等7種血小板源的miRNA在UC患者中明顯上調(diào)。Paraskevi等[19]發(fā)現(xiàn)miR-16等6個(gè)miRNAs在UC外周血中表達(dá)升高，miR-16、miR-23a等11個(gè)miRNAs在CD外周血中表達(dá)升高。
Iborra等[20]在UC和CD患者血清中發(fā)現(xiàn)12個(gè)miRNAs普遍升高，而miR-135表達(dá)明顯降低。Zahm等[21]在兒童CD患者血清中鑒定出miR-16、let-7b等11個(gè)特異的miRNA，其CD診斷敏感度可達(dá)70%～83%，特異度可達(dá)75%～100%。
另外，miRNA的表達(dá)有組織特異性，測(cè)定腸活檢組織miRNA的差異表達(dá)，也可用于IBD的診斷和鑒別診斷，還將有助于判定IBD回結(jié)腸受累情況[22,23]。
(二)miRNA與IBD疾病活動(dòng)度的判斷
UC和CD患者中，處于疾病活動(dòng)期、緩解期和復(fù)發(fā)期的miRNA表達(dá)水平明顯不同。Iborra等[20]發(fā)現(xiàn)相對(duì)于非活動(dòng)期患者，活動(dòng)期UC患者的腸黏膜中miR548a3p和miR650明顯升高，而miR196b、miR489和miR630表達(dá)明顯下降；活動(dòng)期CD患者，其腸黏膜miR18a、miR1403p等明顯升高，而miR328、miR422a和miR8555p明顯下降。CD患者血清中miR1885p和miR877表達(dá)增高，而miR18a、miR128等表達(dá)下降。Polytarchou等[24]發(fā)現(xiàn)血清miR-223-3p、miR-4454、miR23a-3p和miR320e水平與UC患者疾病活動(dòng)程度的相關(guān)性甚至優(yōu)于血清CRP。另外多種miRNA如miR-21、miR-31并不是IBD的特異指標(biāo)，但隨著IBD病情加重而逐漸升高，并且可在正常或慢性炎癥組織中準(zhǔn)確的識(shí)別腫瘤發(fā)生[25]。
(三)miRNA在IBD療效判斷及指導(dǎo)用藥方面的作用
miRNA在預(yù)測(cè)IBD治療效果方面展現(xiàn)出巨大潛能，患者糖皮質(zhì)激素治療前后miRNA表達(dá)水平改變明顯。接受英夫利昔單抗誘導(dǎo)治療的患者的血清中，miRNA let-7D和let-7e的miRNA水平分別顯著增加。另外多種miRNAs，如miR-21、miR-146、miR-19b和miR-210等，不僅可被用于診斷，還能預(yù)測(cè)預(yù)后，并且可能是治療的靶點(diǎn)[26]。
miRNA在IBD的診斷的價(jià)值尚需大規(guī)模的臨床驗(yàn)證，研究miRNA在IBD發(fā)病機(jī)制中的作用特別是miRNA如何調(diào)節(jié)免疫平衡，腸道上皮細(xì)胞屏障，自噬抑制將促進(jìn)miRNA對(duì)IBD的診斷、預(yù)后及治療的臨床應(yīng)用潛力。
三、代謝組學(xué)標(biāo)志物
代謝組學(xué)是對(duì)生物樣本中小分子代謝物的研究。已有多項(xiàng)研究報(bào)道，IBD患者和健康對(duì)照組之間，以及在CD和UC之間，代謝物譜有明顯差異，其中包括氨基酸、TCA循環(huán)中間體和脂肪酸以及嘌呤代謝產(chǎn)物，因此這些代謝物有助于UC和CD的鑒別診斷，且氨基酸的代謝和疾病活動(dòng)之間可能存在相關(guān)性[27,28]。
腸道菌群的變化可以改變IBD的代謝物譜，并在尿液中體現(xiàn)，如在IBD的患者中，尿液中馬尿酸的水平顯著下降，低水平的馬尿酸能有效區(qū)分IBD患者和健康人群[29]。因此，尿液中代謝物的測(cè)定有望成為新一代的IBD無創(chuàng)、敏感的生物標(biāo)志物。
呼吸代謝組學(xué)將進(jìn)一步推動(dòng)了代謝組學(xué)在IBD診斷領(lǐng)域研究中的應(yīng)用。Dryahina等[30]發(fā)現(xiàn)，IBD患者呼氣戊烷水平升高，尤其在CD患者中表現(xiàn)更明顯，而NO在UC患者中表現(xiàn)更明顯。
四、問題與展望
IBD診斷和治療面臨諸多難題，未來IBD臨床管理模式趨向于個(gè)體化醫(yī)療，臨床對(duì)實(shí)驗(yàn)室生物標(biāo)記物寄予了很大期望，但現(xiàn)階段的生物標(biāo)志物遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足臨床需要，除了判斷活動(dòng)度的標(biāo)志物外幾乎沒有標(biāo)志物納入到IBD的臨床診療指南中。
1．鑒于我國(guó)IBD人群血清學(xué)標(biāo)志物與西方存在敏感性的差異，提示東西方IBD發(fā)病機(jī)制之間可能存在不同，這提示我們應(yīng)該著眼于揭示中國(guó)疾患者群的發(fā)病機(jī)制以及中國(guó)人群的臨床特點(diǎn)，開發(fā)適應(yīng)本國(guó)人群的IBD標(biāo)志物，服務(wù)于中國(guó)疾病人群的個(gè)體化管理。
2．IBD相關(guān)的免疫學(xué)、微生物、遺傳學(xué)、表觀遺傳學(xué)和代謝組學(xué)的研究有助于新興標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)，如細(xì)胞因子，不同亞型的免疫細(xì)胞等。
3．未來高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，多種生物庫項(xiàng)目的建立將促使IBD信息快速產(chǎn)生和累積，通過大數(shù)據(jù)的分析和處理，可以做到對(duì)個(gè)人電子病歷的實(shí)時(shí)監(jiān)控；新診斷的IBD患者可根據(jù)其遺傳、微生物和免疫譜測(cè)定的綜合分析，針對(duì)性的選擇合適的治療方案，達(dá)到真正的精準(zhǔn)醫(yī)療。
4．IBD生物標(biāo)志物在與臨床表型、治療、預(yù)后關(guān)系方面研究仍有限。我們需要成立了以多學(xué)科協(xié)作為基礎(chǔ)的IBD臨床中心，建立多中心的大規(guī)模、標(biāo)準(zhǔn)化的臨床研究、多種診斷和藥物比較的臨床研究等，提高生物標(biāo)志物對(duì)IBD的診斷與鑒別診斷水平，并在疾病活動(dòng)性、嚴(yán)重程度及并發(fā)癥的判定以及治療效果的預(yù)測(cè)，臨床治療方案的選擇中發(fā)揮更多作用。
選自中華檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)雜志, 2018,41(10)
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