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血清生物标记物在炎症性肠病的诊断价值和新进展

2018-01-04 11:45   来源:  作者:
炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)、克罗恩病(Crohn's disease,CD)和未定型肠炎(indeterminate colitis,IC),是一种发病机制尚未完全明确的胃肠道慢性炎症。目前认为是在一定遗传和环境背景下的个体在肠道菌群生态紊乱时,肠黏膜对肠内抗原发生的异常免疫反应,最终导致肠黏膜屏障及其功能发生损害,在临床上表现为腹痛、腹泻、黏液血便以及消瘦等症状。近年来这一疾病在亚洲的发病率不断升高。诊断手段主要依赖于临床表现、内镜下表现、影像学和病理学结果,排除其他肠道疾病后确立诊断,缺乏诊断的金标准。疗效判断的可靠指标主要是内镜检查,缺少迅速、简便且无创的指标用于鉴别诊断和评估疾病的活动性和疗效,给临床医生带来很大的困惑,也给患者造成极大的心理压力和经济负担。

 

随着对IBD发病机制的深入研究,发现IBD是一个多因素参与的疾病。辅助性T细胞(T-helper cell,Th)相关的细胞因子(如TNF-α,IFN-γ) 和Th17相关的细胞因子(如 IL-17A)在IBD患者炎性肠黏膜中的表达明显升高,在IBD的发病机制中发挥了十分重要的作用。促炎因子和抗炎因子的失衡参与了IBD的发病过程,如IBD患者炎性肠黏膜中IL-23的过表达可促进Th17细胞的分化并抑制IL-10产物产生。但IL-25在IBD患者炎性肠黏膜表达明显下降则可促进IL-10的产物产生,并抑制TNF-α、IFN-γ和IL-17 A的分泌。

 

IBD发病过程中肠黏膜的炎症使大量来自肠道菌群和食物的抗原释放入血循环导致血中抗体的产生。目前血清抗体分为两类,即靶向自身抗原的自身抗体和靶向肠道微生物外来抗原的抗体。发病机制的进展推动了临床诊治水平的提高。也迫切需要无创、操作简单、易于被患者接受的生物标记物。理想的生物标记物应具有准确、可重复性、易于临床医生进行解释、有较高敏感性和特异性及易被患者接受的特点,其应可区别IBD和非IBD疾病、协助鉴别CD、UC和未定型肠炎,预测IBD疾病进程和并发症(如疾病类型、严重程度、疗效评估、疾病复发、预后转归、手术后复发)以及治疗方案的选择和转归等。本文就近年来血清生物标记物在IBD诊断方面的运用和进展作以下述评。

 
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血清自身抗体

 
 

 

IBD患者由于存在自身免疫反应,因此可产生靶向自身抗原的抗体,包括抗中性粒细胞胞浆抗体(anti-neutrophil cytoplasmic antibody,ANCA)、抗糖蛋白2(anti-glycoprotein 2,anti-GP2,抗GP2)和抗粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(anti-granulocyte macrophage colony-stimulating factor,anti-GM-CSF,抗GM-CSF)。

 

1.1 ANCA

 

ANCA是抗中性粒细胞(PMN)蛋白的抗体。经间接免疫荧光(indirect immunofluorescence,IIF)法检测可分为 2种类型,即胞浆型ANCA(cytoplasmic ANCA,cANCA)和核周型ANCA (perinuclear ANCA,pANCA)。cANCA主要是靶向丝氨酸蛋白酶3(serine protease proteinase-3,PR3)的抗体, pANCA主要是靶向髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)、乳铁蛋白、弹性蛋白酶、溶菌酶和组织蛋白酶的抗体。另还报道了一种与IBD相关的非典型pANCA。这种亚型的pANCA是IBD时与带有核组蛋白1(nuclear histone 1,H1)的分支杆菌产生交叉反应的结果。IBD患者中血清pANCA的阳性率在CD为6%~38%,UC为41%~73%,其他胃肠道疾病为8%,正常人为0%~8%,表明UC患者与pANCA更相关。用pANCA鉴别UC和CD的敏感性和特异性分别为52%和91%。

 

由于pANCA诊断IBD的敏感性较低(17.2%),且 pANCA与IBD疾病活动性、病程长短、病变部位与范围、是否需要手术以及治疗效果间均无相关性,因此其在临床诊断上的价值有限。但与pANCA阴性的患者相比,pANCA阳性患者对抗-TNF治疗的反应较差, 表明pANCA在重症UC患者中可以预测患者对英夫利昔单抗的临床反应。

 

1.2抗GP2

 

抗GP2是一种胰腺自身抗体,也是一种重要的血清生物标记物,与UC患者和正常人相比,其在CD患者出现更普遍。GP2是外分泌胰腺自身抗体(pancreas auto-Ab,PAB)的主要抗原, 在肠道集合淋巴结(Peyer's patches,PP)M细胞表面出现, 主要表达在CD患者的炎性肠黏膜。抗GP2指抗-GP2 IgG和抗-GP2 IgA。抗GP2 抗体 在21%~45%的CD患者和2%~19%的UC患者中检出。抗GP2也和临床表型,尤其是早期临床表现、储袋炎及储袋手术有关。因此,抗GP2能协助IBD的诊断和分层。

 

1.3抗GM-CSF

 

粒细胞单核细胞集落刺激因子(GM-CSF)是固有层免疫细胞产生的一种细胞因子, 在骨髓细胞成熟过程和抗菌作用中发挥重要功能, 同时也参与了组织损伤时自我平衡的调节。近来的研究报道GM-CSF治疗可以诱导活动期CD患者的临床缓解, 其机制可能是参与了IBD的免疫病理过程,调节了肠道损伤的修复过程。

 

与UC患者和正常人相比,抗GM-CSF主要在CD患者中明显升高。在回肠受累的CD患者中,血清抗GM-CSF升高与疾病更快向复杂表现变化有关。升高的抗GM-CSF抗体与中性粒细胞功能受损有关(如杀灭细菌和吞噬作用),并增加肠道的通透性。因此,血清高表达的抗GM-CSF可用于区分CD和UC,并评估CD的严重程度。

 

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抗肠道微生物成分的抗体

 
 

 

血清抗体的另一种类型是靶向肠道细菌微生物成分的抗体,包括靶向细胞壁抗原成分的抗体[如抗多糖抗体(anti-glycan antibodies)]和靶向微生物抗原成分的抗体。

 

2.1抗多糖抗体

 

抗多糖抗体包括抗酿酒酵母菌抗体 (anti-Saccharomyces cerevisiae mannan antibodies,ASCA)、ACCA(anti-chitobioside carbohydrate IgA antibodies)、ALCA(anti-laminaribioside carbohydrate IgG antibodies)、AMCA(anti-mannobioside carbohydrate IgG antibodies)、Anti-L(anti-laminarin Ab) 和 Anti-C(anti-chitin Ab IgA)。

 

2.1.1 ASCA:ASCA是对酿酒酵母菌细胞壁甘露聚糖的血清反应性抗体,是第一个在IBD中检测的抗多糖抗体,已被广泛研究。ASCA是具有遗传敏感性的CD患者的一种特异性的血清标记物,IgA和IgG抗体均可在血清中出现。与UC患者(13.2%)、非IBD对照患者(10.8%)和正常人(3.2%)相比,CD患者(59.7%)具有更高的阳性率。ASCA检测CD的敏感性和特异性分别是72%和82%。联合检测pANCA和ASCA具有更高的诊断价值, 对UC和CD的特异性几乎达到90%, 并对从CD中区分UC的敏感性和特异性也较高。

 

ASCA代表了一定的遗传和环境因素对CD发病的影响,因此ASCA的水平可以作为一些CD临床特征的免疫标记物。与低ASCA水平和无ASCA的患者相比,高ASCA的CD患者的症状出现更早,并且ASCA水平高同时ANCA阴性的CD患者100%发展为纤维狭窄,79%发生肠穿透性并发症,76%需接受肠道手术,但仅有14%出现UC样的表现。纤维狭窄、肠道穿透和需接受外科手术是疾病严重性和CD进展的表现,因此ASCA的水平在某种程度上反映了CD的疾病表型和严重性。

 

ASCA和pANCA联合检测有助于区分CD和UC,ASCA+/pANCA-对诊断CD的敏感性和特异性分别为56%和92%;ASCA-/pANCA+对UC诊断的敏感性和特异性分别为44%和98%。但两者联合诊断的敏感性为中度,具有一定的局限性。pANCA在胶原性肠炎、嗜酸粒细胞性肠炎和自身免疫性肝病均可表达,而ASCA也出现在自身免疫性肝炎和乳糜泻患者中,因此两者均不能用以排除IBD的诊断。

 

2.1.2 ACCA, ALCA和AMCA:ACCA,ALCA和AMCA是三种新的抗细菌细胞壁多糖的抗体,用以诊断IBD时的血清生物标记物。这三种抗原均可出现在真菌、酵母和细菌的细胞壁上。IBD患者出现AMCA、ALCA或ACCA任一阳性诊断CD的敏感性为77.4%,特异性为90.6%。联合任两种抗体均可使疾病诊断的特异性提高到 99.1%。高水平的ALCAs 和AMCAs与CD的小肠病变有关。

 

2.1.3 Anti-L和Anti-C:近来另两种新的抗多糖抗体anti-L和anti-C也用于对IBD诊断的评估。与ASCA和pANCA的敏感性相比, anti-L和anti-C对诊断IBD的敏感性相对较低 (分别为17.99和10.25%), 但特异性较高(分别为96.68%和97.67%)。因此,联合anti-L、 anti-C 和 ASCAs及pANCAs有助于区分CD和UC。并且anti-C是与CD穿透和肛周变现有关的独立因素,并与IBD的相关手术密切相关。

 

2.2抗细菌抗原抗体 (anti-microbial antigens)

 

包括抗大肠杆菌外膜蛋白C抗体(antibody to the Outer Membrane Protein of Escherichia coli, anti-OmpC,抗OmpC)、抗克罗恩病相关的细菌序列I2 (anti-I2, anti-CD-related bacterial sequence I2)和抗鞭毛蛋白CBir1抗体(flagellin related antibody)。

 

2.2.1抗OmpC:抗OmpC是靶向大肠杆菌(Escherichia coli,E.coli)外膜蛋白的抗体,从E.coli中分离而得,是在IBD患者中广泛研究的血清标记物。其在CD的出现率为24%~55%,在UC为2%~24%,其他胃肠道疾病为5%,在正常志愿者中为5%~20%。抗OmpC诊断CD的敏感性和特异性分别为20%~50%和81%~88%。抗OmpC可能有助于诊断ASCA阴性的CD患者。尽管抗OmpC的临床实用性仍在研究中并需进一步验证,一些研究已表明抗OmpC阳性与纤维狭窄、肠道穿透和小肠手术有关,三种抗体(ANCA,anti-OmpC,anti-12)均阳性的患者更易发展为穿透型疾病。因此,抗OmpC是评价IBD诊断、疾病活动性和预后的有效生物标记物。

 

2.2.2抗鞭毛蛋白CBir1抗体 (anti-CBir1):在细菌抗原中,鞭毛蛋白CBir1是一种在多个品系小鼠结肠炎中发挥明显作用的蛋白。anti-CBir1阳性出现在50%~56%的CD患者、小于6%的UC患者、14%的其他胃肠道疾病患者和8%的正常对照。在血清不典型pANCA阳性的CD患者中抗-CBir1阳性的出现率为40%~44%;而在不典型pANCA阳性的UC患者中仅4% 。anti-CBir1区分CD和UC的敏感性和特异性分别为29%和81%。anti-CBir1对CD的诊断和区分CD和UC有价值。Anti-CBir1与CD患者的狭窄表现以及长病程有关。此外,ASCAs,抗OmpC 和anti-CBir1均阳性的患者有更快进展为手术的倾向。因此,anti-CBir1联合其他血清生物标记物对区分CD和UC以及评价疾病进展有帮助。

 

2.2.3抗克罗恩病相关的细菌序列I2(anti-I2):作为一种新的与ptxR和texR细菌转录因子家族的同源物,序列I2作为一种细菌序列,在CD患者的结肠中可检测到, 表明序列I2在细菌表达与CD的进展有关。

 

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总结

 
 

 

综上所述,IBD是一类临床表现多样、疾病进展多元化发展和治疗棘手的慢性复发性疾病。鉴别IBD和非IBD、CD和UC等常需结合多次内镜、病理和影像学结果,患者常不愿接受多次有创检查并承担较大的经济负担。非侵入性的血清生物标记物的检测对协助诊断和鉴别诊断、评估疾病进展、疾病类型、预测并发症和预后转归等具有重要作用。在现有的血清标记物中,以联合检测pANCA和ASCA最常用,但敏感性和特异性仍不高,临床价值有限。其余新发现的标记物多数以诊断和预测CD的临床行为为主,用于UC的生物标记物较少。这些新的标记物的临床实用性、检测方法的稳定性以及费用均有待进一步的验证和确定,才能最终为临床所用。而深入研究IBD的发病机制,探索新的标志物,并使其能在临床得以广泛应用仍是今后不断努力的方向。

 

转自:医学与哲学

来源:王晓蕾 等.血清生物标记物在炎症性肠病的诊断价值和新进展. 医学与哲学. 2017; 38(4B): 16-19,26 

 

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