倪新强张晓丽李利民综述 吴正治审校
1. 深圳市第二人民医院(广东深圳 518038);2. 深圳市老年医学研究所(广东深圳 518020)
·文献综述·
唾液检测在儿科疾病诊疗中的应用进展
倪新强1,2张晓丽1李利民1综述 吴正治1,2审校
1. 深圳市第二人民医院(广东深圳 518038);2. 深圳市老年医学研究所(广东深圳 518020)
近年来,唾液检测以其非侵入性、快速简单、高精确度及富含生物标志物等优势被认为一种潜在的诊断工具,并被越来越多地用于儿科疾病的临床诊断、疗效评估、流行病学调查等各个方面,但其应用价值尚未被国内儿科临床医生充分认识。文章综述唾液检测在儿科呼吸、免疫、神经系统等疾病诊疗中的应用,为儿科临床疾病精准诊断和治疗提供新的研究思路。
唾液; 非侵入性; 儿童
精准检测对于儿科疾病的早期诊断、病程监控、个体化治疗、药物监测及预后判断等极其重要。血液、脑脊液及尿液等体液中的核酸及蛋白异常可用作疾病诊断的有效生物标志物。但儿童静脉采血、腰椎穿刺等侵入性操作较成人难度大,不良事件频发,难以在同一部位获取足够样本量以满足多项检测项目。因此,对非侵入性、简便、快速的检查诊断方法存在迫切需求。近十年来,随着基因芯片、质谱分析、纳米传感器等高敏感、高通路检测方法的出现,唾液检测已逐渐用于儿童口腔及其他系统疾病的筛查、诊断等临床实践中[1]。
人体内大部分代谢产物、细胞因子、信号分子、激素、抗体等可由血液经被动扩散 (类固醇激素等亲脂性分子)、主动转运 (如分泌性IgA) 或超滤 (水、离子等相对分子质量<1 900小分子)、龈沟液 (如血浆白蛋白) 途径进入唾液[2]。蛋白质组学发现,唾液中的2 290种蛋白中约27%与血清重叠,而近40%蛋白已被认为是肿瘤、心血管疾病、卒中等疾病的候选标志物[3];唾液中类固醇激素、DNA等分子含量丰富且稳定,而RNA、氧化应激标志物等分子敏感性更高。唾液采集非侵入性、简单易行、可重复取样、受试者无痛、无压力、无风险,而与尿液标本相比,唾液又具有可实时采集的优点。众多有力证据使得唾液成为一种可行,且优势明显的临床检测及监控儿童牙周及其他组织器官疾病备选检测工具[1,2]。
龋齿的流行与唾液中变形链球菌 (mutans streptococci,MS) 和乳酸杆菌的含量呈正相关,通过检测唾液生化、免疫等标志物,可用以研究龋齿发病机制、评估龋病风险性、筛选候选生物标志物等。研究发现,重度低龄儿童龋 (severe early childhood caries,SECC) 患儿唾液中IgA对MS致龋主要毒力因子之一的葡聚糖结合蛋白B的免疫应答反应降低,从而降低了其调控MS感染的能力[4]。采用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱 (matrix-assisted laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,MALDITOF-MS) 技术分别在治疗前、治疗1周及4周时对SECC患儿唾液进行检测,发现7种多肽峰在3个时间点存在明显差异,其中2种多肽为唾液中组胺素-1的片段,认为组胺素-1可能为SECC一种重要候选生物标志物,唾液检测及MALDI-TOF-MS技术可为筛选SECC特有多肽及建立新的诊断方法提供新角度[5]。
唾液检测也见于眼科疾病的病情监控及疗效评估。如检测患眼科疱疹的22例成人及34例儿童眼泪、唾液及血清中急性时相蛋白(acute phase proteins,APPs)水平发现,受试者出院时眼泪、唾液及血清中APPs水平异常,表明角膜炎症仍然严重,需要继续接受治疗[6]。眼泪及唾液中APPs的定量测定是一项早期敏感的炎症反应检测,可用作非侵入性监控及抗病毒治疗评估。
唾液类固醇激素检测较血清更能准确反映血清中游离型激素水平[7]:唾液中激素为游离状态 (具有生物活性),而血清中大部分激素为血清蛋白结合型;唾液激素水平不受唾液流率影响,而静脉取血则可能刺激皮质醇分泌;唾液中的激素稳定,可以在室温保存一周而不影响检测结果的准确性,而不当的保存方法则可能影响血清中激素水平。研究发现,轻中度听力丧失儿童唾液皮质醇醒觉反应 (cortisol awakening response,CAR) 与听力正常儿童间存在明显差异,但CAR后 (醒后60 min、10:00、14:00及20:00) 无差异;听力丧失儿童唾液皮质醇水平在觉醒时较正常儿童升高,而在觉醒后30 min皮质醇分泌降低;最终唾液皮质醇水平随着听力丧失儿童年龄的增长而增加,而正常儿童无此现象[8]。
与哮喘活动性相关的标志物灵敏度和特异度、样本采集的灵活性限制了已有哮喘生物标志物的应用及发展。诱导痰检查、支气管肺泡灌洗及鼻腔灌洗为侵入性操作,需要特殊设备及专业技术;呼出气一氧化氮虽可作为气道炎性标志物无创性的监测方法,但作为检测变应性致敏的标志物,且用于指导临床决策仍存在一定限制[9]。研究发现,哮喘患儿唾液中存在丰富标志物,如嗜酸性粒细胞相关的嗜酸性粒细胞趋化因子-1/ CCL11、正常T细胞表达和分泌因子 (RANTES)/CCL5和IL-5;非特异性免疫相关的IL-1β、IL-6、单核细胞趋化蛋白-1 (monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)/ CCL2、IL-8/CXCL8[10]。以上唾液炎症标志物均与哮喘发作控制相关,可能有助于临床的评估与干预。
肺炎严重度与炎症反应程度相关,而与肺炎病因和严重度相关的血清生物标志物,如C反应蛋白、新蝶呤、原降钙素等常用于肺炎管理,但每天采集血液为创伤性操作,且存在技术难度。研究发现,大叶性肺炎患儿唾液流率降低,尿酸浓度较正常儿童下降约60%,钙、磷、镁浓度分别增加23%、55%及33%,而乳酸脱氢酶、总蛋白淀粉酶、白蛋白浓度则分别增加275%、79%及42%;血液白细胞计数、中性粒细胞明显增加,钠含量明显降低,变化幅度在3%~80%之间,而唾液中这些组分和血液中的变化一致,且变化更明显,变化幅度在42%~275%之间[11]。因此,尽管采集血样用作肺炎的初次诊断仍然是必需的,但唾液检测可为儿童肺炎诊断及随访提供其他信息,可用以监控肺炎病程进展和/或治疗评估。
极低出生体质量 (very low birth weight,VLBW)儿童出生后早期基础血压增高,且伴随年龄增长而增加。研究发现,VLBW儿童矫正年龄2岁时的血清皮质醇和血压水平呈正相关[12],而VLBW儿童矫正年龄6个月时唾液中皮质醇水平与血清皮质醇明显相关,此发现进一步佐证了唾液皮质醇检测应用于早产儿的可靠性[13]。
乳糜泻 (celiac disease,CD) 的高流行率(0.5%~1.0%)、症状不明显,以及因病程迁延引起的并发症,使得在早期诊断CD尤为关键。研究发现,采用液相放射免疫沉淀法检测4 048例小学儿童唾液抗组织转谷氨酰胺酶 (anti-tissue transglutaminase,tTG) -IgA,发现分别有32例和9例儿童的唾液tTG-IgA为阳性及临界,而其中96.9%(31/32)和33.3%(3/9)儿童血清tTG-IgA同样为阳性;在血清tTG-IgA阳性的儿童中,28例经肠活检发现黏膜绒毛萎缩,其中1例黏膜病理为马什1级损伤。因而采用唾液可简单、敏感地筛查CD[14]。
临床研究发现,唾液中尿素、肌酐、低分子量分子(如尿酸、钠)、肽类、蛋白质 (如β2-微球蛋白、胱抑素C、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白)、激素 (如皮质醇) 等标志物浓度均可能用以评估肾功能,而不需采集血样本[15]。唾液中尿酸较肌酐可作为慢性肾脏病(chronic kidney disease,CKD) 更敏感的标志物,尤其在CKD早期,患儿唾液尿素浓度较健康儿童高5倍[16]。
高钾血症是慢性肾衰竭 (chronic renal failure,CRF) 的严重合并症之一,可导致心律失常甚至危及生命;而胃肠道排泄及细胞摄取作为肾外途径清除过量钾的适应机制,对于防止CRF患者的高钾血症发挥重要作用,而其中作为食物进入胃肠道系统入口的唾液腺分泌系统则可主动分泌钾至口腔。有研究检测了CKD不同阶段的患儿 (25例血液透析前患儿、18例维持透析患儿、31例肾脏移植且功能正常的儿童) 的唾液,发现透析前患儿及维持透析儿童唾液钾含量明显高于正常儿童,而维持透析儿童及肾脏移植且功能正常儿童肾小球滤过率与唾液钾含量呈明显负相关[17]。因此,唾液腺分泌钾可作为胃肠道适应性调控CKD患儿高钾血症的一种新的补充分泌途径,而研究唾液钾分泌增加的具体机制可能会为高钾血症的钾清除提供一种新的治疗方法。
目前,胰岛素依赖性糖尿病 (insulin dependent diabetes mellitus,IDDM) 的诊断是由检测血糖水平实现的,而如果血糖和唾液中葡萄糖水平呈正相关,不仅可早期、简单地诊断疾病,且可持续、无压力地监控疾病预后,但目前研究结果不一致。有研究发现,IDDM患儿空腹血糖与唾液葡萄糖水平的正相关性较弱,唾液尿酸与健康儿童间无差异,认为唾液葡萄糖检测尚不能代替糖尿病标准检测[18];但IDDM患儿唾液葡萄糖平均值及生化参数 (酸性磷酸酶、总蛋白量及α-淀粉酶等)较健康儿童增高,仍不能排除采用唾液以诊断IDDM的可能。另有研究采用磁共振成像检测6岁以下IDDM患儿唾液代谢指纹图谱特点,发现IDDM患儿及健康儿童的唾液醋酸、n-乙酰糖、乳酸及糖存在明显差异,而血糖非控制的Ⅰ型糖尿病患儿及血糖高于200 mg/dL的Ⅰ型糖尿病患儿的唾液琥珀酸水平降低,乳酸、醋酸、蔗糖含量增加,表明IDDM患儿唾液成分与健康儿童不同,同时血糖控制情况对唾液成分具有重要影响[19]。
唾液中性激素 (如睾酮、雌二醇) 水平与血液呈正相关,临床已运用多年[20]。已采用同位素稀释液相色谱串联质谱法确定了8~26岁儿童及青少年唾液中睾酮水平的参考值,同时发现唾液睾酮水平在8岁左右开始增加,并在随后10年持续增加至成人水平[21]。采用放射免疫法及化学发光酶联免疫法检测不同体脂率中国女童 (中位年龄8.5岁) 唾液中睾酮、雌二醇含量,发现儿童期肥胖可以导致青春期的提前启动及雌二醇水平升高[22]。
另有研究随机检测744例科威特青少年唾液中胰岛素及其他20种代谢生物标志物浓度,发现肥胖青少年较正常体质量儿童唾液中胰岛素、C反应蛋白、瘦素水平明显提高,而脂联素明显降低,认为增高的胰岛素水平可能是青少年代谢性疾病的一个明显标志[23]。危重症疾病相关皮质类固醇不足患儿血液游离及唾液中皮质醇含量呈正相关,唾液皮质醇可替代血清皮质醇的检测[24]。
唾液已被用于儿童注意力缺陷多动障碍 (attention difficient hyperactivity disorder,ADHD)、神经退化性疾病、孤独症谱系障碍 (autism spectrum disorder,ASD) 及抑郁等中枢神经系统疾病的诊断及深化机制研究,而质谱及组学技术的发展使得采用唾液评估神经精神系统疾病的灵敏度及效用渐成为可能[25]。在对ADHD患儿唾液中多巴胺转运体1 (dopamine active transporter 1,DAT1) 480碱基对可变数量的串联重复序列多态性及多巴胺受体4 (dopamine receptor D4,DRD4) 120碱基对启动子多态性进行基因分型的研究中发现,DAT1基因型与注意缺陷、多动/冲动、对立间存在明显的间接关联[26];在对330例ADHD患儿唾液中DRD4受体基因18CpG位点甲基化的分析中发现,DRD4甲基化水平提高与ADHD的认知/注意缺陷相关[27]。
ASD的筛查主要依赖于父母调查问卷,而其特异性较差 (<50%),且不适用于18~24个月前的婴幼儿,不利于早期识别及有效治疗[28]。研究发现,轻度ASD患儿唾液中有14种与大脑发育相关的miRNA (如miR-27a,miR-23a,miR-628-5p) 表达与正常儿童具有明显差异;这些唾液中的miRNA以其高特异性(>95%) 及交互验证的效用可作为ASD 的一种可能的筛检工具[29]。
幼年特发性关节炎 (juvenile idiopathic arthritis,JIA) 的免疫抑制剂治疗可能会增加机会感染的风险,而口腔健康受损是发病的主要原因之一,甚或危及生命。研究发现,JIA患儿口腔卫生较差,同时唾液与正常儿童存在明显差异,如唾液缓冲能力弱、无机成分(钙、磷、钾、钠、氯化物) 减少、免疫及抗菌因子 (免疫球蛋白A及溶菌酶)降低[30];而另一项研究发现,JIA患儿唾液中维持口腔健康的所有参数 (α-淀粉酶、过氧化物酶活性、总唾液酸、钙、磷酸盐) 均明显降低[31]。
系统性红斑狼疮 (systemic lupus erythematosus,SLE) 是儿童期最常见的一种自身免疫性疾病,较少在儿童5岁前出现症状,在青春期前后为发病高峰,在对SLE患儿唾液潜在标志物进行的蛋白质组学分析显示,对母亲患有SLE的儿童唾液蛋白组学分析可能筛选出SLE早期诊断及病情监控的生物标志物[32]。
研究发现,由登革病毒感染引起的发热儿童,在发病第3天,血清及唾液中登革病毒基因组检测率相似,表明唾液标本可以代替血样本检测早期登革热[33]。麻风病患儿较健康儿童唾液总抗氧化能力明显降低,而少菌型麻风病患儿唾液中抗氧化剂维生素C水平较多菌型明显增高[34],由此,唾液可以用作评估麻风病患儿总抗氧化能力的有效手段。还有研究检测50例6~8岁HIV感染儿童唾液中总SIgA含量,发现HIV感染儿童唾液SIgA含量明显降低,特别是接受过抗逆转录病毒治疗的儿童[35]。
唾液可用于儿童肿瘤的风险评估、早期诊断及疗效评估等。提取245例脑肿瘤患儿及489例健康儿童的DNA,对由全基因组关联研究报道的29个单核苷酸多态性 (single nucleotide polymorphism,SNP) 进行基因分型,发现唾液中基因位点CDKN2BAS、TERT、RTEL1 及CCDC26的SNPs与儿童脑瘤的风险相关联[36]。在评估肿瘤患儿接受抗肿瘤药物治疗前后唾液的生化成分及免疫功能的研究中发现,患儿唾液中胆固醇、三酰甘油及γ-谷氨酰转移酶与接受治疗后及健康儿童均无差异,而肿瘤患儿唾液中促甲状腺激素表达增高;抗肿瘤药物治疗增加唾液中葡萄糖水平,降低胰岛素和尿酸水平;在治疗前后,唾液中碱性磷酸酶和左旋甲状腺素浓度表达增高,而总IgA水平降低[37]。这为唾液检测用于监控肿瘤患儿 (尤其是接受药物治疗的患儿) 提供了证据。
采用多重免疫法检测411例儿童接种13价肺炎链球菌结合疫苗(PCV)后血清及唾液中抗体水平,发现唾液和血清中所有血清型的抗体水平均密切相关,且发育不良儿童血清及唾液中抗体水平均高于正常儿童[38],唾液检测可能有益于监控PCV疫苗诱导的血清型特异性抗体水平。还有研究发现,鼻内接种流感减毒活疫苗可以激活幼儿扁桃体B细胞介导的体液免疫反应,使唾液IgA水平增高[39],唾液IgA可以作为检测疫苗接种后免疫原性的一种简易检测方法。
唾液可用于监控体内药物的浓度,为患儿制定个体化的用药方案。唾液中的药物浓度可直接反映血浆中具有药物活性的游离状态药物的浓度,且更接近脑脊液药物浓度;同时采用唾液检测可增加患儿依从性,减少感染机率,利于家庭采样及多次采样,因此儿童及年老人更倾向于用唾液监测治疗药物[40,41]。采用高效液相色谱法测定52例癫痫患儿血浆及唾液中抗癫痫药物奥卡西平 (oxcarbazepine,OXC) 的主要活性代谢产物羟基衍生物10, 11-二氢-10-羟基卡马西平(monohydroxycarbamazepine,MHD) 浓度发现,血浆及唾液中MHD浓度呈明显正相关[42],唾液或许可替代血浆用以监控癫痫患儿体内OXC浓度。
胞外RNAs (extracellular RNA,eRNA) 可稳定存在于唾液及其他体液中,正在成为检测多种疾病的潜在生物标志物,而唾液中胞外非编码RNAs的表达谱与其他体液相拟[43]。作为空气污染暴露可引起DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNA表达等表观遗传学改变。采用qPCR技术检测80例儿童唾液miR-222及miR-146a表达,发现超细颗粒 (<100 nm) 的近期暴露与唾液胞外的miR-222表达呈正相关,而miR-146a与近期暴露于细微粒及超细微粒无关联[44]。
综上所述,唾液检测作为一种无创性检查已引起越来越多研究者的重视,可广泛用于流行病学筛查、疾病确诊、风险评估、预后判断及疗效评估,并有可能因其检测技术及临床相关生物标志物的优势成为一线检测工具。但唾液检测尚存在不足:唾液不可用于大分子量或带电分子的检测,因其不能由血液进入唾液中;许多小分子量的唾液浓度远较血液中低,尽管此不足可通过更敏感的检测手段或更高的样本量弥补;样本污染可能来自于饮食、咀嚼口香糖、亲吻、吸烟甚至来自于刷牙;部分患儿可能需要更长时间来采集样本[45]。因此,在唾液检测广泛用于儿科临床工作之前,需要关注和证实与疾病发生及演变相关的特异生物标志物,而目标生物标志物的发现尚需要高灵敏度、高特异性及标准化诊断工具的发展、公认参考区间的确定、循环对比试验的实施等众多研究以证实。
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Progress on saliva tests in diagnosis and treatment of pediatric diseases
Reviewer: NI Xinqiang, ZHANG Xiaoli,
LI Limin, Reviser: WU Zhengzhi
(1. Shenzhen Second People’s Hospital, Shenzhen 518038, Guangdong,China; 2. Shenzhen Institute of Geriatrics, Shenzhen 518020, Guangdong, China)
Currently, saliva tests have been regarded as a potential promising diagnotic tool because of its noninvasiveness, quickness and simplicity, high accuracy, fullness of biomarkers, and other advantages. It has been applied in clinical diagnosis, treatment evaluation, epidemiological survey and other clinical works, while its potential applications have not yet been fully recognized by Chinese pediatrician. This review presents an overview on the application of salivary diagnostics in pediatrics ophthalmology and otorhinolaryngology, immune system diseases, nervous-mental system diseases and other system diseases, and offers a new potential research strategy for accurate diagnosis and treatment of pediatric diseases.
saliva; noninvasiveness; children
10.3969/j.issn.1000-3606.2017.05.017
2016-07-29)
(本文编辑:梁 华)
国家自然科学基金资助项目(No.81273665),深圳市科技研发项目(No.JCYJ20120618102107978, JCYJ20130401113259980)