生物学标志物对评估溃疡性结肠炎活动性的意义

杨一晨 田玲琳 霍丽娟

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)是一种以缓解和复发为特征的慢性结肠炎症性疾病。评估和监测疾病活动是UC患者临床管理的一个重要方面。在UC患者中，临床症状通常与疾病活动并不一致，因此，很难区分功能性肠道症状和疾病活动导致的症状。通过结肠镜对黏膜炎症的评估是判断UC患者疾病活动的金标准。然而，结肠镜检查由于费用高、需要肠道准备和过程体验差等给患者带来不便，很难频繁地进行。准确、相对简单、容易获得的反映肠黏膜炎症的实验室指标对UC患者十分有利。因此，寻找UC疾病活动性的非侵袭性生物学标志物是目前研究的重点。

一、血细胞分析

中性粒细胞在炎性反应中起关键作用，其通过分泌白细胞介素-1、白细胞介素-6和肿瘤坏死因子-α参与破坏性组织级联反应。UC活动时有大量的中性粒细胞浸润，当中性粒细胞进入隐窝腔发生特征性的隐窝脓肿时，会产生活性氧，并释放丝氨酸蛋白酶、基质金属蛋白酶和髓过氧化物酶。这些反映了中性粒细胞在UC病理生理学中作为效应细胞在黏膜损伤中的中心作用。并且，中性粒细胞在上皮和固有层的浸润是UC严重程度分级的重要组成部分。UC中结构性凋亡的延迟可能归因于抗凋亡细胞因子的释放，它在黏膜炎症过程中延长了中性粒细胞的寿命[1]。从而导致肠道炎症消退延迟。单核细胞自身的CD36分子和血小板(platelet，PLT)上的CD36分子与单核细胞结合导致单核细胞激活，从而发挥抗炎作用[2]。活动期UC患者淋巴细胞显著降低，此前对UC患者的研究也表明淋巴细胞功能在外周和黏膜水平异常[3]。UC患者的中性粒细胞计数、单核细胞计数增高，淋巴细胞计数下降在活动期和非活动期差异有统计学意义[4]。

PLT在炎症过程中被激活并分泌介质，如血小板因子4、血小板激活因子、白细胞介素-8和花生四烯酸代谢产物。这些介质将激活信号传递给内皮细胞和单核细胞等靶细胞，从而导致炎症放大。PLT活化受损可能通过中性粒细胞、巨噬细胞和内皮细胞中的P-选择素、CD4、CD40L和其他系统引起持续的黏膜炎症。PLT的产生是由于体内的大PLT被大量消耗所致。大PLT在代谢和酶学上更活跃，在UC中PLT被大量激活以形成聚集体，导致大PLT被消耗[5]。研究表明，UC活动性与PLT呈正相关，与平均血小板体积(mean platelet volume，MPV)呈负相关，UC严重程度与PLT、MPV无相关性[6]。黏膜愈合的UC患者PLT升高增加了复发风险，PLT>25×104/μl是复发的重要危险因素[7]。

二、粪便相关标志物

粪便钙卫蛋白(fecal calprotectin，FC)是一种钙锌结合蛋白，主要来源于中性粒细胞和单核细胞，约占这些细胞中蛋白质总量的60%。FC可以粪便中检测到，被认为是中性粒细胞激活的标志。在UC中，FC的数量与中性粒细胞的数量呈正比，中性粒细胞从发炎的肠壁迁移到黏膜，导致粪便FC增加[8]。FC具有抗降解的特性，浓度稳定，因此可以在方便的时间测量。FC能特异性地表达肠道炎症，是评估UC内镜下活动性的可靠指标。以FC=187.0mg/kg为界值可表示黏膜完全愈合(MES=0，UCEIS=0)，其敏感度和特异性分别为85.7%和89.1%[9]。因此，FC可用于监测UC活动性患者的黏膜状态并预测黏膜的完全愈合，但其与直肠型UC患者的黏膜缓解相关性不高[10，11]。同时，FC也可用于监测UC患者使用生物制剂治疗的黏膜状态，一些评分系统也通过FC评估UC严重程度[12]。

粪便免疫化学定量检测(fecal immunochemical quantitative detection，FIT)通过使用人血红蛋白抗体来测量粪便中的血红蛋白浓度。研究表明，FIT预测黏膜愈合的敏感度、特异性、阳性预测值(positive predictive value，PPV)、阴性预测值(negative predictive value，NPV)和准确性分别为73.33%、81.82%、91.49%、51.43%和73.17%[13]。FIT阳性拟合度(截断值>100ng/ml)预测UC活动性的敏感度、特异性、PPV、NPV和准确性分别为45.45%、93.33%、71.43%、26.83%。FIT与内镜下活动性和临床活动性呈正相关。但是，FIT与UC严重程度无关。FIT用于评估UC活动性、确认黏膜愈合和预测复发[14]。FIT是反映UC患者4年内的内镜评分的准确生物学标志物。然而，由于假阴性数量的增加，FIT的有效性可能在4年后下降[15]。甚至有研究发现，5年后与内镜评分无相关性[16]。

三、尿液相关标志物

前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)是一种诱导炎症的主要化学介质。据报道，UC患者黏膜中PGE2释放增加[17]。前列腺素E-主要尿代谢物(prostaglandin E-major urinary metabolite，PGE-MUM) 是PGE2的尿代谢物，可以稳定地反映全身PGE2的产生。PGE-MUM水平与内镜下Mayo评分显著相关，适用于评估内镜活动，特别是适于长期受UC影响的患者[18]。PGE-MUM可预测未来UC复发。UC复发组入院时PGE-MUM中位数显著高于临床缓解组。PGE-MUM≥25.2mg/g 的UC患者的无复发率明显低于PGE-MUM<25.2mg/g 的UC患者[19]。

四、维生素

辅助性T细胞17(T helper cell 17，Th17)/调节性T细胞(regulatory cell,Treg)平衡是维持肠道免疫应答的基础。Th17是UC中较强的促炎性细胞因子，Treg可抑制肠道炎症，具有抑制结肠炎作用。维生素A是已被证明的可以促进UC中Treg细胞发育的重要饮食因素之一[20]。早期研究表明，UC患者血液中维生素A水平与疾病活动性呈负相关[21]。每天服用25000IU 维生素A，Mayo临床评分和各分项评分均有明显下降，临床缓解率、有效率、黏膜愈合率也均有显著性差异[22]。

淋巴细胞、单核细胞和树突状细胞上维生素D受体的发现开启了研究的先河，维生素D受体调节T淋巴细胞和潘氏细胞的功能，并调节肠道微生物与宿主相互作用中抗菌肽的释放。这些研究强调了维生素D在调节肠黏膜免疫及其屏障功能中的作用。维生素D参与免疫细胞分化、肠道微生物区系调控、基因转录和屏障完整性[23]。病程较长、症状较重和广泛病变的UC患者维生素D水平较低。维生素D缺乏与UC活动性相关，其浓度≥30ng/ml可能会降低疾病活动性[24]。补充维生素D与活动期UC患者的肠道炎症减轻有关，肠杆菌科细菌也随之增加，但总体粪便微生物多样性没有改变[25]。

五、微量元素及其他指标

由于营养不良、食物摄入量减少(在厌食、腹痛、恶心、呕吐和饮食限制的情况下)、慢性腹泻、肠道排泄增加、身体的高代谢状态(静息状态所需能量增加)以及药物的相互作用，导致微量元素缺乏。各种离子形式起到还原活性氧的作用，例如，铜/锌异构体作为超氧化物歧化酶清除剂或锌细胞保护酶(包括金属硫蛋白)的一种成分，从体内的系统炎症中清除活性氧，各离子在这一过程中被消耗，其水平降低[26]。微量元素缺乏也加重了UC的症状。活动性UC患者血清锌、硒水平明显降低，而血清铜水平比较，差异无统计学意义[27]。

C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)是一种急性期反应物，由5个相同的非共价结合单体组成。它由肝细胞在白细胞介素-1、白细胞介素-1β和肿瘤坏死因子-α刺激下产生，半衰期较短，约为19h。正常情况下其血清水平较低(<1mg/L)，但在急性炎症时迅速升高1000倍以上。CRP是UC中应用最广泛的炎性指标，CRP升高有助于判断UC黏膜活动性。CRP<12.59mg/L为UC缓解期，UC内镜下活动性与血清CRP水平有很好的相关性[28]。

血清淀粉样蛋白A(serum amyloid，SAA)主要在感染、创伤、炎性反应等条件下由肝细胞分泌。UC活动性炎症导致其血清浓度持续升高。随着UC严重程度增加，SAA的评估意义降低。而在UC活动性较低的临床缓解期患者中，SAA可以预测黏膜炎症发生[29]。

活动性UC患者伴有明显的低蛋白血症。按UC活动性分为缓解期、轻度、中度、重度时，白蛋白(albumin，ALB)水平比较，差异有统计学意义[30]。研究证明了ALB在预测UC患者的疾病严重程度和预后指标中的地位。

六、展 望

UC是一种终生的、潜在的破坏性肠道疾病，其特点是缓解-复发过程和相应的临床表现和肠外表现。虽然其发病机制尚未完全阐明，但遗传、表观遗传、免疫学和环境因素的相互作用起着至关重要的作用。本文讨论了UC患者的中性粒细胞、单核细胞、PLT、FC、FIT、PGE-MUM、CRP和SAA升高，淋巴细胞、MPV、维生素A、维生素D、锌、硒和ALB下降可以评估其疾病活动性。但目前尚没有单一的金标准测试来诊断UC，评估疾病的活动性、严重程度或评估对治疗的反应。医生依靠临床症状、实验室指标、放射性检查、结肠镜检查和组织标本的病理检查来评估疾病活动性并决定治疗方案。结肠镜检查能提供黏膜病变的实时成像，然而，其伴有患者体验差、耗时、昂贵和穿孔的风险。此外，结肠镜检查不能评估肠道跨壁炎症。UC患者的临床症状并不总是与实际炎症相关，活动性黏膜炎症通常出现在无症状的患者中。

单一的生物学标志物对UC活动性判断效能不佳，各生物学标志物联合评估效果更好。如，CRP/ALB比率反映炎症和营养状态之间的平衡，使其成为评估患者疾病活动性的极佳标志物[31]。在基线内镜评估中，活动性溃疡的患者与未发现溃疡的患者比较，其基线中性粒细胞/淋巴细胞比值和血小板/淋巴细胞比值较高[32]。

人们对非侵入性生物学标志物进行了广泛的研究，以寻找对UC诊断、分类、监测疾病活动以及预测治疗结果和并发症有用的标志物。尽管进行了大量研究，但目前的UC生物学标志物缺乏特异性或敏感度，需要进一步的研究来确定低成本和更具实用性的新生物学标志物。