肠易激综合征生物标志物的研究进展

潘春曲

（ 广西中医药大学研究生学院，广西 南宁 530001）

0 引言

肠易激综合征（IBS）是一种常见的功能性胃肠道疾病。IBS 的全球总患病率为11%[1]。目前尚无IBS 特异性的诊断方法，其诊断主要基于罗马IV 标准，即在没有其他器质性胃肠道疾病的情况下，以反复发作的腹痛、腹胀、稀便和/或便秘为特征，且症状出现至少6个月，近3个月内有症状的一种疾病。根据主要的排便习惯，IBS 患者分为三种亚型：腹泻型（IBS-D）、便秘型（IBS-C）和混合型（IBS-M）[2,3]。该诊断标准需排除其他器质性的胃肠道疾病，且以症状为诊断基础，这使得IBS 诊断的客观性欠佳且加重了患者的经济负担。因此，特异性诊断标志物的研究和应用对于IBS 的诊断是十分必要的。生物标志物被定义为能客观测量的，参与到人体生理、病理、甚至是治疗时药理反应的，反映某些具体特征的指标[4]。随着研究的深入，目前发现了大量与IBS 相关的生物标志物，有望区分IBS 与其他器质性的肠道疾病或者直接用于IBS的特异性诊断。因此本文将从血液、粪便、代谢组、基因组等方面综述用于IBS 诊断和管理的生物标志物。我们更专注于总结更常见、更准确、更具有诊断和临床价值的生物标志物，以期为临床服务。

1 血清标志物

IBS 是一种多因素疾病，其中许多致病因素起着重要作用，包括脑-肠道相互作用改变、肠道免疫改变、肠道通透性增加、肠道感染和炎症、遗传易感性以及外源性和内源性因素等。而这些复杂的生理变化已被证明能在血清标志物中得到反映[5]。目前已有大量关于IBS 血清标志物的研究。Lembo等人[6]的研究较早地发现了10 种诊断IBS 的血液生物标志物（白细胞介素-1ß 和生长相关癌基因-α 等）。这组生物标志物区分IBS 和非IBS 的灵敏度和特异性分别为50%和88%。总体准确率为70%。

另一项研究[7]在Lembo 等人[6]原有的10个生物标志物中另加入了10个血清标志物（包括组胺等）以及14个基因表达标志物（包括CBFA2T2等）。结果表明，所有的标志物在区分IBS 和健康对照组的灵敏度和特异性分别为81%和64%。且能区分IBS-C 与IBS-D 亚型，其灵敏度和特异性分别为83%和86%。

单核细胞趋化蛋白-1（CCL2），是由多种细胞产生的趋化因子。CCL2 具有诱导炎症反应并将白细胞募集到肠膜并引起炎症的能力[8]。Hayatbakhsh 等人[9]的研究发现与健康对照组相比，IBS 患者的血清CCL2 和趋化因子配体16（CCL16）水平显著降低。与IBS-M 患者相比，IBS-D 患者血清中CCL16 的水平显著增加。这与Valle-Pinero 等人[10]之前的研究结果相反。而最新的一项研究[11]表明IBS 组的CCL2 血清水平较高但无统计学意义。Sheikhesmaili 等人[12]发现IBS 患者血清中CCL28 升高，表明CCL28 可能在IBS 的发病机制中发挥作用。CCL28 诊断IBS 患者的敏感性和特异性分别为68.3%和70.7%，截断值为278.9ng/mL。因此，CCL28 可以作为诊断IBS的潜在生物标志物。

小肠细菌过度生长（SIBO）是IBS 的发病机制之一[13,14]。而细胞致死性膨胀毒素 B（CdtB）和纽蛋白的循环抗体水平与IBS 动物模型的小肠细菌过度生长水平相关[15]。且有研究表明IBS-D和IBS-M 中的抗CdtB 和抗纽蛋白抗体较健康者升高，可作为IBS-D 和IBS-M 诊断的生物标志物[16,17]，其中，抗CdtB 的特异性和敏感性分别为91.6%和43.7%，抗纽蛋白抗体的特异性和敏感性分别为83.8% 和32.6%。Morales 等人[18]对CdtB和纽蛋白进行表位稳定后，抗CdtB 和抗纽蛋白对IBS-D 与炎症性肠病（IBD）鉴别的特异性分别为93.5% 和90.9%，敏感性分别为43.0% 和52.2%，他们认为这个测试可以更成功地区分IBS-D 和IBD。

2 粪便生物标志物

粪便生物标志物已成为无创检测功能性胃肠病最重要的生物标志物之一，用于反映肠道黏膜的炎症，其首要作用是诊断IBD，从而排除IBS[19]。

2.1 粪便钙卫蛋白

粪便钙卫蛋白（FC）是一种小的钙锌结合蛋白，在中性粒细胞以及单核细胞和巨噬细胞中大量存在[20]。Waugh 等人[21]的一项研究显示，在50μg/g 的临界值下，FC 鉴别IBS 与IBD 的敏感性为93%，特异性为94%。钙卫蛋白的阴性结果排除了IBD，从而使大多数IBS 患者不必进行有创检查，如结肠镜检查等。

2.2 粪便短链脂肪酸

粪便短链脂肪酸（SCFAs）是由非消化性碳水化合物经肠道微生物发酵产生的[22]。由于SCFAs与人类多种病理和生理机制有关，例如调节炎症、饱腹症和致癌等，是结肠细胞必不可少的能量来源[23]，因此它们是很有前景的生物标志物。迄今为止，SCFAs 仅在小样本研究中进行，该研究通过测量粪便中的SCFA 来诊断IBS。其结果表明，丁酸和丙酸值的差异具有最佳的诊断性质，在截断水平＞0.015mmol/L 时，敏感性为92%，特异性为72%[24]。

2.3 粒蛋白类

粒蛋白类是广泛分布于肠道、内分泌和免疫系统分泌细胞囊泡中的蛋白质，如嗜铬粒蛋白类（Cg）和分泌型粒蛋白类（Sg），可作为肠道神经内分泌系统活性的标志[25]。Öhman 等人[25]研究发现，与29 名健康志愿者相比，82 名IBS 患者的粪便样本中的CgA、Sg Ⅱ和Sg Ⅲ升高。且0.16nmol/g 的Sg Ⅱ值可识别IBS，其敏感性为80%，特异性为79%。

3 基因相关标志物

3.1 基因标志物

Lin 等人[26]发现疼痛相关基因（GRPR、NPFF和 TRPA1）的过度表达可能导致慢性内脏高敏感，确定了GRPR、NPFF 和TRPA1 基因是IBS 患者刺激性腹痛的潜在生物标志物。

3.2 MicroRNA

MicroRNAs（miRNAs）是短的非编码RNA分子，在信使RNA 的翻译后调控中发挥作用。miRNA 的失调可导致人类疾病，包括胃肠道疾病[27]。新出现的证据表明miRNAs 可以作为可靠的生物标志物[28,29]，因为这些分子在生物体液（包括血清）中具有高稳定性[30]。近来，有研究在参与IBS 发病机制的miRNA 中建立了许多有用的生物标志物。

Liao 等人[31]发现miRNA-24 在IBS 中上调，并可能通过抑制5-羟色胺再摄取转运蛋白而加重IBS 症状。因此，它可以作为临床上有用的生物标志物来识别IBS 患者。Zhou 等人[32,33]的研究表明，miRNA-29 可以识别出一部分肠膜通透性增加的IBS 患者。此外，他们还发现IBS-D 患者的miRNA-199 水平降低，这可能是驱动 TRPV1表达增加并导致 IBS 患者腹痛和其他胃肠道症状增加的潜在因素[34]。因此，miRNA-199 是内脏痛的潜在标志物。Fourie 等人[35]也发现，在IBS 患者中,hsa-miR-150 和hsa-miR-342-3p 的表达与健康对照组相比分别高出1.6 和1.7 倍。miRNA miR-23a 和miR-181b 已被证明为致癌和炎症通路的潜在生物标志物[36,37]，Chira 等人[38]通过一项前瞻性研究表明，IBS 患者的血清 miR-23a 和miR-181b 水平显著高于健康对照组。而在IBS 亚型中，IBS-D 中miR-181b 的表达显著高于IBS-C和IBS-M。因此，miRNA 的表达可以为今后研究miRNA 作为IBS 的生物标志物提供依据。

3.3 tsRNA

随着高通量测序技术的发展，tRNA 衍生的小RNA(tsRNAs）作为一种新型的非编码小RNA被发现。与miRNA 相比，tsRNA 在体内更保守，更适合作为疾病生物标志物[39]。Cha 等人[40]发现，tiRNA-His-GTG-001 在IBS-D 中高表达，与腹痛程度及大便性状相关。tRF-Ser-GCT-113 在IBS-D 患者肠组织中低表达，与腹胀及大便性状相关。tRF-Gln-TTG-035 在IBS-D 患者肠组织中表达下降，与腹胀相关。因此，Chai 等人认为以上三种基因有望作为IBS-D 诊断和治疗的生物标志物。

4 基于代谢组学特征的标志物

已有研究报道健康人群和IBS-D 患者血清和尿液的代谢物浓度在基线时有显着差异[41]。越来越多的研究通过评估代谢组学特征来研究IBS 的潜在机制和新的生物标志物。

Jeffery 等人[42]发现IBS 患者的89 种尿液代谢物（如L-精氨酸等）在IBS 患者中显著减少，38种尿液代谢物（如酰甘氨酸等）在IBS 患者中显著升高，灵敏度为100%,特异度为97%。而77 种粪便代谢物在IBS 患者中显著缺失，51 种粪便代谢物显著丰富。但这些代谢物的差异很有可能与患者的饮食或服用的药物相关。Lee 等人[43]通过研究IBS-D 和健康对照者、服用泻药的健康对照者的粪便代谢物变化，且维持了患者和健康对照者的常规饮食，发现了5 种可以作为IBS-D 患者的特征粪便代谢物，即尸胺、腐胺、苯丙氨酸、苏氨酸和色氨酸，可用于区分IBS-D 和健康对照者的潜在生物标志物。

Zhu 等人[44]的研究发现IBS 患者相较于健康者有31个粪便代谢产物显著上调（如较高水平的L-蛋氨酸和同型半胱氨酸）。这表明这些肠道代谢物可作为 IBS 的潜在诊断生物标志物。

Keshteli 等人[45]的研究表明，与健康对照组相比，IBS 患者尿磷脂酰胆碱酰基烷基C38:6、多巴胺和对羟基苯甲酸均降低；与溃疡性结肠炎患者相比，IBS 患者尿中组氨酸、赖氨酸和谷氨酰胺等氨基酸水平较高，但脯氨酸和谷氨酸水平较低。且这项研究的29 例溃疡性结肠炎患者均处于临床缓解期。这项研究表明尿液代谢物可以作为IBS 的生物标志物，且有望与溃疡性结肠炎患者相鉴别。

5 用于诊断中医证候的标志物

IBS 在中医的病名根据其临床表现，归属于“泄泻”“便秘”“腹痛”范畴。其中以大便粪质清稀为主症者，属于中医“泄泻”范畴，对应西医的IBS-D亚型；以排便困难、粪便干结为主症者，属于中医“便秘”范畴，对应西医的IBS-C 亚型。每个亚型根据中医证候划分不同的证型[3]。

中医证候代谢组学研究技术是通过采集证候样本或模型动物的血液、尿液等进行代谢产物谱分析，得到各自的代谢产物谱，从中找出具有诊断意义的生物标志物，阐释中医证候的实质[46，47]。Tang 的团队[48]使用代谢组学分析评估IBS-D 患者的代谢谱，鉴定出IBS-D 患者肝郁脾虚证的10个特异性潜在生物标志物（如C42H84NO7P 等）、脾肾阳虚证的12个特异性潜在生物标志物（如C44H80NO8P 等）和脾虚湿盛证的10个特异性潜在生物标志物（如C46H84NO8P 等）。三组交叉点13个代谢产物被认为是IBS-D 的潜在生物标志物（如C42H80NO8P 等），其中磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺是IBS-D 患者重要的潜在生物标志物。目前关于IBS 患者中医证候标志物的研究较少，期待今后的研究进一步探讨。

6 总结与展望

IBS 的病因复杂，很多发病机制尚未明确，目前无法用单一的病因来解释IBS 的发病，也未能发现单一生物标志物来准确诊断IBS。就灵敏度和特异性而言，目前最有效的标志物是细胞致死性膨胀毒素B、粪便钙卫蛋白和Jeffery 团队发现的尿液代谢物。

问题:①目前多数研究样本量小、灵敏度和特异性低,相关结论有待进一步证实;②同一类型的生物标志物因为研究方法或提取技术的不同呈现出不一致的结果，其方法的统一和制备提取技术的有待进一步提高;③对于肠易激综合征的中医证候生物标志物的研究较少,目前只有文献涉及IBS-D 的中医证候研究，故仍需大量研究进一步深入挖掘;④虽然越来越多的IBS 生物标志物被发现，但是他们在常规临床实践中使用的很少，因此IBS 生物标志物须在不同的人群中进行验证和实践。

最后，对于未来的研究而言，要想找到IBS 的特异性生物标志物，关键在于对IBS 病理机制的解构，找出特异性的发病机制或通路。有学者提出功能性胃肠病可视为肠道免疫功能障碍的疾病[49]。现有研究间接证明了免疫反应参与了功能性胃肠病的发病机制[50]。IBS 中血清较高的IL-6、IL-8和TNF-α 水平表明细胞因子作为免疫介质在IBS的发病机制中具有重要作用[51]。因此笔者认为，免疫系统对阐释IBS 的病理生理机制有重要意义，IBS 的免疫机制及免疫生物标志物在今后的研究中应该被重视。