強直性脊柱炎的代謝組學研究進展

彭 奇，吳雪萍，王彥燕，李曉東

海寧市中醫院骨科，浙江 314400

強直性脊柱炎（AS）是一種血清陰性脊柱關節病，屬于自身免疫性疾病，主要特點為骶骼關節和脊柱附著點的炎癥，導致脊柱強直和纖維化，可使骨骼、肌肉、肺、眼等出現不同程度病變，疾病發展后期脊柱多呈現“竹節樣”變化［1］。流行病學研究發現，AS在歐洲人群發生率比亞洲人群高，男性發生率高于女性［2］。AS高發于20歲左右的青壯年，早期癥狀多為腰背痛，伴隨胸廓活動度減小、晨僵、腰椎活動受限等，直至發展為脊柱強直，嚴重者可喪失勞動能力。目前AS的診斷廣泛采用1984年修訂的紐約標準［3］，主要依靠臨床表現及骶髂關節影像學檢查。但AS患者早期癥狀通常不典型，影像學檢查難以進行早期診斷，當骶髂關節出現影像學改變時病程己非早期。且該病目前尚無徹底根治方法，應盡早發現及時控制。

代謝組學為后基因時代系統生物學研究的一種組學技術，主要研究細胞、組織或生物體錯綜復雜的代謝網絡，即研究生物體系受干預后代謝應答變化，定性定量地研究患者體內相關小分子代謝產物［4］。研究對象為生物體液，包括尿液、血液、唾液以及細胞或組織的提取液等［5］。本文對近年國內外在AS代謝組學方面的研究進展做如下綜述，為AS的早期診斷提供新的可能性，為AS的代謝組學臨床應用提供參考。

1 代謝組學在AS診治的應用進展

通過代謝組學評價AS，可彌補臨床上主要以腰背部疼痛及晨僵等問卷主觀癥狀診斷AS的不足，臨床上常用的生物學指標HLA-B27雖在一定程度上可反映AS的發生發展，但其敏感性和特異性相對局限［6］，想要更全面、深刻地研究AS的發生發展機制，仍需結合癥狀、體征、生化指標等進行全面評價。

1.1 血液

Wang等［7］通過ELISA法檢測147例AS患者和61例健康對照者血清高遷移率族蛋白B1（HMGB1）水平，評估HMGB1與關節外表現和疾病嚴重程度指數之間的關系，發現血清HMGB1水平與治療后的AS活動性呈平行關系，血清HMGB1水平在AS患者中較高，HMGB1在一定程度上反映AS的疾病活動性，可作為反映治療效果的實驗室指標。Turkon等［8］對比40例AS患者和35例健康對照者血清中的缺血修飾白蛋白（IMA）、缺血修飾白蛋白率（IMAR）、丙二醛（MDA）、總氧化劑狀態（TOS）、氧化應激指數（OSI）、超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）、總抗氧化能力（TAC）等指標，以評估其氧化/抗氧化狀態；結果顯示，AS患者血清中IMA、IMAR、MDA、TOS及OSI含量明顯高于健康對照者，SOD及GPx含量明顯低于健康對照者，提示AS的發生發展可能與抗氧化系統的減少及自由基的過剩導致的氧化應激有關，而IMA水平的升高很有可能激發AS患者潛在的氧化應激反應。Qian等［9］探討AS患者與健康對照者之間表達存在差異的血清微RNA（miRNAs），并評價其作為生物標志物的潛力，發現血清miRNA（miR-146a和miR-155）可作為AS新的互補生物標記物，且miR-155的表達水平可能與AS活動性和繼發性胸腰椎后凸畸形的嚴重程度相關。Przepiera-Bedzak等［10］研究發現，血清血管內皮生長因子（VEGF）、表皮生長因子（EGF）、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）和酸性成纖維細胞生長因子（aFGF）水平與AS疾病活動性和關節外癥狀的存在相關。Gao等［11］通過氣相色譜/質譜（GC-MS）和液相色譜/質譜（LC-MS）技術和代謝組學方法探討AS患者血漿中主要的代謝變化，發現AS患者血漿中脯氨酸、葡萄糖、磷酸鹽、尿素、甘油、苯丙氨酸、同型半胱氨酸（Hcy）的濃度升高，磷酸膽堿、色氨酸和雙肽-苯丙氨酸的濃度降低，但對這些代謝產物并未進一步獨立驗證與AS的相關性；進一步研究發現，AS患者血漿中Hcy濃度明顯高于正常健康人群，即高Hcy血癥可能是AS發生的獨立危險因素之一［12］。張璐等［13］檢測AS患者和健康對照者血漿中白細胞介素-8（IL-8）和IL-1β水平，發現AS患者血漿中IL-8及IL-1β含量明顯高于健康對照者，提示這2種細胞因子可能參與AS的發生發展過程。有學者用同樣的研究方法發現血漿中腫瘤壞死因子樣弱凋亡誘導因子（TWEAK）［14］、內皮素-1（ET-1）、降鈣素基因相關肽（CGRP）［15］及IL-33［16］參與了AS的病理生理過程。此外，陳淑增等［17］針對性地探討AS患者血漿中細胞生長因子的表達與AS的相關性，發現IL-4［18］、IL-17、IL-1β、IL-6、IL-23、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、IL-12p70［19］與AS的發生發展密切相關。謝建民等［20］探討用重組人Ⅱ型腫瘤壞死因子受體-抗體融合蛋白（rhTNFR：Fc）治療活動期AS，并觀察患者血清基質金屬蛋白酶-3（MMP-3）、Dickkopf-1（DKK-1）的水平變化及意義，發現活動期AS患者血清中MMP-3高于對照組，DKK-1低于對照組，提示血清MMP-3及DKK-1與AS相關。滿斯亮等［21］采用ELISA法檢測91例AS患者及62例健康對照者血清25-羥基維生素D3［25-（OH）VD3］，電化學發光法檢測血清骨吸收指標Ⅰ型膠原羧基端肽β特殊序列（β-CTX），測定AS患者病情活動指標紅細胞沉降率（ESR）、C反應蛋白（CRP）、強直性脊柱炎疾病活動性指數（BASDAI）、患者總體評價（PGA）、巴氏強直性脊柱炎功能指數（BASFI），發現AS患者血清25-（OH）VD3水平明顯下降、β-CTX水平顯著升高，且與病情活動指標有較好的相關性，提示二者在AS發生機制及病情判斷中具有重要作用。另外，有學者同樣采用ELISA法檢測34例AS活動期患者、24例AS非活動期患者及46例健康對照者血清中γ干擾素誘導蛋白-10（IP-10）、IL-17、IL-23和TNF-α水平，結果顯示，AS活動期及非活動期患者血清IP-10含量均顯著高于健康對照者；AS活動期患者IP-10水平高于非活動期患者，分析血清IP-10水平與AS各實驗室指標的相關性，發現血清IP-10是AS發生過程中重要的免疫學標志，檢測IP-10有助于AS的診斷和病情評估［22］。

綜上，許多學者采用代謝組學技術針對AS患者血液中部分已知改變進行了分析研究，然而多數研究未能對代謝終端產物進行多元化綜合分析，僅采用單一或少數幾個指標對AS的發生發展進行評估，缺乏整體性考量。

1.2 尿液

張濱等［23］為探討尿微量蛋白及尿酶對AS相關性腎病診斷的臨床指導意義，比較192例尿檢正常AS患者、30例尿檢異常AS患者及30名健康對照者的尿α1微球蛋白（α1-MG）、尿β2微球蛋白（β2-MG）、尿微量白蛋白（ALB）、尿免疫球蛋白、尿轉鐵蛋白及尿N-乙酞葡萄糖苷酶（NAG）的水平，發現AS患者尿液中上述指標含量均高于健康對照者，且NAG可考慮作為AS患者檢測藥物腎毒性的指標。夏成云等［24］為探討β2-MG在AS相關腎損傷早期診斷中的價值，將78例AS患者按傳統腎損傷標準（尿液鏡檢異常，血尿素氮＞7.1 mmol/ L，血肌酐＞133.3 μmo1/L）分為腎損傷組、未損傷組，另選取30名健康者作為對照組，比較各組血、尿β2-MG含量，發現AS腎損傷組與未損傷組血、尿β2-MG含量明顯高于健康對照組，AS腎損傷組較未損傷組血、尿β2-MG含量升高，提示血、尿β2-MG水平可作為AS腎損傷早期診斷的敏感指標，對AS的治療和預防AS相關腎損傷的發生發展有重要意義。Behling等［25］為探討24 h尿羥脯氨酸（HYP）排泄量對AS的診斷意義，分別測定40例AS患者、52名健康對照者24 h HYP排泄量，發現AS組明顯高于健康對照組。同時，24 h HYP排泄量與病情活動性成正相關，提示24 h HYP排泄量可作為AS活動性的早期診斷指標。

綜上，近年來對單純AS患者尿液代謝組學的研究較少，多數是對AS相關腎病的研究。故利用代謝組學對尿液全組分進行分析，尋找AS早期尿液標志物具有廣泛研究前景。

2 AS代謝組學的思考與展望

以上研究從代謝組學方面揭示了AS的生物標志物，提示采用代謝組學方法對AS發生發展機制進行研究的思路是可行的，它有可能成為連接微觀研究和疾病研究的紐帶，為AS診治的客觀化提供依據。然而，目前的研究也存在一些問題。①目前只探討了AS與代謝組學生物學指標的相關性，而這些指標對AS的具體影響機制尚未明確，且只是單純的點對點研究，其影響機制網絡有待不斷地拓展及探索。②目前多通過一個組學對AS的發生機制進行研究探討，但是疾病發展錯綜復雜，有機地結合蛋白質組學、基因組學、轉錄組學及代謝組學，更系統、規范地從多角度分析AS的發生機制將是未來趨勢。③多數研究只停留在代謝組學生物標志物與AS的相關性階段，通過生物標志物來驗證藥物療效的研究相對較少，需要更深入地探究藥物臨床療效和AS生物標志物的相關性。④目前國內外研究都未能將AS患者體內的代謝產物全面覆蓋，所以研究過程中有可能丟失與AS相關的重要信息，且相關的代謝產物受外界干擾因素影響較大，對這些從代謝產物得出的數據進行分析可能影響AS診治的可信度。

代謝組學逐漸被越來越多的學者關注，但仍處在初始階段，其分析技術還不夠成熟，至今未找到統一、早期、敏感、特異的生物標志物來預測和診斷AS。相信隨著技術的進一步革新，在今后的代謝組學研究中，進一步發展多種分析技術，通過多角度、多層次篩選并解析所有的早期特征性標志物，從整體上研究機體的代謝過程及代謝組分，尋找敏感性高、特異性好的AS生物標志物，為AS的診斷、治療及預后評價提供新的客觀依據。