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  新医学  2017, Vol. 48 Issue (3): 153-159  DOI: 10.3969/j.issn.0253-9802.2017.03.004
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陈文晓, 林海华, 陈仁聘, 蒋学佩, 陈超, 黄智铭. 血淀粉样蛋白、CRP、降钙素在炎症性肠病小鼠模型中表达水平及其与疾病活动性的相关性研究[J]. 新医学, 2017, 48(3): 153-159.
Chen Wenxiao, Lin Haihua, Chen Renpin, Jiang Xuepei, Chen Chao, Huang Zhiming. Expression level of serum amyloid protein, C-reactive protein and procalcitonin and the correlation with disease activity index in inflammatory bowel disease mouse model[J]. Journal of New Medicine, 2017, 48(3): 153-159.

基金项目

国家自然科学基金(81570495)

通讯作者

黄智铭,E-mail:wyyyhzhiming@126.com

文章历史

收稿日期:2016-11-06
血淀粉样蛋白、CRP、降钙素在炎症性肠病小鼠模型中表达水平及其与疾病活动性的相关性研究
陈文晓, 林海华, 陈仁聘, 蒋学佩, 陈超, 黄智铭     
318020 台州,温州医科大学附属黄岩医院消化内科(陈文晓);
325000 温州,温州医科大学附属第一医院消化内科(林海华,陈仁聘,蒋学佩,陈超,黄智铭)
摘要: 目的 探讨血淀粉样蛋白 (SAA)、CRP、降钙素(PCT)作为血清监测指标反映炎症性肠病(IBD)疾病活动期的意义。 方法 通过三硝基苯磺酸(TNBS)诱导的IBD小鼠模型为第2、7日造模组,检测血清样本中SAA、PCT、CRP的水平并与正常对照组进行比较。 结果 SAA、CRP、PCT在第2、7日造模组血清水平均高于正常对照组(P均<0.05)。第7日造模组CRP、PCT、SAA指标与第2日造模组比较均无统计学意义(P均>0.05)。SAA、CRP、PCT在正常对照组与造模第2日组应用ROC曲线进行敏感度比较, CRP vs. PCT组(1.000 vs. 0.875,P=0.167),CRP vs.SAA组(1.000 vs.0.737,P=0.033),PCT vs.SAA组 (0.875 vs.0.737,P=0.211)。第2日造模组与第7日造模组CRP、PCT、SAA的敏感度比较,CRP vs.PCT组(0.547 vs.0.996,P<0.001),CRP vs.SAA组(0.547 vs.0.586,P=0.474),PCT vs.SAA组(0.996 vs.0.586,P<0.001)。 结论 SAA、CRP、PCT在IBD疾病活动的严重程度上均有监测意义,SAA敏感性略低于CRP、PCT。
关键词: C反应蛋白    降钙素    血淀粉样蛋白    炎症性肠病    
Expression level of serum amyloid protein, C-reactive protein and procalcitonin and the correlation with disease activity index in inflammatory bowel disease mouse model
Chen Wenxiao, Lin Haihua, Chen Renpin, Jiang Xuepei, Chen Chao, Huang Zhiming     
Department of Gastroenterology, Huangyan Hospital Affiliated to Wenzhou Medical College, Taizhou 318020, China
Corresponding author: Huang Zhiming, E-mail: wyyyhzhiming@126.com
Abstract: Objective To explore the significance of serum amyloid protein (SAA), C-reactive protein (CRP) and proprocalcitonin (PCT) in monitoring the disease activity index of inflammatory bowel disease (IBD ). Methods IBD mouse models were induced by trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS ). The serum concentration of SAA, PCT and CRP at 2 and 7 d after model establishment was detected and compared with that in the control group. Results The concentration of SAA, PCT and CRP in IBD mouse models at 2 and 7 d after model establishment were significantly higher than that in the control group (all P<0.05), whereas no statistical significance was observed between 2 and 7 d after the establishment of mouse models (all P>0.05 ). The sensitivity of SAA, PCT and CRP between the control and 2-d model group was statistically compared by using ROC curve and demonstrated that (1.000 vs.0.875,P=0.167) in CRP vs.PCT(1.000 vs.0.737, P=0.033), and (0.875 vs.0.737, P=0.211) in PCT vs.SAA. The sensitivity of SAA, PCT and CRP was compared between the 2- and 7-d model groups using ROC curve and revealed that (0.547 vs.0.996,P<0.001) in CRP vs.PCT(0.547 vs.0.586, P=0.474) in CRP vs.SAA, and (0.996 vs.0.586, P<0.001) in PCT vs.SAA. Conclusion The concentration of SAA, PCT and CRP is of significance in monitoring the disease activity index of IBD. The sensitivity of SAA is slightly lower compared with that of CRP and PCT.
Key words: C-reactive protein    Procalcitonin    Serum amyloid protein    Inflammatory bowel disease    

近年来,炎症性肠病 (IBD) 的发生率明显升高,还有值得关注的是疾病的难管理[1]。IBD分为溃疡性结肠炎 (UC) 和克罗恩病 (CD),好发于年轻人,是以易感人群反复发作性肠道炎症造成慢性肠粘膜损伤为主要特征的疾病。它的发病原因及发病机制尚不十分清楚,伴随着不可预知的反复交替的活动期及缓解期的病情变化过程。评估疾病变化的严重程度和预后仍然是目前对于临床医生的挑战[2]。实验室血清炎性指标是属于无创的或微创、客观、快速,而且费用低于其他检查,减轻了患者在生理和费用上的负担[2]。血淀粉样蛋白A (SAA)、CRP、降钙素 (PCT) 都是目前感染性疾病中非常敏感的检测指标[3]。也有研究表明PCT在评估IBD的活动性比CRP更有优势,而SAA在IBD中的报道较少。因此,本研究拟通过建立IBD动物模型的基础上,比较IBD小鼠SAA、CRP、PCT的血清水平,评估三项指标与IBD炎症活动度的相关性,从而获得评估IBD炎症情况更优的血清指标,为临床提供更好的病情监测方法。

材料与方法 一、 材料 1. 实验动物

清洁级BALB/C小鼠,雄性,6~8周,体质量20~28 g,购自上海斯莱克实验动物有限公司[许可证号码:SCXK (沪)2012-0002]。动物饲养在SPF环境下 (温州医科大学实验动物研究中心),温度21℃±3℃,相对湿度60%~80%,自然光线采光,常规饮水,普通专用饲料喂养。

2. 主要试剂

2,4,6-三硝基苯磺酸 (TNBS) 购于美国Sigma公司,小鼠CRP、SAA PCT酶联免疫试剂 (抗体购自Abcam公司,试剂盒购自上海博蕴生物公司)。

二、 方法 1. BALB/C小鼠IBD模型的建立

BALB/C小鼠,称重编号后,随机分为3组:正常对照组和造模第2日组及造模第7日组,每组10只,禁食24 h后,用1%的戊巴比妥钠麻醉 (剂量是50 mg/kg) 进行小鼠腹腔注射麻醉,将TNBS与无水酒精混合液 (TNBS的剂量是100 mg/kg) 通过3.5 F的导管灌入小鼠结肠,正常对照组小鼠给予等体积的0.9%盐水灌肠。灌肠时需将导管插入小鼠结肠距肛门4 cm处缓慢推注,每只鼠推注时间不少于1 min。为确保注入之TNBS能够在大肠内弥散分布,注入后将小鼠尾巴提起,持续倒置60 s。

2. 观察指标

于造模前和造模后每天观察小鼠的体质量、毛发、活动度及大便性状等。于灌肠后第2、7日用摘除法采取模型组小鼠血清,每次10只。

3. ELISA法检测血清SAA、CRP、PCT水平

用EDTA抗凝管获取全血标本后4℃ 3 000×g,离心15 min左右,仔细收集上清液,保存过程中如出现沉淀,再次离心。采用ELISA检测SAA、PCT、CRP的含量。

三、 统计学处理

采用SPSS 20.0软件进行数据统计分析,计量资料呈正态分布以±s表示,组间整体比较采用方差分析,组间两两比较采用LSD-t法。非正态分布的计量资料以中位数 (四分位间距) 表示,组间比较采用秩和检验。应用ROC曲线,使用Hanley & McNeil方法进行不同指标曲线下面积 (AUC) 的两两比较,P<0.05为差异有统计学意义。

结果 一、 小鼠一般情况的变化

IBD模型组小鼠在灌肠后第15~24 h即出现血便、稀便、少动、毛发无光泽、身体蜷缩、食量减少、体质量下降等情况,体质量下降 (约4~6 g),第2日测体质量 (18.3~22.5 g),灌肠前 (20.0~28.5 g),其中体质量第2日下降最明显,此后则逐渐稳定 (见图 1),1周内小鼠腹泻、便血逐渐减轻,第7日小鼠体质量开始上升 (22.0~25.9 g),第2日结肠标本表现为黏膜水肿、充血、溃疡形成、组织坏死、周围粘膜增厚 (图 2A)。正常组结肠形态正常 (图 2B)。

图 1 正常对照组与第2日造模组体质量变化情况比较
图 2 小鼠正常结肠组织和造模第2日组的结肠组织
二、 造模第2、7日组结肠与正常对照组镜下病理比较

TNBS急性结肠炎动物模型中,以结肠末端病变为主,可涉及全结肠,表现为小鼠病变结肠连续性水肿,透壁性坏死,镜下可见结肠黏膜有弥漫性充血、出血,杯状细胞消失,固有层中性粒细胞、淋巴细胞浸润,黏膜上皮糜烂、溃疡 (图 3)。

图 3 造模第2、7日组结肠与正常对照组镜下病理比较 (苏木素-伊红染色,×100) A:正常小鼠结肠组织;B、C组:均为IBD小鼠结肠组织,可见炎症累及粘膜层和粘膜下层,重者可累及肠壁全层,主要表现为中性粒细胞浸润,亦可见数量不等的巨噬细胞和嗜酸性粒细胞
三、 造模第2、7日组与正常对照组SAA、CRP、PCT水平比较

SAA、CRP、PCT在造模第2日、第7日组小鼠血清中均高于正常对照组,差异均有统计学意义 (P均<0.05),造模第7日组CRP、PCT、SAA指标与造模第2日组比较均无统计学意义 (P均>0.05),见表 1

表 1 SAA、CRP、PCT在正常对照组及IBD小鼠模型中的比较(x±s)
四、 正常对照组与造模第2日组CRP、PCT、SAA AUC比较

除了CRP vs.SAA 2组比较差异有统计学意义, 余任2组比较差异均无统计学意义 (P均>0.05),见表 23

表 2 正常对照组与造模第2日组CRP、SAA、PCT各指标AUC
表 3 正常对照组与造模第2日组CRP、SAA、PCT各指标之间AUC比较
四、 正常对照组与造模第7日组CRP、PCT、SAA AUC比较

CRP vs. PCT (P=0.333), CRP vs. SAA (P=0.943), PCT vs. SAA (P=0.5196), 3组均无统计学意义 (P>0.05),见表 45。分别以CRP、PCT、SAA作为生物学指标,来反映IBD活动期的情况,其中ROC曲线见图 5

表 4 正常对照组与造模第7日组CRP、SAA、PCT各指标AUC
表 5 正常对照组与造模第7日组CRP、SAA、PCT各指标之间AUC比较
图 4 正常对照组与造模第2日组3个指标的ROC曲线
图 5 正常对照组与造模第7日组3个指标的ROC曲线
五、 造模第2日组与造模第7日组CRP、PCT、SAA AUC比较

分别以CRP、PCT、SAA作为生物学指标,来反映IBD活动期的情况,其中ROC曲线绘制如图 6所示。CRP vs. PCT (P<0.001), CRP vs. SAA (P=0.474), PCT vs. SAA (P<0.001), 造模第2日组与造模第7日组PCT vs. CRP、PCT vs. SAA比较差异均有统计学意义,CRP vs. SAA比较差异无统计学意义,见表 67

表 6 造模第2日组与造模第7日组CRP、SAA、PCT各指标AUC
表 7 造模第2日组与造模第7日组CRP、SAA、PCT各指标之间AUC比较
图 6 造模第2日组与造模第7日组3个指标的ROC曲线
讨论

IBD是一个复杂的、多因素病因为特点的肠道慢性复发性疾病,病因仍不太明确。最近的研究表明, 遗传因素、环境、微生物群、有缺陷的肠粘膜屏障对抗共生的肠道菌群是其发病的主要原因[4-5]。临床医生对于IBD的诊断通常基于其临床表现、实验室检查、影像学、内镜检查、和病理学检查等综合结果,评估疾病的炎症程度和预后仍然是目前对于临床医生的挑战。用血清炎性指标来检测疾病活动指数中,传统检测指标是白细胞、血小板、ESR等, 它们常常受年龄、贫血、血液疾病、妊娠的影响。同时,在IBD的治疗过程中,白细胞往往受一些免疫抑制剂的影响,如硫唑嘌呤、甲氨喋呤等。血小板在IBD使用中,缺乏特异性,ESR特异性、敏感性均低于CRP,且持续时间长[3]

UC疾病活动性的严重程度采用改良的Truelove和witts严重程度分型标准,包括排便次数、便血、脉搏、体温、血红蛋白、ESR评估UC活动性[6]。CD活动指数评估疾病活动性的严重程度以及进行疗效评价,包括 (稀便次数、腹痛程度、一般情况、肠外表现和并发症、阿片类止泻药、腹部包块、红细胞压积降低值、体质量),另外,还采用内镜来评估CD的活动情况[7]。但是,上述评估方法在临床上应用具有一定局限性,受个人文化程度、背景、年龄以及生活条件等各方面影响较大,甚至需要住院进行观察评估。内镜检查是侵入性的,存在一定的风险,IBD患者的内镜穿孔的风险明显高于正常人群,尤以女性、高龄、严重结肠炎、激素类药物使用者以及合并肠道狭窄、出现并发症者常见[8]。因此,我们要选择一种快捷而便于监测的方法,实验室血清炎性指标监测属于无创或微创、客观、快速,而且费用低于其他检查,减轻了患者在身心和费用上的负担,缩短了检查时间,便于IBD患者能正常地工作以及学习,并且可以作为内镜检查的辅助监测手段[2, 9]。于是我们选择了在临床上非常常见的指标CRP、PCT进行疾病严重程度的评估,CRP已作为CD疾病活动度判断的指标之一,PCT近年来也有报道其在IBD疾病活动评估价值,但SAA作为炎症疾病严重程度及活动的指标,在IBD中报道极少,为了更好地进行IBD疾病活动期的临床监测,利用三项指标在小鼠血清中表达情况进行评估。

CRP是肝脏急性时象的蛋白,由在肝脏活化的促炎因子产生,比如IL-6, IL-1α和TNF-α,目前已广泛应用于评估各种炎症疾病活动性的指标[10]。CRP被认为是IBD疾病活动指数的监测指标,研究表明CRP是CD的活动期及复发早期的重要评估指标,同时也能反映激素治疗是否有效的评估指标[11]。本研究通过比较不同时期小鼠血清的监测,提示CRP对IBD具有非常好的监测意义。

PCT作为目前具有高度特异性和敏感性的新型感染标记物,在疾病早期诊断及追踪病情变化等方面有优越性,PCT正常情况下是由甲状腺滤泡旁细胞生成,而在感染等情况下PCT主要由甲状腺外组织在细菌毒素刺激下分泌,并在感染性疾病患者的病情预后中均有监测意义[12]。PCT的测定能及时的反映机体全身性感染,而且与感染的病情严重程度有关[13]。在IBD的研究中,PCT被认为可能是评估UC活动性的较好指标,它在监测UC病情严重程度上优于CRP、ESR、白细胞[14]。同样也有报道在CD活动期中PCT比CRP更具有优越性[15]。但是,PCT仍然没有在IBD的患者中广泛应用,本研究显示PCT在IBD活动期中敏感性高于CRP、SAA,对IBD活动期具有非常好的监测意义。

SAA是一类多基因编码的多形态蛋白家族,组织淀粉样蛋白A的前体物质,属于急性时相反应蛋白,可作为免疫防御分子抵抗局部的炎症损伤[16]。SAA在炎症中起着积极的作用, SAA能激活多个受体, 包括FPR2 tlr、TLR2和TLR4等[17]。急、慢性炎症或感染时,SAA在体内的降解速度明显减慢,合成增加和降解减慢导致血中SAA持续升高,SAA是非常敏感的炎性指标,甚至在某些疾病的活动性的监测上优于CRP, 可为其提供更好的临床参考价值[18-19]。比如类风湿性关节炎 (RA),已有多次报道,SAA在RA活动性及骨质破坏中有很高的敏感性,SAA可通过与SR-B1结合进而促进RA关节部位的血管新生,进而造成RA患者关节软骨及骨的破坏[20]。IBD常合并自身免疫性疾病 (AD),而IBD合并的AD中最常见的是RA,那么,监测SAA浓度与潜在合并疾病的发生、发展有一定的价值[21]。所以,在感染性疾病或某些免疫性疾病中,SAA是反映其活动性非常敏感且有监测价值的指标。本实验结果显示SAA在IBD的疾病活动期血清也存在明显上升,可以与CRP、PCT同样达到监测IBD活动性的意义。

目前报道认为, 单独某一个指标的测定,它的特异性和敏感性仍然是个问题,所以联合多种指标可能对于预测和证明临床疾病的活动性起到一定的作用[2]。我们可以通过同时监测这些急性炎症标志物SAA、CRP、PCT进行疾病活动性评估,本实验通过采取IBD小鼠模型的血清说明和证实CRP、SAA、PCT与该疾病活动期密切相关, 说明CRP、PCT、SAA在IBD的活动期均具备非常好的监测意义。PCT在疾病活动急性期监测敏感,同时也说明SAA在炎症性肠病活动期有监测意义,而长期的监测可能对于伴随疾病的活动性具有鉴别意义。

过去十年里,大量的IBD的实验模型建成,这些模型已被证明是来获取疾病的发病机理的新观点和临床前评价的新疗法的有用工具。然而,尽管近年来大量新的动物模型完成,仍然在IBD的研究当中存在局限性,缺乏合适的动物模型涵盖所有基础研究和临床研究的要求[22]。特别是IBD往往伴有其他免疫疾病,对于伴随疾病的活动性的意义我们仍需通过积累结合临床实际病例来比较SAA、CRP、PCT在IBD活动过程中的监测、鉴别价值。

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