2023兒童胃腸道功能障礙生物學標志物

2023兒童胃腸道功能障礙生物學標志物（全文）

摘要

由于胃腸道屏障功能的不完善，兒童相較于成人更易發(fā)生胃腸道功能障礙。

相關生物學標志物的臨床應用有助于提高兒童胃腸道功能障礙的早期診

療水平。通過對近年來相關文獻的梳理，本文探究了炎癥指標、腸道上皮

屏障損害標志物、免疫學標志物、腸道菌群與胃腸道功能障礙的關系，總

結了相關標志物研究中面臨的主要問題和解決方法，以期有助于后續(xù)研究

中相關生物學標志物的篩選、驗證和臨床應用。

廣義上，胃腸道功能障礙是指各種病因導致胃腸道發(fā)生功能性或器質性變

化，進而對消化、吸收和排泄功能產生顯著影響。狹義的觀點認為胃場道

功能障礙是各種病因導致的胃腸道功能損傷進展的結果，是多器官功能障

礙的一部分，而胃腸道功能衰竭則是胃腸道功能障礙的終末階段［1-2］。事

實上，目前關于胃腸道功能障礙缺乏普遍認可的定義，在診斷及治療上尚

未形成統(tǒng)一的認識［3-4］。流行病學資料顯示,危重患者中急性胃腸道功能

障礙的患病率為40%，約有60%的ICU患者存在不同程度的胃腸道功能

障礙，且與預后不良密切相關［5-7］。2012年歐洲重癥醫(yī)學會首次對胃腸

道功能障礙進行了定義和分級⑺，Reintam等［8-9］分別在2008年和

2021年提出了成人危重癥患者胃腸道功能障礙的GIF和GIDS評分系統(tǒng)。

這些定義和評價方法的出現(xiàn)有利于胃腸道功能障礙患者的規(guī)范評估和管

理，但目前兒科領域尚缺乏相應的指南和共識。

胃腸道功能障礙的潛在病因非常廣泛，常見的病因包括嚴重感染、嚴重低

氧血癥和酸中毒、克羅恩病(Crohn'sdisease,CD)、腸系膜缺血和短腸

綜合征等口0-11］。但各種病因導致的胃腸道功能障礙具有相似的病理生

理學特征，如胃腸道動力障礙、血供障礙導致的有效吸收面積減少、黏膜

屏障破壞和抗原暴露導致的吸收面低效等［11］。兒童胃腸道屏障發(fā)育不完

善，通透性高，胃腸蠕動和分泌功能易受多種因素影響，疾病狀態(tài)下更易

發(fā)生胃腸道功能損害［12-13］。早期識別胃腸道功能障礙有利于及時制定

診療方案，對改善重癥患者預后具有重要意義。發(fā)掘并應用血清、糞便等

易獲取樣本中的生物學標志物，同時聯(lián)合床旁快速檢測技術，或許有望實

現(xiàn)對胃腸道功能障礙的早期預警，是對已有評分系統(tǒng)的有益補充。本文擬

對胃腸道功能障礙的主要生物學標志物進行初步的分類、梳理與評價C

1炎癥標志物

胃腸道功能障礙時胃腸組織往往存在不同水平的炎癥，因此，常見的炎癥

標志物，如C-反應蛋白(C-reactionprotein,CRP)、脂多糖結合蛋白

(lipopolysaccharidebindingprotein,LBP)及降鈣素原(procalcitonin,

PCT)等均可用于評估胃腸道功能損害的情況。CRP和LBP是常見的急性

時相反應蛋白，CRP>8mg/L提示炎癥性腸病(inflammatorybowel

disease,IBD)處于活動期，存在發(fā)生胃腸道功能障礙的風險，而LBP水

平升高則被認為與腸道屏障功能嚴重損害、菌群異位有關［14］。PCT對于

腸道缺血的早期預測具有一定的臨床意義。唐曉夢等口5］研究發(fā)現(xiàn)，血清

PCT水平增高能夠提示兒童膿毒癥合并胃腸功能障礙，當臨界值為1.44

ng/mL時，其敏感性和特異性分別為67.7%和70.9%。Cosse等［16］通

過分析既往多項研究發(fā)現(xiàn)，PCT診斷腸道缺血和壞死的敏感性為

72%~100%,特異性為68%~91%,曲線下面積均＞0.75,以上證據(jù)表明

PCT可以作為評估胃腸道功能障礙的血清學標志物。

2腸道上皮屏障損害標志物

2.1脂肪酸結合蛋白(fattyacid-bindingprotein,FABP)

FABP是一類能夠結合和轉運脂肪酸的水溶性胞質蛋白，F(xiàn)ABP主要包括腸

道脂肪酸結合蛋白(I-FABP)、回腸膽汁酸結合蛋白Q-BABP)、肝脂肪酸結

合蛋白(L-FABP)三種亞型。I-FABP和L-FABP幾乎分布于所有成熟腸道上

皮細胞，而I-BABP則主要在成熟的回腸上皮細胞中表達［17］。正常情況

下血漿及尿液中FABP濃度低于最低檢測下限［18-19］,當發(fā)生腸道損傷時

FABP進入循環(huán)，部分經腎臟濾過進入尿液［20］。因此，測定血漿或尿液

中FABP濃度均可以反映腸道受損情況，而同時測定三種FABP亞型對提

示損傷部位具有一定意義。I-FABP對腸道上皮細胞缺血性損傷敏感性較高,

不引起臨床癥狀的一過性腸道缺血即可引起血漿I-FABP水平升高，其被

認為是反映急性腸系膜缺血最準確的生物學標志物。血漿I-FABP水平高

于100pg/mL提示存在小腸黏膜損傷和腸道上皮細胞的破壞，缺血時間

越長，腸黏膜損傷越重,血漿I-FABP水平越高［21-22］。Rittger。出等［23］

發(fā)現(xiàn)非動脈閉塞性腸系膜缺血患者的I-FABP濃度較健康對照者高出4倍

以上，而L-FABP則增加了10多倍。Thuijls等［17］研究發(fā)現(xiàn)，設臨界值

為551pg/mL時尿液I-FABP診斷腸道缺血的敏感性和特異性可達0.90

和0.89,診斷效能顯著優(yōu)于血漿I-FABP及其他FABP亞型。此外，F(xiàn)ABP

水平受原發(fā)病影響較?。?4-27］,具有更好的臨床應用價值。

2.2二胺氧化酶(diamineoxidase,DAO)

DAO是存在于腸道黏膜纖毛上皮的細胞內酶，95%存在于腸道，其中以

空回腸中活性較高，主要參與組胺等多種胺類代謝。腸黏膜上皮細胞變性

壞死腸黏膜屏障功能受損時DAO釋放入血脩環(huán)DAO濃度升高［28?29］。

葉云虹等［30］在Meta分析中，針對危重癥患兒循環(huán)DAO水平與胃場功

能障礙關系的亞組分析表明：DAO水平越高,胃腸道功能障礙越嚴重(OR

=0.65,95%CI0.14-1.16)。王美燕等［31］發(fā)現(xiàn)危重癥新生兒血清DAO

和I-FABP水平與胃腸道功能障礙呈正相關，認為DAO是早期診斷新生兒

胃腸道功能障礙的敏感指標。目前，多數(shù)觀點認為DAO能夠反映腸道黏

膜屏障的完整性，DAO升高的幅度可用以評估胃腸道功能障礙的程度。

2.3瓜氨酸

瓜氨酸是來源于腸道上皮細胞的非必需氨基酸［32］,合成后通過腸上皮細

胞基底膜釋放并進入門靜脈［33］,瓜氨酸很少被肝細胞吸收，大部分在進

入體循環(huán)后被近端腎小管上皮細胞重吸收并轉化為精氨酸［34］。血漿瓜氨

酸水平取決于腸上皮細胞合成與近端腎小管上皮細胞的轉化效率，腎功能

正常者其循環(huán)瓜氨酸水平與腸道上皮細胞的功能狀態(tài)有關。Crenn等

［35-36］發(fā)現(xiàn)，健康成年人血漿瓜氨酸濃度波動于20-60mmol/L,血漿

瓜氨酸濃度＜20mmol/L提示腸道上皮細胞數(shù)量顯著減少。國內研究表明,

血清瓜氨酸濃度419.56pmol/L可能是預測嚴重創(chuàng)傷后胃腸道功能損傷

較好的界值［37］,血清瓜氨酸水平＜16.26|jmol/L診斷兒童急性胃腸損傷

的敏感性和特異性分別為86.4%和67.6%,血清瓜氨酸濃度＜10pmol/L

提示預后不良［38］。關聯(lián)分析進一步提示，血漿瓜氨酸水平越低，腸道組

織學損傷越重［39］。因此，測定循環(huán)瓜氨酸水平能夠反映胃腸道功能損傷

的程度。

2.4D-乳酸

D-乳酸是L-乳酸的立體異構體，在人體中的主要來源是腸道內源性途徑

(腸道菌群產生)、非腸道內源性途徑(線粒體甲基乙二醛途徑)和外源性攝入

［40-42］o絕大多數(shù)D-乳酸經由腸道內源性途徑產生。一般而言，循環(huán)D-

乳酸濃度多＜0.01mmol/L［41］eTreskes等［43］發(fā)現(xiàn)D-乳酸診斷急性腸

系膜缺血的敏感性和特異性分別為71.7%(95%CI58.6%?82.5%)和

74.2%(95%CI69.0%?79.0%)亦有研究指出其診斷急性腸系膜缺血的敏

感性較高而特異性較差［44］°Teng等［45］選取23.25pmol/L作為截斷值，

D-乳酸診斷重癥患者胃腸道功能障礙和胃腸道功能衰竭的敏感性和特異

性分別為72.09%和88.06%,同時D-乳酸聯(lián)合瓜氨酸能夠有效鑒別健康

對照、胃腸道功能障礙和胃腸道功能衰竭。國內的相關研究表明PICU患

兒合并胃腸道功能障礙/衰竭者血漿D-乳酸水平較非胃腸道功能障礙患兒

以及正常對照兒童明顯升高，D-乳酸測定可以作為胃腸道功能衰竭早期診

斷的敏感指標［46-47］。值得注意的是,有研究持相反觀點認為D-乳酸不

能作為急性腸系膜缺血的早期診斷生物學標志物，因為此時腸道多已發(fā)生

廣泛的透壁壞死,厭氧菌增殖活躍［48-50］。

3免疫學標志物

IBD及其相關并發(fā)癥均可導致胃腸道功能障礙,CD是腸道功能衰竭的主

要病因（22.4%）［3］。對腸腔內抗原產生失調的免疫反應是IBD的主要發(fā)病

機制［51］,因此,一些抗微生物抗體和自身抗體可以作為CD患者的特異

性血清學標志物，同時也被認為與原發(fā)病進展及發(fā)生腸道功能障礙有關

［52-53］。Schoepfer等［53］證實CD患者血清較高的抗釀酒酵母甘露聚糖

抗體水平與腸屢、纖維化和胃腸道吸收功能障礙顯著相關，其他與CD并

發(fā)胃腸道功能障礙相關的抗體包括抗鞭毛蛋白A4-Fla2和fla-x抗體（OR

值分別為3.41和2.95）、抗大腸桿菌外膜孔蛋白C、抗中性粒細胞胞質抗

體等。同時存在多種血清學標志物［抗釀酒酵母甘露聚糖抗體、CRP和（或）

抗鞭毛蛋白抗體］異常的CD患者易更早出現(xiàn)胃腸道功能障礙［53-55］。

除體液免疫外（各類抗體），細胞免疫反應的類型、強度和方向也可以作為

有效評估胃腸道功能障礙的標志物。如外周小腸歸巢T細胞（免疫表型為a

4P7CCR9CD4T細胞）增加所導致的定向腸道的細胞免疫激活與促炎細胞

因子釋放、腸道上皮屏障破壞、胃排空延遲有關，這已經在幽門螺桿菌陰

性的功能性消化不良患者和危重癥患者群體中被觀察到［56-57］,這些發(fā)

現(xiàn)均代表了胃腸道功能障礙與細胞免疫交叉的免疫學研究新方向。

4腸道菌群與胃腸道功能障礙

腸道菌群失調及代謝紊亂與胃腸道功能障礙互為因果、相互促進。腸道菌

群及其代謝產物的變化特點是胃腸道功能障礙的潛在生物學標志物。正常

人腸道主要的細菌門分類是擬桿菌門和厚壁菌門，其次為放線菌門、變形

菌門和疣菌門［58］。多種病因導致的腸衰竭，其腸道菌群呈現(xiàn)出的總體變

化特征是菌種多樣性和豐度的顯著減少，這一特點在兒童和成人腸衰竭患

者的糞便中均可被觀察到［59-60］。在腸道菌群的組成上力-變形桿菌和腸

桿菌等革蘭陰性變形桿菌以及乳桿菌等革蘭陽性桿菌占比增加，前者成為

腸道微生物組的優(yōu)勢菌群，而擬桿菌、梭狀芽胞桿菌和厚壁菌比例大幅下

降［59,61-62］。腸道菌群的變化特點也可能是判斷因腸衰竭接受營養(yǎng)支持

的患者從腸外營養(yǎng)過渡到腸內營養(yǎng)最佳時機的標志物［59］。此外，胃腸道

功能障礙損害了擬桿菌等有益菌群的豐富度，還直接影響了乙酸、丙酸和

丁酸等重要短鏈脂肪酸(shortchainfattyacids,SCFAs)的生成。嚴重膿

毒癥患者糞便丙酸、乙酸、丁酸水平顯著低于健康對照人群，目比例明顯

紊亂(健康個體糞便中丙酸、乙酸和丁酸的摩爾比例為：：

602515)［63］o

由于SCFAs在維持腸道完整性、屏障功能和抗炎中具有重要作用，Blaak

等［64］認為增加SCFAs生成的腸道菌群調節(jié)策略可能是預防胃腸道功能

障礙的有效方法。

5其他生物學標志物

除上述生物學標志物外，尚有一些非特異性或新近被發(fā)現(xiàn)的生物學標志物

同樣被認為能夠反映胃腸道功能損傷。這些生物學標志物主要包括：楊道

特異性因子、細胞間連接調控因子、細胞骨架蛋白、激素等。成纖維細胞

生長因子-19(fibroblastgrowthfactor191FGF-19)是由回腸腸道上皮

細胞重吸收膽汁酸時合成并釋放的因子。唐曉夢等［15］發(fā)現(xiàn)FGF-19可以

作為兒童膿毒癥合并胃腸道功能障礙的新型預測指標，膿毒癥合并胃場道

功能障礙患兒血清FGF-19水平顯著低于未合并胃腸道功能障礙患兒

(48.4pg/mL比77.6pg/mL,P=0.046)。平滑肌蛋白22是一種細胞骨

架蛋白，檢測其血漿濃度有助于診斷嚴重的腸道壁全程穿透性病變［23］。

血管生成素-2主要由腎臟分泌，屬于血管生成素家族的一員，Huang等

［65］的研究提示血管生成素-2與腸道通透性有關，是腸道屏障功能障礙的

早期預測指標。此外，小腸黏膜細胞分泌和釋放的膽囊收縮素、胃黏膜分

泌的生長激素釋放肽、腸道L內分泌細胞產生的胰高血糖素樣肽2等腸道

激素水平均已被發(fā)現(xiàn)會在不同疾病誘發(fā)的胃腸道功能障礙中發(fā)生顯著變

化［66］。

6相關標志物的臨床應用限制和挑戰(zhàn)

兒童胃腸道功能障礙標志物的應用中仍存在以下問題：第一，目前對于胃

腸道功能障礙沒有統(tǒng)一的定義和診斷標準，不同研究間存在選擇性偏倚,

這導致不同研究的結論差異