大连UEGW 2020速递 | 炎症性肠病机制研究进展

Arno Bourgonje博士（荷兰格罗宁根大学）称：“许多炎症性肠病（IBD）患者都有肠外表现，其中贫血是最常见的血液学表现，影响约三分之二的患者。”他解释说，IBD贫血被认为是缺铁性贫血（IDA）和慢性疾病性贫血（ACD）共同作用的结果。Bourgonje博士解释称：“伴发IDA的IBD患者常需服用铁补充剂，但其治疗应答较难预测。”铁在能量产生、宿主防御和细胞氧感应中起着重要作用。细胞氧感应最重要的途径是缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）通路。“在此处，铁是羟化酶反应中的关键辅助因子，而羟化酶反应是氧存在下HIF-1α降解所必需的。Bourgonje博士指出：“在缺氧的情况下，HIF-1α被激活并导致各种下游靶基因进一步激活”。全身铁与HIF-1α通路之间的相互作用调节肠上皮中的氧感应，并可能会导致IBD患者发生IDA。

Bourgonje博士及其团队旨在确定IBD患者全身铁状态与HIF-1α通路中的黏膜激活之间的关系。共计从165例IBD患者的回肠和结肠中获得肠道活检标本（n=110），并对其炎症状态进行了评估。将患者分为“健康铁状态”（n=81）和“全身性IDA”（n=29）。“我们还收集了有关铁代谢的实验室参数，并检索了20种不同的HIF-1α通路基因的表达数据。”结果表明，肠道部位和炎症是导致HIF-α相关基因表达变化的最主要因素。

Bourgonje博士发现：“与IBD患者的结肠黏膜相比，回肠黏膜中的HIF-1α通路明显上调”。与非炎症性肠道组织活检相比，回肠和结肠炎症组织中HIF-α通路的激活能力显著增强。他补充到，回肠活检组织似乎对HIF-α通路的激活更为敏感（图1）。

图1. 回肠活检的特征

与对照组相比，炎症性活检组织中TFRC（一种参与铁吸收的HIF-1α靶基因）的表达水平显著增升高（P<0.001），且全身性IDA进一步增高了TFRC和HIF1A的表达水平。在炎症组织中，TFRC的表达水平与全身性游离铁水平呈显著负相关（P<0.05），而在无炎症的情况下这种关联发生了变化。最后，与回肠类器官相比，结肠类器官对二甲基草酰甘氨酸（DMOG）诱导的HIF-1α通路激活具有更高的敏感性。

Bourgonje得出结论，这项研究的结果表明，HIF-1α通路在人体肠道中具有位置特异性反应，并受肠道炎症的驱动。“此外，在回肠组织中也观察到了TFRC表达水平的累积性诱导（由肠道炎症和全身性铁缺乏诱导）。这些研究结果可能表明，在口服铁补充剂的情况下，并发IDA的IBD患者可从HIF-1α靶向治疗中获益。

比利时鲁汶大学的Nasim Sadat Seyed Tabib博士表示：“因为克罗恩病（CD）存在异质性，并且生物制剂、小分子等新疗法正在不断涌现，所以，在预后和治疗方面对该疾病进行更好的分类显得十分重要。”她解释说，这项研究旨在通过表征微生物群紊乱程度、免疫系统调节和肠上皮细胞功能异常的程度，来评估是否可以鉴定CD患者的亚型。为此，采用血清蛋白组学法从血清样本（92种炎症相关蛋白）中获得炎症蛋白质组学评分（IPS），通过回肠和结肠活检组织RNA测序评估屏障完整性评分（BIS），通过粪便样本16个rRNA基因测序计算微生物群紊乱指数（MDI）。共计220名CD患者以及133名健康对照者参与了这项研究。Seyed Tabib博士补充道：“多数患者的C反应蛋白（CRP）和粪便钙卫蛋白（FC）水平较高，因此这些患者的疾病活动度较高。”

Seyed Tabib博士谈到：“首先，需要对MDI（定义为CD中增加的生物体丰度与CD中减少的生物体的丰度之和的对数）进行计算。患者评分从Q1（最不紊乱的状态）至Q4（最紊乱的状态）不等。结果显示，MDI程度与CRP和FC呈正相关”。为了计算炎症性蛋白组学评分，试验共选择了与FC相关的32种蛋白质。采用惩罚logistic回归模型来区分健康对照组和疾病状态活跃的CD患者（定义为FC≥1800μg/g）。Seyed Tabib博士称：“我们的模型确定了14种重要的蛋白质，并且这14种蛋白质用于开发IPS（定义为炎症蛋白质血清水平的加权总和）。同时，试验使用回归模型的系数值作为蛋白质的权重。然后，依据Q1（失调最轻的状态）至Q4（失调最严重的状态）分类出四类患者。

研究发现，IPS与CRP和FC呈正相关。最后，试验将BIS定义为屏障基因血清水平的加权总和，并使用回归模型的系数值作为基因的权重。从1500个编码蛋白质的基因开始筛选，然后将其缩小至8个被鉴定为重要的基因用于计算BIS评分，并将患者从Q1（功能失调最少的状态）至Q4（功能失调最大的状态）进行分类。研究发现， BIS与CRP和FC等临床炎症标志物无相关性（图1）。因此，它与疾病的炎症状态无关，更多的是表现出一种潜在的机制效应。”

图1. BIS与CRP、BIS与FC的关系。

Seyed Tabib博士认为，可以根据微生物群、转录组学和蛋白组学来定义CD患者群。“在给定患者中的这种分子聚类可被视为是治疗IBD的一种新型和个性化方法，并且可以帮助鉴别伴有肠道微生物群驱动疾病的重症患者。除了免疫调节策略外，这些患者还可能从饮食、益生菌等微生物调节策略中获益。”然而，仍需要更大样本量对这些研究结果进行进一步验证。

深层黏膜愈合是改变溃疡性结肠炎（UC）预后的先决条件，因为持续的炎症和伤口会增加复发和结肠切除的风险以及结直肠癌的发病率。丹麦Herlev-Gentofte医院的Jacob Bjerrum教授解释了这项研究的背景，“若干证据表明抗炎策略可能会损害参与黏膜组织再生的重要途径，这实际上可能解释了为什么我们在一些患者中只看到部分应答或根本没有治疗应答。”过去的人类和动物模型已经显示出脂质代谢物（例如磷脂和二十烷类化合物，是肠道免疫系统内的重要组成部分）治疗的积极结果。Bjerrum教授和他的团队打算从UC患者和健康人之间的差异来探索伤口愈合的动力学因素，研究脂质组学并评估潜在的新治疗目标。

30名研究对象（21名UC患者和9名健康对照组）在0、2、7天接受内镜检查，并进行体内愈合检测。所有UC患者均实现缓解至少3个月，健康对照组未服用任何药物。使用超高效液相色谱结合质谱法对活检材料进行了研究，主要集中在磷脂和二十烷类化合物上。Bjerrum教授解释，“由此产生的脂质数据随后用无监督和监督的多变量数据分析来确定潜在的新治疗靶点。”

在第0天乙状结肠肛门部位创建4个小的实验性伤口后，在第2天和第7天通过与伤口约90°的横断面活检监测伤口愈合过程（图1）。因此在第0，2和7天对研究队列的每个成员进行脂质组学分析。

两组中，第2天至第7天的比较中观察到伤口评分大幅降低，但UC患者的评分明显高于对照组，表明UC组的黏膜愈合较慢（图2）。Bjerrum教授说，“有趣的是UC和对照组的伤口评分与磷脂谱的变化相关。”

至于不同的磷脂，在对照组中，仅发现磷脂酰胆碱和溶磷脂酸出现显著的暂时性降低，而在第2天或第7天UC组中检测的大多数磷脂水平，均出现暂时性和持续性的降低（图3）。这些脂质变化可能指向新的治疗目标。在Bjerrum教授看来，“未来的医学治疗方案不应仅仅关注改善炎症过程，还需要关注实际的愈合过程。”

图1. 体内伤口愈合试验的设计

图2. UC患者与健康对照组的伤口评分差异

图3. UC患者(UC)和健康对照组(Con)之间的磷脂成分区别

IBD家族史是IBD的最重要危险因素。全基因组关联研究已经确定了约240个与IBD相关的遗传基因座。尽管在过去的几十年中进行了一些相关研究，但是遗传风险在IBD家族聚集中的作用仍然知之甚少。本研究的目的是识别与家族性IBD相关的遗传变异，并明确遗传因素在多大程度上促使了IBD的家族聚集的发生。

单核苷酸多态性（single-nucleotide polymorphisms，SNP）仅占所观察到的IBD遗传率的一部分。因此，结合有意义的SNPs计算多基因风险评分（polygenic risk scores，PRS）得出的常见遗传变异的综合效应可能更好地实现预测IBD的发生风险，并且将此方法用于本研究中。

比利时鲁汶大学医院人类遗传学系Ho-Su Lee博士及其团队纳入54个欧洲聚集家系（≥3名一级直系亲属受累），包括189例IBD患者（156例罗恩病，33例溃疡性结肠炎）和133例未受影响的亲戚。此外，研究还包括IBD散发病例和无关的非IBD对照。使用Immunochip对所有个体进行基因分型。为了鉴定与IBD相关的遗传变异，研究者进行传输不平衡测试（transmission disequilibrium test，TDT）和家庭的关联（family-based association，DFAM）分析。此外，由于上述原因，研究人员计算了加权多基因风险评分。

在TDT测试中，发现了五可疑基因座，其中以下三个在DFAM分析中也很重要：IL12RB1，SLC9A8和SLC2A13_LRRK2。另外，发现之前识别出的与IBD无关的遗传位点“ SLC9A8”但与肠道菌群β-多样性有关。

家族性IBD病例的PRS明显高于未受影响的家庭成员。此外，家族性IBD病例的PRS高于非IBD对照和散发病例（图1）。

PRS四分位数分析表明，每增加一个PRS标准差，家系中IBD的风险增加了1.23倍（95％置信区间= 1.21-1.24）（图2）。

综上，本研究首次发现SLC9A8与IBD相关性。较高的IBD多基因风险评分会增加家族性IBD的发病风险，也会增加散发性IBD的发病风险。Lee博士总结说：“受影响的家庭成员与受影响较小的家庭成员之间的差异主要由更显著的SNP引起。”在她看来，这项研究揭示了风险评分在IBD风险可预测性方面有确切作用。

图1. 家族性IBD有很强的遗传易感性。多基因风险评分（polygenic risk scores，PRS）

图2. 较高的多基因风险评分（polygenic risk scores，PRS）会增加家族性IBD的发病风险。

作者：IBD学术派   来源：IBD学术派