HO-1在炎症性肠病中的表达及其与疾病活动度的关系.pdf

171国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.3 论著 作者单位：621000 四川绵阳四四医院消化内科HO-1 在炎症性肠病中的表达及其与疾病活动度的关系李 路 秦佳敏 杨亚玲 晏 勇【摘要】目的 探讨血红素氧化酶-1（HO-1）在炎症性肠病（IBD）中的表达及其与疾病活动度的关系。方法 选择 2020 年 1 月至 2022 年 3 月四川绵阳四四医院收治的 76 例 IBD 患者纳入研究组，其中溃疡性结肠炎（UC）有 40 例（设为 UC 组），克罗恩病（CD）有 36 例（设为 CD 组）；另选择同期在该院体检的 50名健康志愿者纳入对照组。收集所有受试者的外周血样本和肠黏膜组织，采用ELISA 法测定外周血 HO-1 的表达水平，采用免疫组织化学染色 SABC 法测定肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平。采用 ROC 曲线分析 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中HO-1 的表达水平对疾病的诊断效能。根据改良 Mayo 内镜评分（IMES）评估 UC患者疾病活动度，根据克罗恩病活动指数（CDAI）评估 CD 患者疾病活动度。采用 Pearson 相关系数法分析 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与疾病活动度的相关性。结果 UC 组和 CD 组外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平均显著高于对照组，差异均有统计学意义（P 均0.01）。联合外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平诊断 IBD 的敏感度、特异度、准确度和曲线下面积（AUC）分别为 75.76%、90.37%、84.92%和 0.691。轻度活动期、中度活动期、重度活动期的 UC 和 CD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平均依次升高，组间比较差异均有统计学意义（P 均0.05）。相关性分析结果显示，IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与 IMES 和 CDAI 均呈显著正相关（P 均0.05）。结论 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 表达上调，并与疾病活动度呈正相关，其有可能成为 IBD 诊断和病情评估的生物标志物。【关键词】溃疡性结肠炎；克罗恩病；血红素氧化酶-1；外周血；肠黏膜；疾病活动度；诊断DOI:10.3969/j.issn.1673-534X.2023.03.008Expression of HO-1 in inflammatory bowel disease and its relationship with disease activity LI Lu,QIN Jiamin,YANG Yaling,YAN Yong.Department of Gastroenterology,Sichuan Mianyang 404 Hospital,Mianyang 621000,China【Abstract】Objective This paper intends to investigate the expression of heme oxygenase-1(HO-1)in inflammatory bowel disease(IBD)and its relationship with disease activity.Methods A total of 76 patients with IBD admitted to Mianyang 404 Hospital,Sichuan province from January 2020 to March 2022 were included in the study group,including 40 cases of ulcerative colitis(UC,assigned as the UC group),36 cases of Crohns disease(CD,assigned as the CD group),and 50 healthy volunteers who underwent physical examination in the hospital during the same period were included in the control group.The peripheral blood samples and intestinal mucosal tissue were collected from the subjects,the expression of HO-1 in peripheral blood was measured using ELISA,and the expression of HO-1 in intestinal mucosal tissue was measured using the immunohistochemical staining SABC method.The diagnostic efficacy of the expression of HO-1 in peripheral blood and intestinal mucosal tissue of the IBD patients was analyzed using ROC curve analysis.The disease activity of the UC group was evaluated according to the improved Mayo endoscopic score 172国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.3(IMES),and the disease activity of the CD group was evaluated according to the Crohns disease activity index(CDAI).The Pearson correlation coefficient method was used to analyze the correlation between the expression of HO-1 in peripheral blood and intestinal mucosal tissue of IBD patients and disease activity.Results The expression of HO-1 in peripheral blood and intestinal mucosa tissues of the UC and CD groups are higher than those of the control group,with statistically significant differences(P0.01).The sensitivity,specificity,accuracy,and area under curve(AUC)of diagnosing IBD by combining the expression of HO-1 in peripheral blood and intestinal mucosal tissue are 75.76%,90.37%,84.92%,and 0.691,respectively.The expression of HO-1 in peripheral blood and intestinal mucosa tissues of the UC and the CD group during mild,moderate,and severe activity periods increase sequentially,with statistically significant differences(P0.05).The correlation analysis results show that the expression of HO-1 in peripheral blood and intestinal mucosal tissue of IBD patients is significantly positively correlated with IMES and CDAI (P0.05).Conclusions The expression of HO-1 is upregulated in the peripheral blood and intestinal mucosa tissues of IBD patients,which is positively correlated with disease activity.It may become a biomarker for the diagnosis and assessment of IBD.【Key words】Ulcerative colitis;Crohns disease;Heme oxygenase-1;Peripheral blood;Intestinal mucosa;Disease activity;Diagnosis炎症性肠病（IBD）是一种由慢性非特异性炎症反应引起的胃肠道疾病，包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）。IBD 属于罕见病，但近年来其发病率呈上升趋势1。IBD 病因复杂，易反复发作，且存在恶变可能，给患者的健康和生活带来极大影响2。目前认为 IBD 的发生可能是遗传、环境、肠道菌群等多因素共同作用的结果3。近年来的研究发现，免疫炎症反应亦是 IBD 的重要发病机制4。血红素氧化酶-1（HO-1）是一种重要的抗氧化酶，可催化血红素分解代谢为亚铁、一氧化碳和胆绿素，其可参与免疫调控、炎症反应和氧化损伤5。研究表明，HO-1 在三硝基苯磺酸诱导的结肠炎模型小鼠的结肠组织中表达上调，可能参与 IBD 的发病过程6。另有研究显示，通过靶向核因子相关因子2（Nrf2）/HO-1 通路，可有效抑制肠道炎症反应、氧化应激和免疫调节，从而缓解 IBD7。本研究通过检测 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平，并分析其与疾病活动度的关系，旨在为IBD 的诊断和病情评估提供参考。1 资料与方法1.1 临床资料选 择 2020 年 1 月 至 2022 年 3 月 四 川 绵 阳四四医院收治的 76 例 IBD 患者纳入研究组，其中溃疡性结肠炎（UC）有 40 例（设为 UC 组），克罗恩病（CD）有 36 例（设为 CD 组）。纳入标准：（1）年龄为 1880 岁；（2）符合炎症性肠病诊断与治疗的共识意见（2018 年，北京）8中的诊断标准，并经内镜检查、病理检查、影像学检查等确诊为 UC 或 CD；（3）均签署知情同意书。排除标准：（1）近 3 个月内使用免疫抑制剂、水杨酸制剂、糖皮质激素或生物制剂者；（2）合并自身免疫病、慢性消耗性疾病和血液系统疾病者；（3）粪便常规检查示异常者；（4）有肠道手术史者；（5）合并心、肝、肾功能不全者。另选择同期在该院体检的 50 名健康志愿者纳入对照组。对照组均经电子肠镜钳取肠黏膜组织，并留取外周血样本，其中男性 29 名，女性21名，年龄2372岁，平均年龄为（49.683.53）岁。研究组中男性 44 例，女性 32 例，年龄 2375岁，平均年龄为（51.723.67）岁；根据改良 Mayo内镜评分（IMES）评估 UC 患者疾病活动度9，轻度活动期 12 例，中度活动期 18 例，重度活动期 10例；根据克罗恩病活动指数（CDAI）评估 CD 患者疾病活动度10，轻度活动期 9 例，中度活动期 17 例，重度活动期 10 例。研究组和对照组在性别、年龄方面差异均无统计学意义（P 均0.05），具有可比性。本研究经医院医学伦理委员会批准。1.2 外周血 HO-1 的表达水平检测采用 ELISA 法测定外周血 HO-1 的表达水平。抽取受试者清晨空腹外周静脉血 3 mL，3 000 r/min离心 10 min，分离血清。按照 ELISA 试剂盒 购自优利科（上海）生命科学有限公司 说明书操作，使用 SpectraMax iD5 型多功能酶标仪（购自美国Molecular Devices 公司）测定波长 45 nm 处吸光度值，以标准物浓度为横轴，吸光度值为纵轴，绘制标准曲线，计算样品中 HO-1 的表达水平。173国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.31.3 肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平检测采用免疫组织化学染色 SABC 法测定肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平。所有受试者均经肠镜检查获取肠黏膜组织标本，用 PBS 溶液冲洗标本 3 次，每次 2 min；经 4%多聚甲醛固定 15 min 后，再次使用 PBS 溶液冲洗 3 次，每次 2 min。制备组织石蜡片，经脱蜡、水化后，PBS 溶液冲洗 3 次，每次 5 min；用 3%H2O2溶 液 处 理，室 温 封 闭 15 min；PBS 溶液 冲 洗，滴 加 一 抗，稀 释 比 例 为 1 150，4 孵育过夜；PBS 溶液冲洗，滴加二抗，室温反应 20 min；PBS 溶液冲洗，滴加 SABC 工作液，室温孵育 20 min；PBS 溶液冲洗，DAB 法显色，苏木精复染；依次进行脱水、透明、封片后，镜下观察染色情况。HO-1 阳性细胞判定标准：细胞质内出现棕黄色或褐色颗粒。应用 ImageJ 软件进行半定量分析，每个切片计数 10 个视野，计算阳性细胞的平均积分光密度值，数值越大提示 HO-1 的表达水平越高。1.4 统计学方法应用 SPSS 20.0 软件对数据进行统计学分析。符合正态分布的计量资料以均数 标准差（xs）表示，2 组间比较采用独立样本 t 检验，组内比较采用配对样本 t 检验。计数资料以例（%）表示，组间比较采用卡方检验。采用 ROC 曲线分析 IBD患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平对疾病的诊断效能，并计算敏感度、特异度、准确度和曲线下面积（AUC）。采用 Pearson 相关系数法分析IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与疾病活动度的相关性。P0.05 为差异有统计学意义。2 结果2.1 各组外周血中 HO-1 的表达水平比较UC 组、CD 组外周血 HO-1 的表达水平分别为（395.4751.42）ng/L、（411.5853.29）ng/L，均 显 著 高 于 对 照 组（364.8749.36）ng/L，差异 有 统 计 学 意 义（F9.361，P0.01）。UC 组 与CD 组外周血 HO-1 的表达水平差异无统计学意义（P0.05）。2.2 各组肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平比较免疫组织化学染色 SABC 法结果显示，对照组肠黏膜组织中 HO-1 阳性细胞较少，主要位于细胞膜和细胞质；UC 组肠黏膜组织中 HO-1 阳性细胞数显著增加，主要位于黏膜和腺体上皮细胞的细胞质，可见大量阳性细胞浸润，伴腺体结构破坏；CD组肠黏膜组织中HO-1阳性细胞数显著增加，主要位于黏膜上皮细胞的细胞质。见图 1。UC 组和 CD 组肠黏膜组织中 HO-1 的平均积分光密度值分别为 0.470.05 和 0.490.06，均显著高于对照组（0.140.02），差异有统计学意义（F870.800，P0.01）。UC 组与 CD 组肠黏膜组织中 HO-1 的平均积分光密度值差异无统计学意义（P0.05）。图 1 各组肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平比较 免疫组织化学染色 SABC 法 200 A 对照组 B UC 组 C CD 组ABC2.3 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平对疾病诊断的价值分析ROC 曲线分析结果显示，外周血 HO-1 的表达水平诊断 IBD 的敏感度、特异度、准确度和AUC（95%CI）分别为 69.54%、86.28%、79.27%和0.654（0.4930.812）；肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平诊断 IBD 的敏感度、特异度、准确度和 AUC（95%CI）分别为 72.36%、88.83%、81.49%和 0.668（0.5120.825）。联合外周血和肠黏膜组织中 HO-1的表达水平诊断 IBD 的敏感度、特异度、准确度174国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.31.00.80.60.40.20和 AUC（95%CI）分别为 75.76%、90.37%、84.92%和 0.691（0.5230.851），均高于单项检测，差异均有统计学意义（P 均0.05）。见图 2。图 2 外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平诊断 IBD 的 ROC 曲线敏感度0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.01特异度联合检测肠黏膜组织中 HO-1外周血 HO-12.4 不同疾病活动度患者外周血和肠黏膜组织中HO-1 的表达水平比较如表 1 所示，轻度活动期、中度活动期、重度活动期的 UC 和 CD 患者外周血和肠黏膜组织中HO-1 的表达水平均依次升高，组间比较差异均有统计学意义（P 均0.05）。表 1 不同疾病活动度患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平比较组别例数HO-1外周血/ng L1肠黏膜组织（平均积分光密度值）UC 组轻度活动期12382.1720.360.440.02中度活动期18411.4219.37a0.460.03a重度活动期10435.3718.21ab0.490.02abF 值20.85111.500P 值 0.000 0.000CD 组轻度活动期9391.3217.730.450.02中度活动期17415.7318.35a0.480.02a重度活动期10439.2619.46ab0.510.05abF 值15.8507.727P 值 0.0000.002注：与同组轻度活动期比较，aP0.05；与同组中度活动期比较，bP0.052.5 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与疾病活动度的相关性分析相关性分析结果显示，IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与 IMES 和 CDAI 均呈显著正相关（P 均0.05）。见表 2。表 2 IBD 患者外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与疾病活动度的相关性分析项目IMESCDAIr 值P 值r 值P 值外周血 HO-10.5980.0210.5760.025肠黏膜组织中 HO-10.6240.0090.5890.015175国际消化病杂志 2023 年 6 月 25 日第 43 卷第 3 期 Int J Dig Dis，June 25，2023，Vol.43，No.33 讨论HO-1 是 HO 家族的重要成员之一，可分解血红素。近年来的研究发现，HO-1 不仅可作为一种抗氧化剂，还表现出抗炎和免疫调节特性，在慢性炎症和自身免疫病的治疗中显示出巨大潜力11。Nrf-2 是 HO-1 的上游转录因子。研究表明，UC 病变组织中 Nrf-2 表现出代偿性高表达，且其表达水平与氧化应激反应和肠黏膜组织损伤程度密切相关12。另有研究显示，Nrf2/HO-1 信号通路在三硝基苯磺酸诱导的 CD 小鼠结肠组织中异常表达，可诱导肠道屏障功能障碍和肠道炎症反应，进而参与疾病的发生和发展13。IBD 的发病机制尚未完全明确，仍缺乏特异性治疗，且一旦确诊往往需要终身治疗。目前主要根据患者的临床表现，并结合内镜检查、病理检查和影像学检查诊断 IBD，但由于 IBD 无特异性临床表现，加之病理形态表现呈多样性和异质性，导致准确诊断 IBD 的难度较高14。本研究结果显示，UC 和 CD 患者外周血 HO-1的表达水平显著高于健康人群，与以往的报道相符15，可能原因为炎症反应可引起机体发生氧化应激，促进 HO-1 生成，从而参与 IBD 患者肠道屏障损伤过程16。本研究结果还显示，UC 和 CD 患者肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平亦显著高于健康人群，这提示 HO-1 表达水平升高可能是 IBD 的重要发病机制。ROC 曲线分析结果显示，外周血和肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平诊断 IBD 的 AUC分别为 0.654 和 0.668，均大于 0.5，这提示该 2 项指标对 IBD 的诊断均具有一定价值，临床应用中可根据实际情况进行选择；此外，外周血和肠黏膜组织中 HO-1 联合检测诊断 IBD 的敏感度、特异度、准确度和 AUC 均高于单项检测，这提示联合检测有助于提高诊断准确率。消化内镜检查是评估 IBD疾病活动度的可靠方法，但该检查为有创性检查，患者的接受度较低。准确评估 IBD 疾病活动度对实现精准治疗具有重要意义17。本研究发现，随着疾病活动度和病情严重程度加重，IBD 患者外周血及肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平均逐步升高；且 UC 患者外周血及肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与 IMES 评分呈显著正相关，CD 患者外周血及肠黏膜组织中 HO-1 的表达水平与 CDAI 评分呈显著正相关，这进一步表明 HO-1 的表达水平与疾病活动度密切相关，其有可能成为 IBD 评估和治疗的分子标志物。综上所述，IBD 患者外周血和肠黏膜组织中HO-1 表达上调，并与疾病活动度呈正相关，其有可能成为 IBD 诊断和病情评估的生物标志物。本研究尚存在不足之处，即未探讨 HO-1 的表达水平与患者临床病理特征的关系，以及治疗前后该指标的变化情况，本课题组今后将进一步探究 HO-1在 IBD 患者血清和肠黏膜组织中表达的临床意义。参 考 文 献1 Mak WY,Zhao M,Ng SC,et al.The epidemiology of inflammatory bowel disease:East meets westJ.J Gastroenterol Hepatol,2020,35(3):380-389.2 胥春华,文武,蹇贻.炎症性肠病临床特点及误诊分析（附 228例报告）J.临床消化病杂志,2020,32(5):285-289.3 Guan Q.A comprehensive review and update on the pathogenesis of inflammatory bowel diseaseJ.J Immunol Res,2019,2019:7247238.4 Neurath MF.Targeting immune cell circuits and trafficking in inflammatory bowel diseaseJ.Nat Immunol,2019,20(8):970-979.5 Facchinetti MM.Heme-Oxygenase-1J.Antioxid Redox Signal,2020,32(17):1239-1242.6 Kupai K,Almsi N,Ksa M,et al.H2S confers colonoprotection against TNBS-induced colitis by HO-1 upregulation in 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