炎症性肠病是慢性、复发性和汇款,胃肠道炎症条件影响全世界超过400万人。 1在加拿大,230多000人患有炎症性肠病,每年额外10 000例诊断。 2炎症性肠病包括克罗恩病(CD)和加州大学,不同的临床表现和并发症和治疗可能有不同的反应。 3 - 5儿科患者,炎症性肠病人口的10% - -25%, 6 7通常表现为不同的特点从成人IBD的患者,和有更多的积极的和广泛的疾病和长期严重的结果。 4 - 8少生孩子有所谓的经典症状,而是有一系列的功能,包括非典型症状,如身材矮小或减肥导致延迟识别和诊断。 9一般来说,CD的特点是谨慎的粘膜和粘膜下病变,可发生在胃肠道的任何地方,和在自然透壁的。相比之下,加州大学扩展从直肠检查,连续的,但一般表面炎症。然而,非特异性胃参与,相对保留直肠和状补丁参与加州大学 10可以添加诊断疾病的困惑和错误分类。鉴别诊断是很重要的感应和维护适当的药物治疗可以CD和加州大学之间的差异。在儿科人口,独家肠内营养是一种有效的诱导治疗CD但不是在加州大学。 11维持治疗,建立甲氨蝶呤CD, 12但不是为加州大学, 13而mesalamine不是。 14此外,并发症相关疾病是非常不同的。对于那些不幸的病人不响应治疗,外科手术选择是非常不同的加州大学提供的加州大学疾病过程和机会的储层形成和调整肠道连续性。乳糜泻,非常真实的复发的可能性在胃肠道的其他地方,手术移除发炎的部分粘膜发炎一般不提供,除非疾病并发症需要这样的行动。因此,考虑治疗选择和讨论的结果,正确的诊断是有效治疗炎症性肠病的一个重要因素。

全基因组关联研究已经确定了近170易感性位点与炎症性肠病有关,包括许多位点重叠在CD和加州大学, 15 - 17日然而,由于这些疾病表现变异小于15%。 17生物标志物一直试图补充当前炎症性肠病的诊断工具,如内镜、成像和组织学减少模棱两可的炎症性肠病的诊断,协助亚型分化和疾病提供客观的措施。先前的研究已经确定了蛋白质升高和血清中可测或粪便; 3然而,这些蛋白质被发现更明显的情况下执行最佳的CD或加州大学在儿科人口。 18 19Serum-detected抗体针对中性粒细胞或细菌组件往往低敏感性(真阳性率< 50%;综述了 20.)。其他生物标记,即粪便calprotectin,临床上有用的识别IBD患者人群没有粘膜炎症(如肠易激综合症,健康对照组),但不能区分IBD亚型。 21此外,粪便calprotectin不足以区分轻度,中度或严重的疾病, 19这是很重要的在决定适当的治疗干预。考虑当前的基因和蛋白质标记的局限性,非典型演讲、炎症性肠病在儿科人口发展有明确需要新的生物标记物和方法,可以快速、准确地提供CD和UC的诊断。

识别小说蛋白质生物标记物,蛋白质组学方法已经应用于血清、细胞或组织隔离从成人IBD患者。 22发现这些早期研究表明蛋白质组学的有用性的生物标志物的选择,但一直受限于缺乏一个初始群体和不同的病人治疗 23-28和无法识别区分蛋白质(利用MALDI /表面增强激光解吸/电离(SELDI)), 25 26 29日或低吞吐量(二维凝胶)。 24 27 30.在这项研究中,我们克服了这些局限,采用一个定量,高通量蛋白质组学方法评估和比较提升结肠活检从99年(39控制、30 CD 30 UC) therapy-naive孩子在炎症性肠病的诊断。我们首先进行了蛋白质组学的分析儿科活检,并旨在识别候选生物标志物有助于准确subdiagnosis IBD。

IBD的准确分类仍然是一个重要的临床亚型的挑战,特别是在儿科人口在临床特征不突出,随着时间的推移可能会改变。 44 45这里,我们评价活检的蛋白质组取自99年儿科患者在诊断时,和治疗干预之前,潜在的蛋白质生物标记物的发现和验证。

我们量化的超过3500个蛋白质,发现五种蛋白质从控制足以隔离IBD患者和12,区分CD和加州大学的精度> 80% ( 表4)。所有候选生物标志物在我们研究量化≥95%的病人活组织检查,这是与疾病标记测量抗体炎症或微生物组件(例如,细胞核周围的anti-neutrophil细胞质抗体(pANCA) anti-Saccharomyces酵母抗体(ASCA) CBir1)中确定的有限数量的患者(范围2% - -85%)。 46我们的模型的性能( 表4)大于血清学面板,常应用于难以诊断的情况下,尽管敏感性为0.67,特异性为0.76在儿科人群。 18

当前的血清和粪便生物标志物的诊断炎症性肠病临床应用有限由于低选择性。标准血清学测试可以提供一般信息炎症,然而21%和54%的儿科患者轻度CD或加州大学,分别高达4%和中度/重度疾病测试正常血红蛋白,白蛋白,血小板和红细胞沉降率, 47甚至显示有限的改进的c反应蛋白(CRP)。 48c反应蛋白和血红蛋白在微分效用IBD非炎症条件 21但不要IBD有别于其他炎症状态也不区分IBD亚型。 49 50粪便calprotectin表现良好区分条件与粘膜炎症的症状相似,但本质上非炎症,如肠易激综合症,但适度的选择性。 51在我们的研究中,biopsy-associated calprotectin水平组之间没有显著差异。这可能是反射的区别在样本收集测量(组织、粪便)。

在此确认候选生物标志物有助于多个生物过程,主要代谢( 图4)。候选生物标记物在两个面板1和面板2组件脂肪酸代谢、炎症性肠病的发病机制和贡献曾被认可。 52在我们的研究中,我们发现FABP5降低蛋白质含量与控制相比,儿童IBD患者( 表2)。FABP以前池中确定成人IBD结肠标本IBD患者有更高的RNA表达与控制相比, 53而另一项研究中发现了一个减少RNA的表达L-FABP UC粘膜发炎。 54值得注意的是,我们发现蛋白质参与脂肪酸代谢升高的CD在加州大学儿科患者( 图4)。具体来说,蛋白质白三烯4水解酶,tricarboxylate运输蛋白,三功能性的酶和δ(3、5)-它(2、4)-dienoyl-CoA异构酶均升高患者的CD与UC组相比。白三烯4水解酶是参与生产的促炎介质白三烯B4,后者曾发现高架IBD患者结肠的活跃。 55

在此确认能量代谢也在IBD被改变,包括候选生物无机焦磷酸酶,visfatin UDP-glucose 6-dehydrogenase。保尔森 等 27显示海拔无机焦磷酸酶在发炎的UC患者结肠活检,一致与我们的研究结果儿科IBD活组织检查的水平升高。Waluga 等 56发现高浓度的visfatin在CD和UC患者血清,并减少在CD患者治疗。在我们的研究中,我们发现海拔visfatin在IBD患者活检,和CD儿科visfatin之间的相关性水平切片和PCDAI评分( 图5Waluga B)。而研究没有发现visfatin水平和炎症性肠病的临床指标之间的相关活动, 56细胞外水平被发现在结直肠肿瘤与炎症指标。 57与无机焦磷酸酶和visfatin UDP-glucose 6-dehydrogenase此前还没有与炎症性肠病有关。然而,酶,作用于NAD + visfatin活动的下游,是colitis-associated的预测生物标志物在CD和UC患者罹患癌症的风险。 58

9个蛋白质生物标记面板不是组件的代谢途径,但角色绑定和运输金属、蛋白质和RNA。胞液氨肽酶,发现在我们的研究是提高CD相比,加州大学( 表3),曾被label-free蛋白质组学在CD患者有较高的表达与加州大学和控制患者组相比。 23有趣的是,蛋白质不升高的血清群成人UC患者,但是作者表示,进一步检测结肠癌样本应该执行。 59金属硫蛋白的相对表达在IBD,观察到在多个研究,似乎依赖于一些具体因素包括隔离和治疗干预的位置。 60同意与我们观察到的相关性相对是水平和PCDAI ( 图5D和 6C),年级之间的相关性炎症与金属硫蛋白在成人IBD活组织检查显示。 43此外,细胞外的金属硫蛋白的抗体堵塞导致减少结肠炎小鼠模型, 43表明这种候选人生物标志物疾病发病机制的贡献。serotransferrin水平和传播形式的转铁蛋白受体指标在儿科IBD患者贫血。 61年,转铁蛋白受体蛋白1在CD患者升高与加州大学相比,而serotransferrin UC患者被发现高于那些CD ( 图3A)。有趣的是,serotransferrin被发现在成人患者中升高英夫利昔单抗治疗的CD,没有回应。 62年亮氨酸PPR motif-containing蛋白质,Sec61a1,葡萄球菌核酸酶domain-containing蛋白质,HNRNP H3和β-2微球蛋白以前没有与炎症性肠病。在进行蛋白质组学分析中,进一步描述这些和其他的贡献non-biomarker蛋白质IBD的发病机制将被评估。尽管本文提供的生物标志物的研究一直局限于Q95(确保广泛适用的生物标记物的鉴定),在未来的研究中,我们将评估之间的所有蛋白质,不同于控制或炎症性肠病亚型在《盗梦空间》,以及那些相同的病人治疗后的变化。

总的来说,我们已经确定了候选生物标志物发炎组织样本的初始therapy-naive患者的疾病。面板1和2的蛋白质识别量化在≥95%的儿科组,表明在最初的内镜诊断的适用性。虽然几个面板的1和2蛋白质之前一直与炎症性肠病有关,在这项研究中我们一起显示这些蛋白质的效用作为炎症性肠病的生物标记物,重要的是,对CD和加州大学的分化。面板能够分类患者群体,准确率> 80%。在这个阶段,识别蛋白是相对变化的反射;进一步的工作需要翻译这些发现到临床,专门开发的绝对量化方法的蛋白质和发展一个适当的疾病分类多变量预测模型。visfatin的评价,是通过ELISA和验证的数据加强女士翻译这一知识的可能性相对轻松地诊所。我们IBD和控制受试者的亚急性和慢性投诉。我们没有这些分析应用于急性自限性的传染性结肠炎或其他炎症性疾病,可能会发现其他肠道如腹腔疾病。然而,在此我们已经确定了生物标志物能够subdiagnose儿科患者亚急性慢性疾病在《盗梦空间》的报告。 The use of an inception cohort is an important distinction of this study, and increases the applicability of these findings from studies that have searched for disease biomarkers from patients undergoing treatment. The application of these panels of proteins for use as biomarkers could enable for differential diagnosis of IBD subtypes to permit for appropriate therapeutics.