粪便微小RNA特征谱：儿童炎症性肠病的非侵入性诊断与预后标志物研究

《Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition》：Fecal microRNA signatures as non-invasive diagnostic and prognostic markers of pediatric inflammatory bowel diseases

　　

目的：识别新的非侵入性诊断和预后生物标志物对于改善儿童炎症性肠病（PIBD）的治疗结局至关重要，PIBD包括儿童克罗恩病（pCD）和儿童溃疡性结肠炎（pUC）。鉴于微小RNA（miRNA）参与PIBD发病机制，miRNA是有前景的候选标志物。本研究探讨其诊断价值和临床应用潜力。

方法：研究纳入81例初治PIBD患者和30例非IBD对照，收集其粪便样本。采用小RNA下一代测序（small RNA next-generation sequencing）进行粪便miRNA分析。在探索阶段（34例PIBD、20例非IBD儿童）鉴定差异表达miRNA（DEMs）。采用logistic回归建立诊断和预后miRNA表达特征谱。所设计的miRNA panel通过留一法交叉验证（LOOCV）和独立队列（47例PIBD、10例非IBD儿童）进行验证。

结果：由4种粪便miRNA（miR-10392-5p、miR-1246、miR-4695-5p和miR-5006-5p）组成的诊断特征谱区分pCD与非IBD的准确率为79.55%。3种粪便miRNA（miR-1290、miR-3960和miR-5006-5p）区分pUC与非IBD的准确率为78.26%。对于初治PIBD患者，分别由5种和6种miRNA组成的panel预测3个月时残余疾病活动的准确率在pUC患者中为100%，在pCD患者中为86.28%。此外，由4种和6种miRNA组成的不同特征谱预测12个月内复发的准确率分别为96.87%（pUC）和88.01%（pCD）。

结论：研究人员识别出在PIBD中具有较强诊断和预后价值的粪便miRNA表达谱。这些结果有助于改善疾病严重程度和风险分层，支持推进儿童IBD管理中的精准和个体化方法。

研究背景与问题

炎症性肠病（IBD）是一类慢性、复发性胃肠道疾病，主要包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC）。儿童IBD（PIBD）相较于成人IBD，病变范围更广泛，常出现生长障碍和青春期延迟等并发症。目前内镜检查仍是评估IBD的主要方法，但在儿科患者中需要全身麻醉，因此非侵入性早期检测和监测手段备受关注。现有的非侵入性工具包括肠道超声、加权儿童克罗恩病活动指数（wPCDAI）、儿童溃疡性结肠炎活动指数（PUCAI）以及C反应蛋白（CRP）、粪便钙卫蛋白（FCP）等生物标志物。尽管FCP识别IBD儿童的能力较强（AUC=0.95），但其区分pCD与pUC的能力有限；且由于PIBD临床异质性大，这些工具在预测疾病行为和疗效方面存在不足。微小RNA（miRNA）是约22个核苷酸的内源性非编码RNA，通过结合靶信使RNA在转录后水平调控基因表达。在IBD中，miRNA参与免疫应答、肠道菌群组成和肠屏障功能调节；与健康对照相比，IBD患者的组织活检、循环体液和粪便样本中均可检测到差异表达miRNA（DEMs）。其中粪便检测最无创，但粪便miRNA在IBD中研究最少，且尚无在儿童PIBD人群中的研究。因此，该研究聚焦新诊断、初治PIBD患者的粪便miRNA特征谱，旨在开发能够区分PIBD与非IBD、鉴别pCD与pUC并预测临床结局的非侵入性诊断和预后工具。

研究设计与关键方法

该研究为单中心前瞻性研究，纳入2017至2023年捷克布尔诺大学医院儿科就诊的123名儿童，最终分析81例初治活动性PIBD（pCD 50例，pUC 31例）和30例非IBD对照。研究人员在肠镜检查前收集粪便样本并提取RNA，采用小RNA下一代测序进行miRNA定量；利用DESeq2鉴定DEMs，筛选标准为调整后p值（padj）<0.05、log₂FC±0.58、平均读段数（baseMean）>500。随后用多元logistic回归和双向逐步选择建立诊断与预后miRNA特征谱；以留一法交叉验证（LOOCV）和独立验证队列（47例PIBD、10例非IBD）评估模型；通过受试者工作特征（ROC）曲线、Youden指数确定阈值，并以Wilson公式和DeLong法计算置信区间。预后分析因样本量限制将探索与验证队列合并，按3个月内残余活动和12个月内复发进行分组。

研究结果

（一）诊断性粪便miRNA特征

在探索队列中，DESeq分析共发现：与non-IBD相比，pCD有174个显著DEMs，pUC有376个显著DEMs；pCD与pUC之间存在197个DEMs。根据log₂FC±0.58和baseMean>500筛选出22个候选诊断miRNA。经双向逐步选择，一个由miR-10392-5p、miR-1246、miR-4695-5p和miR-5006-5p组成的4-miRNA panel区分pCD与非IBD的准确率为79.55%（AUC=0.876，敏感性73.53%，特异性100%）；由miR-1290、miR-3960和miR-5006-5p组成的3-miRNA panel区分pUC与非IBD的准确率为78.26%（AUC=0.877，敏感性69.23%，特异性90.0%）。另一个由miR-1246、miR-1290、miR-4488和miR-7161-3p组成的4-miRNA panel在LOOCV中区分pCD与pUC的准确率为88.83%，但在独立队列中仅53.19%，提示可能过拟合，并受队列间人口学特征差异（如性别分布）影响。

（二）预后性粪便miRNA特征

在预后分析中，pUC患者中一个包含miR-125b-1-3p、miR-5571-5p、miR-7156-5p、miR-1343-3p和miR-4422的panel可100%预测诊断后3个月内残余疾病活动；一个由miR-1539、miR-4654、miR-4468和miR-6863组成的4-miRNA panel预测pUC患者在12个月内复发，准确率96.87%。pCD患者中，一个由miR-604、miR-636、miR-3613-3p、miR-6720-5p、let-7g-5p和miR-16-5p组成的6-miRNA panel预测3个月残余活动，准确率86.28%；另一个由miR-4772-5p、miR-1302、miR-216b-3p、miR-493-3p、miR-6853-3p和miR-30c-1-3p组成的6-miRNA panel预测12个月复发，准确率88.01%。上述预后模型均通过LOOCV验证。

讨论与结论

讨论部分指出，粪便miRNA可能主要来源于肠上皮细胞，经细胞外囊泡进入肠腔，并可进入细菌调节微生物基因表达和生长，从而参与宿主-微生物相互作用和肠道稳态维持。该研究是迄今为止唯一在儿童IBD队列中评估粪便miRNA诊断和预后效能的研究。既往成人研究已显示miR-1246在活动期IBD患者粪便和血清中升高，且与炎症、肠上皮屏障完整性及细胞增殖/凋亡等IBD核心通路相关。例如，miR-1246可间接激活促炎性活化T细胞核因子；抑制miR-1246可降低结直肠癌细胞系的活力和迁移。miR-4695-5p抑制结直肠癌细胞增殖和侵袭，miR-5006-5p抑制肺腺癌细胞增殖，miR-1290影响肠上皮屏障蛋白表达并可作为多种癌症的诊断/预后标志物。Zorbaz等将miR-10392-5p与神经炎症中胆碱能元件调控相关联。这些功能证据支持所识别的粪便miRNA具有生物学合理性。然而，pCD与pUC区分模型在独立验证中表现不佳，提示真实世界患者特征差异可影响生物标志物性能，外部验证在临床转化前至关重要。此外，预后panel因合并队列且仅经LOOCV验证，其判别能力仍需在独立IBD队列中确认。

研究结论：研究结果表明，粪便miRNA谱在初治PIBD的诊断和诊断时预后预测方面具有良好应用价值。这些特征谱是迈向PIBD精准医学的重要一步，有望根据风险对患者进行分层并指导个体化治疗决策。仍需进一步研究在临床环境中验证这些结果，并确定其在独立儿童和成人IBD人群中的适用性。