溃疡性结肠炎患者粪便细菌涂片对疾病活动度判断价值的探讨.pdf

基金项目:国家重点研发计划专项(2021YFA1301304)第一作者简介:李高楠,在读博士,研究方向:炎症性肠病和肠道菌群。E-mail:1710301301 通讯作者:段丽萍,博士,教授,主任医师,研究方向:神经胃肠病学及肠道微生态。E-mail:duanlp ;李军,博士,主任医师,研究方向:炎症性肠病的临床与基础。E-mail:yanwt2003 doi:10.3969/j.issn.1006-5709.2023.10.006溃疡性结肠炎患者粪便细菌涂片对疾病活动度判断价值的探讨李高楠,郭怀珠,李军,段丽萍北京大学第三医院消化科,北京 100191【摘要】目的比较粪便细菌涂片在不同疾病活动程度的溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)患者中的差异,并探讨其作为一种非侵入性检查判断 UC 活动度方面的应用价值。方法纳入 2013 年 1 月至 2021 年 12 月就诊于北京大学第三医院消化科的 UC 患者,同时选取年龄、性别相匹配的非器质性疾病患者作为对照组,收集上述受试者的临床资料、实验室检查结果、粪便直接涂片革兰染色镜检结果。使用改良 Mayo 评分评估 UC 患者的疾病活动度。分析粪便细菌涂片的特征及与 UC 活动程度评分的关系,并绘制ROC 曲线。结果共纳入 140 例 UC 患者的 172 次粪便细菌涂片结果,男 79 例(102 次),女 61 例(70 次),年龄(42.014.3)岁(1875 岁),和 172 例对照组的 172 次粪便细菌涂片结果,男 93 例,女 79 例,年龄(44.515.8)岁(18 83 岁)。UC 组的 172 次检测结果中,疾病中重度活动 74 次(43.0%),非中重度活动(轻度活动及临床缓解)98 次(57.0%),两组间的血常规(WBC、RBC、HGB、HCT、PLT)、ALB、ESR、CRP、便潜血差异有统计学意义(P0.05)。粪便细菌涂片显示,中重度活动的 UC 患者粪便 G+杆菌与G+球菌之比(阳杆阳球比)显著低于对照组及疾病非中重度活动组(P0.001)。相关性分析显示,UC 患者粪便细菌涂片中的阳杆阳球比与改良 Mayo 评分呈显著负相关(r=-0.320,P0.001)。ROC 曲线显示,阳杆阳球比对 UC 中重度活动判断的 AUC 为 0.764,约登指数最大时所对应的截断值为 2.5,敏感度 55.6%,特异度 90.7%,阳性预测率 81.1%,阴性预测率 73.9%,准确度 75.4%。阳杆阳球比联合 WBC、HGB、PLT、ALB、ESR、CRP 六项实验室检查结果对中重度活动判断的 AUC 为 0.810,敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、准确度分别为 72.2%、84.0%、76.5%、80.8%、78.5%。结论粪便细菌涂片,特别是阳杆阳球比,作为一种非侵入性检查在判断 UC 患者的疾病中重度活动有一定的应用价值,联合常用的血液学指标后,准确度有一定提高。【关键词】溃疡性结肠炎;粪便细菌涂片;Mayo 评分中图分类号:R574.62文献标识码:A文章编号:1006-5709(2023)10-1112-06收稿日期:2022-10-04Evaluation value of fecal bacterial smear for disease activity in patients with ulcera-tive colitisLI Gaonan,GUO Huaizhu,LI Jun,DUAN LipingDepartment of Gastroenterology,Peking University Third Hospital,Beijing 100191,China【Abstract】ObjectiveTo compare the difference of fecal bacterial smear in patients with ulcerative colitis(UC),and to explore its application value as a non-invasive test in predicting moderate to severe UC activity.MethodsPa-tients with UC who were admitted to the Department of Gastroenterology,Peking University Third Hospital from Jan.2013 to Dec.2021 were enrolled,and non-organic disease patients with matched age and gender were selected as the control group.Clinical data,laboratory test results and results of fecal bacterial smears were collected.Modified Mayo score was used to evaluate disease activity of UC patients.The characteristics of fecal bacterial smears and their relation-ship with UC activity score were analyzed,and ROC curves were drawn.ResultsA total of 172 fecal bacterial smears of 140 UC patients and 172 fecal bacterial smears of 172 controls were included.Among the 172 test results in the UC group,74 times(43.0%)had moderate to severe disease activity,and 98 times(57.0%)had non-moderate to severe disease activity.The blood routine,ALB,ESR,CRP and fecal occult blood showed statistical differences between the two groups(P0.05).Fecal bacterial smears showed that the ratio of G+bacilli to G+cocci was significantly lower in UC patients with moderate to severe disease activity than that in the control group and non-moderate to severe disease ac-tivity group(P0.001).Correlation analysis showed that the ratios of G+bacilli to G+cocci of UC patients were signifi-cantly negatively correlated with modified Mayo score(r=-0.320,P1 分为临床缓解,35 分为轻度活动,6 10 分为中度活动,11 12 分为重度活动13-14。1.2.2粪便细菌涂片方法:用粪便标本采集管选取患者适量、新鲜且无污染的粪便,用无菌拭子蘸取适量粪便直接涂抹在洁净且经过消毒处理的玻片上,涂片薄厚适宜,涂片面积约 1 cm2。继之进行革兰染色、脱色、盖片处理。染色完成后,采用高倍显微镜选取 35 个油浸镜下视野进行观察,评估细菌总数(每油浸镜视野细菌数)、G+杆菌、G-杆菌、G+球菌、G-球菌计数及比例,计算粪便细菌涂片中的杆球比及阳杆阳球比,并记录。杆球比=G+杆菌+G-杆菌G+球菌+G-球菌阳杆阳球比=G+杆菌G+球菌1.2.3结肠镜检查方法:检查前 4 h 给予口服洗肠液或3111胃肠病学和肝病学杂志2023 年 10 月第 32 卷第 10 期Chin J Gastroenterol Hepatol,Oct 2023,Vol.32,No.10复方聚乙二醇清洁肠道。电子结肠镜对全结肠黏膜仔细观察并活检。1.3统计学方法采用 SPSS 23.0 软件进行统计学分析。计数资料以例数(%)表示,比较采用2检验。计量资料进行正态检验和方差齐性检验,符合正态分布和方差齐性的以 xs 表示,两组间采用 t检验进行比较,多组间比较采用单因素方差分析(analysis of varience,ANOVA),Bonferroni 进行两两比较。不符合正态分布或不满足方差齐性,则采用M(Q1,Q3)表示,两组间比较选择非参数检验 Mann-Whitney U 检 验,多 组 间 比 较 选 择 非 参 数 检 验Kruskal Wallis 检验,Bonferroni 进行两两比较。采用Spearman 秩相关系数分析粪便细菌涂片结果与 UC患者疾病活动度评分的相关性。绘制 ROC 曲线,并计算 AUC 以分析粪便细菌涂片结果对 UC 患者疾病活动度的预测价值。P0.05 为差异有统计学意义。2结果2.1受试者基本信息与疾病特点共纳入 140 例UC 患者的 172 次粪便细菌涂片结果,男 79 例(102次涂片),女 61 例(70 次涂片),年龄(42.014.3)岁(1875 岁),接受检查时的中位病程为 4.0(1.0,9.0)年;对照组 172 例患者的 172 次粪便细菌涂片结果,男 93 例,女 79 例,年龄(44.515.8)岁(18 83 岁)。根据蒙特利尔分型,UC 患者的病变范围:直肠型(E1)23 例(13.4%),左半结肠型(E2)39 例(22.7%),广泛结肠型(E3)110 例(64.0%)。治疗方案:170 例(98.8%)接受了 5-氨基水杨酸治疗,54例(31.4%)接受了激素治疗,5 例(2.9%)接受了免疫抑制剂治疗,44 例(25.6%)接受了生物制剂治疗(见表 1)。2.2不同疾病活动度 UC 患者的内镜下表现、实验室检查及粪便细菌涂片2.2.1不同疾病活动度 UC 患者的内镜下表现:如图 1 所示,中重度活动期患者肠壁血管纹理模糊、缺失,肠腔内有出血点,存在糜烂或溃疡;非中重度活动期患者肠壁基本为正常血管纹理,毛细血管清晰、无血迹,黏膜正常、无糜烂或溃疡。2.2.2不同疾病活动度 UC 患者的实验室检查:根据改良 Mayo 评分将不同疾病活动度的 UC 患者分为非中重度活动(临床缓解和轻度活动)、中重度活动两组。与中重度活动组相比,非中重度活动组的血常规(WBC、RBC、HGB、HCT、PLT)、ALB、ESR、CRP、便潜 血 差 异 均 有 统 计 学 意 义(P 0.05,见表 2)。表 1UC 患者的基本信息与疾病特点Tab 1Basic information and disease characteristics of UC patients项目数值总次数n(%)男102(59.3)女70(40.7)确诊年龄M(Q1,Q3),岁32.0(24.3,45.0)检查时病程M(Q1,Q3),年4.0(1.0,9.0)病变部位n(%)E123(13.4)E239(22.7)E3110(64.0)粪便检测例次n(%)1 次108(77.1)2 次32(22.9)检查时改良 Mayo 评分M(Q1,Q3),分4.5(2.3,8.0)治疗方案n(%)5-氨基酸水杨酸170(98.8)激素54(31.4)免疫抑制剂5(2.9)生物制剂44(25.6)注:A:非中重度活动 UC 患者的内镜下表现:正常血管纹理,毛细血管清晰、无血迹,黏膜正常、无糜烂或溃疡;B:中重度活动 UC 患者的内镜下表现:血管纹理模糊、缺失,肠腔内有出血点,存在糜烂或溃疡。图 1不同疾病活动度的 UC 患者的内镜下表现Fig 1Endoscopic manifestations of UC patients with different levels of disease activity2.2.3不同疾病活动度的 UC 患者及对照组的粪便细菌涂片:与对照组相比,中重度活动组的革兰染色细菌总数显著降低;与对照组及非中重度活动组相比,中重度活动组的 G+杆菌、杆球比及阳杆阳球比显著降低(见表 3)。采用 Spearman 秩相关系数分析显示,UC 患者的革兰染色细菌总数、G+杆菌、杆球比、阳杆阳球比与改良Mayo 评分呈负相关(见表 4)。根据 UC 患者的实验室检查及粪便细菌涂片的阳杆阳球比,绘制多项指标联合预测及阳杆阳球比预测 UC 中重度活动的 ROC 曲线(见图 2),曲线的预测效率见表 5。4111胃肠病学和肝病学杂志2023 年 10 月第 32 卷第 10 期Chin J Gastroenterol Hepatol,Oct 2023,Vol.32,No.10 单一指标阳杆阳球比的 AUC 值为 0.764,计算约登指数最大时所对应的截断值为 2.5,对应的敏感度为 55.6%,特异度为 90.7%,阳性预测值 为81.1%,阴性预测值为 73.9%,准确度为 75.4%。六项实验室检查联合预测 UC 中重度活动的AUC 值为 0.774,敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预测值、准确度分别为 70.4%、82.7%、74.5%、79.5%、76.9%;联合阳杆阳球比后,七项指标联合预测 UC 中重度活动的 AUC 值为 0.810,敏感度、特异度、阳性预测值、阴性预 测 值、准 确 度 分 别 为 72.2%、84.0%、76.5%、80.8%、78.5%,相对于六项指标联合,各项效率值均有提高。表 2不同疾病活动度的 UC 患者的实验室检查Tab 2Laboratory examinations in UC patients with different levels of disease activity项目非中重度活动组(n=98)中重度活动组(n=74)统计值P 值血常规 WBCM(Q1,Q3),109 L-15.69(4.80,6.89)6.58(5.41,8.86)3.2830.001 RBC(xs,1012 L-1)4.710.574.450.732.4760.015 HGB(xs,g/L)140.617.4127.726.23.6500.001 HCT(xs,%)0.420.050.390.073.4570.001 PLTM(Q1,Q3),109 L-1233.5(198.0,269.8)273.0(213.5,331.5)3.3740.001肝功 ALBM(Q1,Q3),g/L45.1(42.8,46.8)40.9(36.4,44.6)4.8530.001炎症指标 ESRM(Q1,Q3),mm/h6.0(2.0,9.0)12.0(4.5,23.0)4.4770.001 CRPM(Q1,Q3),mg/dl0.20(0.12,0.39)0.82(0.25,3.44)5.3950.001便潜血n(%)阳性35(33.0)71(67.0)62.1600.001 非阳性63(95.5)3(4.5)表 3不同疾病活动度的 UC 患者及对照组的粪便细菌涂片M(Q1,Q3)Tab 3Fecal bacterial smears of UC patients and control group with different disease activity levels M(Q1,Q3)项目对照组a(n=172)非中重度活动组b(n=98)中重度活动组c(n=74)检验值P 值事后检验革兰染色细菌总数1500.0(1000.0,3000.0)1500.0(800.0,2575.0)1300.0(300.0,2000.0)11.3310.003a/cG+杆菌/%40.0(30.0,46.8)40.0(30.0,50.0)26.5(10.8,40.8)17.7080.001a/c,b/cG-杆菌/%50.0(40.3,59.5)50.0(40.0,56.0)50.0(39.5,62.3)0.7340.693G+球菌/%8.0(5.0,10.0)8.0(4.8,10.0)10.0(5.0,15.0)4.5540.103G-球菌/%3.0(2.0,5.0)2.0(2.0,5.0)3.0(2.0,5.0)5.1790.075杆球比9.0(5.7,10.1)9.0(5.7,11.5)5.7(4.0,9.0)14.0320.001a/c,b/c阳杆阳球比5.0(2.5,8.0)5.8(3.5,7.5)2.5(1.3,5.6)23.4510.001a/c,b/c注:a:对照组,b:非中重度活动组,c:中重度活动组;a/c:事后检验中,对照组与中重度活动组存在显著性差异,b/c:事后检验中,非中重度活动组与中重度活动组存在显著性差异。表 4UC 患者粪便细菌涂片结果与改良 Mayo 评分的相关性分析Tab 4Correlation analysis between fecal bacterial smears and Modified Mayo score in UC patients项目改良 Mayo 评分r 值P 值革兰染色细菌总数-0.1620.034G+杆菌/%-0.2840.001G-杆菌/%0.0510.508G+球菌/%0.1290.093G-球菌/%0.0670.385杆球比-0.2430.001阳杆阳球比-0.3200.0013讨论UC 具有反复发作性的特点,通过实验室检查及内镜检查等方法监测疾病活动度,对于指导 UC 患者的管理、治疗十分重要。但由于血液学检查受全身因素影响较大,粪便潜血检查敏感性不高,粪便钙卫蛋白尚未达到临床广泛使用,且费用较高,而内镜检查具有侵入性等局限性,临床工作仍需要简便、经济的检查协助判断 UC 患者的疾病活动程度。肠道菌群在 UC 的发病过程、疾病治疗与活动监测过程中具有重要意义,以往研究肠道菌群多使用qPCR、16S rRNA 基因及宏基因组 等测序的方法观察5111胃肠病学和肝病学杂志2023 年 10 月第 32 卷第 10 期Chin J Gastroenterol Hepatol,Oct 2023,Vol.32,No.10注:六项指标联合指 WBC、HGB、PLT、ALB、ESR、CRP 六项实验室检查;七项指标联合指上述六项实验室检查及阳杆阳球比。图 2UC 患者七项、六项实验室检查联合预测及阳杆阳球比预测中重度活动的 ROC 曲线Fig 2ROC curve of moderate to severe activity predicted by combination of seven examinations and six laboratory exami-nations and the ratio of G+bacilli to G+cocci in UC patientsUC 患者的肠道菌群改变15。但由于经济成本及复杂程度,上述方法在临床实践中使用和推广较为困难。本研究使用粪便细菌涂片,采用传统的革兰染色,通过检测 G+和 G-杆菌和球菌比例的四分类法,观察不同活动程度的 UC 患者肠道菌群的变化,其方法经济、方便快捷,是肠道菌群研究在临床应用的便捷途径。本研究发现,不同疾病活动度的 UC 患者的实验室 检 查 结 果 存 在 差 异,这 与 之 前 已 有 的 报 道 一致3,16-17。粪便细菌总数的变化与 Takeshita 等18的研究结果一致,中重度活动 UC 患者的粪便细菌总数明显低于对照组,这也和基因测序的研究结果相符。本研究首次比较了不同疾病活动度的 UC 患者粪便细菌涂片中革兰氏阳性、阴性,以及杆菌及球菌的变化,与对照组及疾病非中重度活动的 UC 患者相比,疾病中重度活动的 UC 患者的阳杆阳球比显著降低。相关性分析表明,UC患者粪便细菌涂片中的G+杆菌与改表 5UC 患者七项、六项实验室检查单项预测、联合预测中重度活动的效率Tab 5The efficiency of individual prediction and combined prediction using the seven laboratory examinations and six laboratory examinations for moderate to severe disease activity in UC patients指标AUC截断值敏感度/%特异度/%阳性预测值/%阴性预测值/%准确度/%P 值WBC0.6377.1109 L-140.785.366.766.766.20.007HGB0.665132.0 g/L63.068.058.671.865.40.001PLT0.696270.0109 L-161.177.366.073.470.00.001ALB0.72542.0 g/L55.684.071.472.471.50.001ESR0.7199.0 mm/h64.877.367.375.371.50.001CRP0.7800.4 mg/dl68.580.071.277.974.60.001阳杆阳球比0.7642.555.690.781.173.975.40.001六项指标联合0.7740.470.482.774.579.576.90.001七项指标联合0.8100.572.284.076.580.878.50.001良 Mayo 评分呈负相关,阳杆阳球比与改良 Mayo 评分呈负相关。ROC 曲线表明,单项指标阳杆阳球比在判断 UC 患者疾病中重度活动的敏感度为 55.6%,特异度为 90.7%,阳性预测值为 81.1%,阴 性预测值为73.9%,准确度为 75.4%。准确度高于常用的 WBC、HGB、PLT、ALB、ESR、CRP,且上述六项中准确度较高的 ALB、CRP 对 IBD 并非特异,CRP 在感染、自身免疫病、恶性肿瘤中也有升高19,ALB 受肝脏、肾脏等全身状态的影响,对 IBD 亦无特异性20。本研究显示,G+细菌在不同活动程度的 UC 患者中变化较大。对肠道菌群基因组进行研究,肠道菌群中的细菌多数来自厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门和放线菌门,它们共同构成了肠道菌群的 90%以上21。对于不同活动度的 UC 患者肠道菌群变化的相关研究结果并不完全统一,目前相对一致的结论是:与产短链脂肪酸相关的普氏菌属、罗斯氏菌属在活动性 UC 患者中的丰度显著降低22-23。而 Zhou 等24的研究发现,链球菌属在疾病中度活动的 UC 患者中显著升高。结合上述细菌的丰度及革兰染色,本研究中 G+杆菌的变化可能由于普氏菌属的变化所致,G+球菌的变化可能是由于链球菌属的变化所致。粪便细菌涂片以往研究中常被用来诊断肠道菌群失调,本研究创新性地使用粪便细菌涂片直接观察 UC患者的肠道菌群,并计算阳杆阳球比的值,发现其与UC 患者改良 Mayo 评分之间的关系,对于临床判断UC 患者疾病中重度活动有一定的参考价值。相较于内镜检查,粪便细菌涂片侵入性小、方便快捷,准确度为 75.4%。联合其他实验室指标后,对 UC 中重度活动有较高的准确度(78.5%),对 UC 患者的临床管理有一定的指导意义。综上所述,粪便细菌涂片,尤其是阳杆阳球比的值可反映 UC 患者的疾病活动情况,联合其他实验室指标后,判断 UC 疾病中重度活动的各项效率值均有提高。作为一种方便快捷的检查方法,粪便细菌涂片可6111胃肠病学和肝病学杂志2023 年 10 月第 32 卷第 10 期Chin J Gastroenterol Hepatol,Oct 2023,Vol.32,No.10作为临床 UC 诊治过程中的重要补充,有助于更为准确地判断 UC 患者的疾病活动情况,一定程度上可能减少患者的内镜检查次数。但由于本研究为回顾性研究,患者数量有限,进一步可在更大范围患者群中进行验证。参考文献1 Neurath MF.Host-microbiota interactions in inflammatory bowel dis-ease J.Nat Rev Gastroenterol Hepatol,2020,17(2):76-77.DOI:10.1038/s41575-019-0248-1.2 Panes J,Jairath V,Levesque BG.Advances in use of endoscopy,ra-diology,and biomarkers to monitor inflammatory bowel diseases J.Gastroenterology,2017,152(2):362-373.e3.DOI:10.1053/j.gas-tro.2016.10.005.3 Chen JM,Liu T,Gao S,et al.Efficacy of noninvasive evaluations in monitoring inflammatory bowel disease 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