2023唾液生物标志物诊断全身疾病研究进展(全文)线形诱导标志
摘  要
唾液是人体重要的外分泌液之一,能反映机体的健康状态。唾液采集凭借其简单、无痛、快速、安全,且一天内可多次提取等优点,逐步被用于探索检测疾病的生物标志物,同时为病程监控、药物监测、疗效评价等提供依据。基于唾液检测的健康管理,对健康、患病个体收集医疗数据并进行全生命健康周期监测,开展临床队列研究,将信息汇集到健康医疗大数据平台,可管理、指导人身体状况,定位疾病发生的高危因素,有效干预、预警和评估个体的生命体征,从而加强全生命周期健康管理,全面维护人民健康。同时带动健康产业进步,对国家经济促进具有战略意义,正成为当前最具潜力和应用前景的研究热点,本文就唾液临床检测新技术和基于唾液检测的健康管理作一综述。
1.  唾液疾病标志物
唾液中有机物主要有黏蛋白、黏多糖、淀粉酶、溶菌酶、免疫球蛋白(IgA、IgG、IgM)、血型物质(A、B、H)、尿素、尿酸和游离氨基酸等;无机物有Na+、K+、Ca2+、Cl−、H
CO3−以及一些气体分子,唾液蛋白的质量浓度通常在1~2 mg/mL之间[1]。通过对唾液成分的分析能够了解机体健康与疾病状态。唾液中多种蛋白质组学、转录组学和微生物标记物已被确定为诊断口腔和全身疾病的有效指标[2-3]。
1.1  唾液蛋白质
目前,鸟法(Shotgun)蛋白组学可检测出3000多种唾液蛋白[4]。唾液蛋白质组分析已被广泛用于揭示舍格伦综合征(Sjögren syndrome),作为其生物标志物,且表明有一组蛋白质与该病炎症阶段有关[4];威尔逊病(Wilson’s disease)是一种罕见的铜代谢障碍性疾病,表现为肝脏、神经和精神症状[5-6],患者唾液中S100A9、S100A8和二氧化蛋白组水平显著升高,蛋氨酸和氨酸残基以及S100A8中42位和S100A9中3位半胱氨酸残基氧化生成葡萄糖硫基化、半胱氨酸基化、亚硫酸盐、磺酸和二硫二聚体衍生物[6];此外,该病患者唾液中还检测出高水平多聚免疫球蛋白受体片段以及α-防御素2和4片段[5-7]。还有研究发现唐氏综合征患者的唾液中S100A7、S100A8和S100A12水平显著升高[7-8];糖尿病患者体内P-C肽多个蛋白水解片段水平的增加,表明他们口腔中可能存在外源性蛋白酶的变异[9];多发性硬化(MS)是中枢神经系统的慢性疾病,其特征是炎症、脱髓鞘和未知
来源的神经变性[10],有研究对该病进行唾液蛋白质组学分析并对119种唾液肽/蛋白质进行了量化,发现两组间23种蛋白质水平不同,其中8种蛋白含量较低,分别是单氧化和双氧化胱抑素SN、单氧化胱抑素SA和单磷酸化富酪蛋白。15种蛋白质水平更高,它们是抗白蛋白酶、催乳素诱导的蛋白两种形式、P-C肽(Fr.1-14、Fr.26-44和Fr.36-44)、富酪蛋白的SV1片段、胱抑素SN Des1-4、胱抑蛋白SN P11→L变体和胱抑素A T96→M变体[7-10];唾液中含有外显子,最近被发现还含有诊断舍格伦综合征和帕金森病潜在生物标记物α-突触核蛋白[7, 11-12]。
1.2  唾液尿素
尿素氮通过唾液腺从血液扩散到唾液,可用于诊断肾脏疾病。多项临床研究表明[13-14],与健康对照组相比,肾病患者的唾液尿素和肌酐水平显著升高,其增加量取决于肾病的严重程度;终末期肾病(ESRD)依赖肾脏替代方式,如血液透析、腹膜透析或肾移植,透析会导致全身改变、口腔并发症以及唾液流动和组成变化[14],唾液流动和生化变化可能会干扰唾液功能,包括润滑、缓冲作用、牙齿完整性维护、抗菌活性、味觉和消化,研究发现ESRD患者中唾液中尿素、肌酐、钾和氯化物的浓度存在统计学上的显著差异[15];
WALT等[16]报道了一系列与ESRD相关的唾液标记物,唾液中亚硝酸盐和尿酸水平始终与透析保持一致,在整个过程中抑制浓度下降。唾液肌酐和尿素可以作为无创性标记物用于肾功能评估和肾衰竭诊断。
1.3  唾液淀粉酶
唾液淀粉酶有两个基因编码,分别为AMY1和AMY2。研究发现[17],唾液中AMY1拷贝数增加与体质量指数(BMI)降低和肥胖风险呈正相关,因此,由于AMY1基因,淀粉消化效率和低BMI之间存在遗传联系;心理应激会通过唾液腺交感和副交感神经结合,增强自主神经系统激活能力,导致唾液α-淀粉酶(sAA)的释放[17-18]。sAA与女性空腹血糖水平、胰岛素抵抗和血压的增加有关[18];由于sAA的分泌主要受β-肾上腺素能受体(β-AR)的刺激,因此sAA通常被用作应激期间β-肾上腺素能活性的标记,以交感神经系统过度激活和压力持续刺激β-AR为特征的病理状态与高血压的发展有关[18];自主神经系统(ANS)在生物应激过程以及应激相关症状的表现和维持中也发挥着关键作用。近年来,sAA已成为应激研究中ANS活性的有效和可靠标记物[19]。
1.4  唾液胆固醇
胆固醇对细胞存活和生长至关重要,也是胆汁酸和类固醇激素的前体,引发或促进结肠癌、乳腺癌和前列腺癌的发生发展;参与调节肿瘤发生信号通路,包括Hedgehog(HH)信号通路和Smoothened(SMO)信号通路[20-21]。通过激活Sonic-hedgehog、Notch和受体酪氨酸激酶下游的细胞信号通路,胆固醇合成增加,是许多癌症的特征性标志[20-22]。因此,唾液中胆固醇含量的测定对疾病的诊断至关重要,胆固醇水平过高可导致心血管疾病,如卒中、高血压和心肌梗死[23]。唾液中的胆固醇浓度范围为10~320 μmol/L,在医学诊断中,能准确地反映人体内的胆固醇水平[24]。目前已经开发了几种用于进行胆固醇分析的方法,包括比法、分光光度法和电化学方法。一般来说,电化学胆固醇生物传感器通过固定酶制造,如胆固醇酯酶或胆固醇氧化酶,前者将胆固醇酯化为游离胆固醇。在氧气存在的情况下,胆固醇氧化酶催化,胆固醇形成H2O2和胆固醇-4-烯-3-酮[24]。
1.5  唾液重金属
密度大于5 g/cm2的无机元素被称为重金属。根据其毒性、必需性和非必需性分为两类,一类是必需重金属,即无毒性或在低浓度时,对机体没有危害,如锌(Zn)、铜(Cu)、铁(Fe)和钴(Co);一类是非必需金属,即使在低浓度也具有剧毒性,如镉(Cd)、汞
(Cu)、砷(As)和锌(Zn)。在正畸、修复中,固定矫治器及冠应用十分广泛,这些材料的成分中一般含有银、铜和锌[25-26]。在口腔环境中,唾液成分、机械性能、微生物和酶活性等,有利于金属材料生物降解,可能导致细胞毒性效应,导致细胞活力下降。正畸后,镍、铬、银释放增加,抑制了成纤维细胞增殖、生长和发育[26]。唾液中累积的重金属,随着氧化应激增加、炎性细胞因子的释放、与蛋白质组的结合、对酶系统的功能,诱导DNA损伤,以及细胞凋亡,从而导致口腔黏膜炎症和溃疡[27]。
金属离子钛(Ti)、铬(Cr)、钴(Co)、镍(Ni)、钯(Pd)、银(Ag)、铂(Pt)、金(Au)和锆(Zr)广泛应用于口腔修复体(OPS),其暴露在各种环境条件下,如温度、pH变化、牙膏、药物、食物、细菌、机械负荷和电反应[26]。研究表明,这些环境因素增加了腐蚀性OPS释放的金属离子量[27]。在对Cr-Co合金释放金属离子的研究中,金属离子浓度高于无金属合金OPS的患者。对固定正畸矫治器患者唾液中金属离子浓度的研究发现[28],患者唾液中Ni和Cr浓度高于健康人。体内金属离子浓度增加与慢性炎症、致癌、突变和细胞死亡有关。在Cr-Co合金髋关节置换术中[29],金属离子在毒性和亚毒性水平都会诱导抗原呈递细胞和T淋巴细胞介导的超敏反应。在另一项研究中[30],Ni2+诱导人原代单核细胞炎症基因的表达,包括IL-8。含镍合金抑制牙龈成纤维细胞的增殖速度,并
引起细胞毒性反应。
1.6  唾液肿瘤标志物
1.6.1  DNA甲基化生物标志物