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唾液代謝組學及生物標志物檢測與疾病診斷的意義

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年09月03日 02:03

作者：王國慶 1 佟心 1 劉運德 2

單位：1.天津市口腔醫(yī)院檢驗科，2.天津醫(yī)科大學臨床技能中心

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王國慶

醫(yī)學博士，副主任醫(yī)師?，F(xiàn)任天津市口腔醫(yī)院檢驗科主任，擔任天津市醫(yī)師協(xié)會檢驗醫(yī)師分會常委兼干事、天津市臨床檢驗質(zhì)量控制中心委員兼組長、天津市抗癌協(xié)會腫瘤轉(zhuǎn)化醫(yī)學委員會委員、天津市輸血協(xié)會理事、天津市醫(yī)學會檢驗分會學組成員、中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會POCT分會委員、中國微生物學會臨床微生物學專業(yè)委員會青年委員。主要研究方向為口腔微生態(tài)學、唾液組學，主持及參與課題9項，發(fā)表文章15篇。

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劉運德

教授、博士生導(dǎo)師，天津醫(yī)科大學臨床技能中心主任。天津市“教學名師獎”獲得者，美國波士頓Fitchburg State College訪問學者。國家級精品課程《臨床微生物學及檢驗》、精品視頻公開課《微生物與人類疾病》課程負責人，國家級資源共享課《臨床微生物學及檢驗》課程負責人，國家“高等學校特色專業(yè)建設(shè)點”負責人，“天津市品牌專業(yè)”負責人。曾任天津醫(yī)科大學醫(yī)學檢驗學院院長。國際支原體學會學術(shù)委員、全國高等學校醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè)教學教材建設(shè)指導(dǎo)委員會副主任委員、全國高等院校醫(yī)學檢驗專業(yè)校際協(xié)作理事會第九屆副理事長、中國醫(yī)療器械行業(yè)協(xié)會模擬醫(yī)學教育分會副理事長。中華檢驗醫(yī)學雜志第八屆編輯委員會編輯委員、“中國醫(yī)學檢驗雜志” (英文版)副主編、國家科技獎勵專家?guī)鞂＜?、教育部學位與研究生教育評估專家等。先后主持參與國家“十五”重點教改七項研究課題，其中獲教學成果一等獎、一類課題成果各一項。發(fā)表教學論文28篇。承擔普通高等教育本科國家級規(guī)劃教材主編4部、副主編4部，參編規(guī)劃教材及協(xié)編教材18部。先后承擔或參與國家重點、科技部、市科委和局級攻關(guān)項目和其他科研項目32項，其中兩項獲得天津市科技進步三等獎。發(fā)表學術(shù)論文100余篇。申請專利兩項。

全唾液主要由唾液腺分泌，齦溝液、黏膜滲出液及微生物分泌物也參與其組成，由于其具有無創(chuàng)性、簡便性、時效性、普及性、可靠性且含有豐富的生物學信息等優(yōu)勢，有可能成為血液和尿液的替代物，被進一步定義為“生物標志物的潛在池”。代謝組學是對生物體進行病理生理刺激或遺傳改變后，分析代謝物含量變化，從而探索代謝應(yīng)答機制的學科。唾液代謝組學運用高通量技術(shù)系統(tǒng)地研究唾液中的小分子量物質(zhì)（包括中間代謝產(chǎn)物、激素和某些信號分子等），被認為是檢測各系統(tǒng)疾病的新興潛在工具。本文就唾液代謝組學的研究進展作一綜述。

一

唾液成分與功能

唾液是一種復(fù)雜的液體混合物，由多種唾液腺分泌的混合物組成，其中包括腮腺、下頜下腺、舌下腺和其他小腺體。唾液呈微酸性（pH值6.0-7.0），健康人每日分泌唾液量為1.0-1.5L，由水(99%)、蛋白質(zhì)（0.3%）、無機物質(zhì)（0.2%）和有機物組成[1]。蛋白質(zhì)主要包括淀粉酶、半胱氨酸、乳鐵蛋白、粘蛋白、溶菌酶、轉(zhuǎn)鐵蛋白和各種免疫球蛋白，其中淀粉酶含量最為豐富。無機物包括鈉、鉀、鈣、鎂、氯以及碳酸鹽和碳酸氫鹽等。有機成分主要包括淀粉酶、過氧化物酶、脂肪酶、溶菌酶、乳鐵蛋白、激素和生長因子[2]。唾液有促進食物消化、潤滑口腔、感知味覺及免疫相關(guān)的功能。

二

標本采集對唾液代謝組學的影響因素

唾液代謝組學與它對晝夜節(jié)律、腺體刺激、飲食、年齡、性別、收集程序、樣本完整性、存儲條件、樣本容量等的敏感性有關(guān)[3-4]。在收集數(shù)據(jù)或分析時沒有考慮到這些因素可能會導(dǎo)致錯誤的結(jié)果，在取樣時必須考慮引起代謝物變化的各種因素。如圖1所示，外源性和內(nèi)源性因素均可影響唾液代謝組[5]。

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唾液成分的一個重要影響因素是樣本采集的時間，因為包括總蛋白在內(nèi)的唾液成分顯示出晝夜節(jié)律[6]。代謝譜分析顯示，大多數(shù)（85%）唾液代謝物沒有明顯的晝夜節(jié)律，但其余15%的唾液代謝物具有晝夜節(jié)律效應(yīng)[7]。這些晝夜節(jié)律調(diào)節(jié)的代謝物大部分是氨基酸，例如酪氨酸和精氨酸反映了總蛋白質(zhì)濃度的晝夜節(jié)律。唾液代謝含量也被發(fā)現(xiàn)獨立于飲食，因為飲食標準化可以減少尿液代謝成分的個體間差異，但唾液沒有觀察到類似的減少[8]。唾液代謝組學特征觀察到明顯的日內(nèi)變化，應(yīng)嚴格控制采樣時間，以最大程度減少唾液代謝組學在臨床上的意外偏倚[9]。此外，餐后樣本收集時間影響唾液代謝物的水平，以晚餐后禁食12小時最佳[10]。

唾液代謝成分也受刺激和某些參與行為的影響。檸檬酸刺激導(dǎo)致了大多數(shù)代謝物的減少[11-12]。雖然這種減少主要是由于唾液中液體含量的增加而稀釋，但代謝物并未按比例稀釋，這表明代謝物具有特定的作用[12]。與檸檬酸刺激相比，咀嚼刺激也會引起代謝產(chǎn)物濃度的變化。檸檬酸刺激降低了代謝物的濃度，而Okuma N等[13]的研究發(fā)現(xiàn)咀嚼刺激會導(dǎo)致大多數(shù)代謝物的濃度增加，這歸因于咀嚼時會從口腔生物膜中釋放代謝物的機械作用。

對生理和環(huán)境因素的大型質(zhì)譜研究結(jié)果表明，唾液代謝物譜不受生活方式因素的顯著影響，如飲酒、禁食、口腔衛(wèi)生、藥物使用或營養(yǎng)補充；但受性別的影響最大，其次是收集方法，然后是吸煙[14]。Takeda I 等[12]的研究顯示男性唾液中的醋酸酯、甲酸酯、甘氨酸、乳酸、甲醇、丙酸酯、丙二醇、丙酮酸、琥珀酸和?；撬岬臐舛蕊@著高于女性。當考慮女性參與者時，月經(jīng)狀態(tài)對唾液代謝分析沒有影響[15]。收集方法是唾液代謝組學研究的另一個注意事項，使用收集系統(tǒng)而不是被動流口水被確定為樣本中外源分析物的潛在來源[16]。吸煙者唾液中檸檬酸、乳酸、丙酮酸和蔗糖的濃度高于非吸煙者，而甲酸鹽的濃度低于非吸煙者[12]。

三

唾液代謝組學在不同疾病中的應(yīng)用

唾液滿足了用于疾病診斷及監(jiān)測所必要的標準，如非侵入性收集、疾病特異性標志物、標本易于處理及保存等。此外，唾液還能避免傳統(tǒng)采血或組織活檢方法帶來的疼痛、焦慮和感染風險，多次連續(xù)采樣的可行性也是唾液用于疾病監(jiān)測的一個額外優(yōu)勢。盡管唾液中的細胞分子或標記物濃度較低，但與血液不同，唾液不會凝結(jié)，分析物也很穩(wěn)定，通過分子生物學和代謝組學領(lǐng)域的一些技術(shù)和儀器的進步，這個低濃度的問題已經(jīng)在很大程度上得到了解決[17]。

唾液代謝組學在口腔疾病的發(fā)病機制研究、風險預(yù)測、篩查、診斷、病理分級和預(yù)后評估以及口腔致病微生物的快速鑒定中均顯示出其他研究方法所不具備的優(yōu)勢。隨著代謝組學的不斷發(fā)展，其在口腔疾病方面的探索性研究取得了一定的成果?？谇话┦峭僖捍x組學研究最廣泛的，研究者們一直在尋找一種新的早期診斷方法[18-19]。甘氨酸、脯氨酸、瓜氨酸和鳥氨酸這四種代謝物與早期口腔鱗狀細胞癌相關(guān)[20]。最近的一項研究還發(fā)現(xiàn)唾液代謝組學可以將扁平苔蘚與口腔癌分開，發(fā)現(xiàn)區(qū)別性代謝物包括吲哚乙酸、腐胺和磷酸乙醇胺在口腔癌中上調(diào)[21]。通過唾液代謝組學分析，口腔癌和包括角化和炎癥在內(nèi)的癌前不典型增生也能與其他臨床上相似的病變進行鑒別診斷[22]。Sridharan G等[23]發(fā)現(xiàn)口腔白斑和口腔鱗狀細胞癌患者的唾液代謝產(chǎn)物明顯改變，有必要評估個別代謝物在監(jiān)測口腔白斑惡變和改善口腔鱗狀細胞癌預(yù)后中的臨床價值。

Li Y等[24]在復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍患者和健康個體的唾液代謝組學對照研究中，共發(fā)現(xiàn)了206種顯著的鑒別代謝物，這些代謝物涉及色氨酸代謝、類固醇激素生物合成和其他代謝途徑，復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍患者唾液中硫酸雌酮和硫酸脫氫表雄酮這兩種常見的循環(huán)類固醇明顯降低。

Kuboniwa M等[25]的初步研究中5-戊二胺、5-羥脯氨酸、3-苯丙酸和鳥氨酸等代謝物被確定為牙周炎癥的潛在生物標志物。Liebsch C等[26]進行了唾液代謝改變與年齡和口腔健康狀況的相關(guān)性的研究，該研究發(fā)現(xiàn)在年輕人（20-39歲）和中年人（40-59歲）中，代謝物主要與牙周變量相關(guān)，而在老年人（≥60歲）中，牙齒脫落與代謝物水平密切相關(guān)。與牙周變量相關(guān)的代謝物明顯與組織破壞、宿主防御機制和細菌代謝有關(guān)。牙周炎與細菌代謝物苯乙酸顯著相關(guān)，苯乙酸是一種很有前途的牙周炎生物標志物。

唾液生物標志物不僅與口腔疾病有關(guān)，而且與遠端組織器官的疾病有關(guān)，比如乙型肝炎、胃癌、胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、多型膠質(zhì)母細胞瘤、阿爾茨海默病等均有唾液代謝組學變化。GilanyK等[27]在慢性乙型肝炎患者唾液的代謝組學初步研究中發(fā)現(xiàn)一系列代謝產(chǎn)物，包括丙酸、腐胺、醋酸、琥珀酸、酪氨酸、乳酸、丁酸、丙酮酸、4-吡啶氧基和4-羥基苯甲酸,將其相互結(jié)合可以準確區(qū)分病人和健康人。Assad DX等[28]對唾液代謝組學進行了薈萃分析，在口腔癌、胃癌、乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌和多形性膠質(zhì)母細胞瘤患者的唾液中發(fā)現(xiàn)了140種顯著不同的唾液代謝物，大多數(shù)都是氨基酸。其中脯氨酸、蘇氨酸、組氨酸聯(lián)合診斷乳腺癌具有良好的敏感性和特異性，膽堿、甜菜堿、哌啶酸、左旋肉堿聯(lián)合診斷早期口腔癌具有良好的敏感性和特異性。另外，Wijnant K等[29]還通過唾液代謝組學研究發(fā)現(xiàn)了45個肥胖相關(guān)代謝物和鑒別指紋。

然而，將這些技術(shù)應(yīng)用于臨床診斷無疑面臨著挑戰(zhàn)[14]。例如，代謝產(chǎn)物如纈氨酸、丙氨酸、乳酸、丙酸和丁酸作為疾病指標的特異性值得懷疑。代謝產(chǎn)物如纈氨酸被發(fā)現(xiàn)在不同的疾病中上調(diào)，包括牙周病[30]和口腔癌[31]。事實上，Sugimoto M等[32]發(fā)現(xiàn)唾液中的纈氨酸在乳腺癌和前列腺癌中也增加了，而不僅僅是口腔癌。類似地，丙酸鹽在許多不同的疾病中被發(fā)現(xiàn)上調(diào)，包括阿爾茨海默病[33]、癡呆癥[34]、牙周病[35]和齲齒[36]。因此，這些分子可能代表唾液代謝組的非特異性病理變化。此外，一些研究報告了相互矛盾的結(jié)果。例如，丁酸鹽的濃度隨著齲齒的出現(xiàn)而增加或減少[16]。分離的單一代謝物很可能不能對大多數(shù)疾病產(chǎn)生足夠的診斷特異性，但是多變量分析可以提高準確性。唾液代謝組學研究需面對的另一挑戰(zhàn)是研究之間的異質(zhì)性，樣本收集和制備方法、所使用的分析平臺和所采用的統(tǒng)計方法存在著相當大的差異。這一點已在最近的口腔癌和牙周病診斷的唾液代謝組學研究中得到證實，研究之間的異質(zhì)性程度意味著不可能比較研究同一疾病的不同組的結(jié)果[37]。為了使生物標記物成為臨床上公認的診斷有用的指標，有必要就樣本處理等達成共識，并在從事這類項目的不同中心之間對分析設(shè)備進行交叉驗證。

四

展望與趨勢

鑒于唾液的巨大優(yōu)勢，應(yīng)制定唾液收集、存儲和分析疾病特異性生物標志物的標準方案，并分析其與疾病的相關(guān)性[4, 38]。唾液研究是一個不斷發(fā)展的研究領(lǐng)域，儀器和數(shù)據(jù)分析方法的進步可以幫助開發(fā)基于這些分子的前瞻性疾病特異性生物標志物。雖然唾液中檢測到的大部分代謝物已經(jīng)被鑒定出來，但是在解釋這些不同代謝物的臨床意義方面仍有大量的工作要做。隨著代謝組學技術(shù)及分析方法的發(fā)展，唾液代謝組學未來研究的重點將是確定唾液代謝物的功能作用，并在實現(xiàn)標準化的收集程序的基礎(chǔ)上與基因組學、蛋白質(zhì)組，轉(zhuǎn)錄組和微生物組等多維度綜合評估分析，從而更加深入徹底地認識口腔及全身系統(tǒng)性疾病。

參考文獻略

注：本文來源于《臨床實驗室》2020年第6期“代謝性疾病”專題

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原文發(fā)布時間 | 2020年6月22日

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