血清神經絲輕鏈蛋白在中樞神經系統疾病中的研究進展

馬冰冰 王凱華

1）廣西中醫藥大學研究生院，廣西 南寧 530000 2）廣西中醫藥大學附屬國際壯醫醫院，廣西 南寧 530001

神經絲在神經元中特異性表達，是一種存在于神經元細胞質內的蛋白質聚合物，其直徑約10 nm，介于肌動蛋白絲（6 nm）和肌球蛋白絲（15 nm）之間，歸類于第Ⅳ類中間絲蛋白［1］。神經絲蛋白（neurofilament light chain protein，NfL）在成熟神經元胞體中合成及組裝，其四聚體通過微管裝置沿軸突雙向運輸，最終形成了與軸突平行的連續重疊陣列，是細胞骨架的重要組成部分。神經絲蛋白的基因表達和磷酸化水平直接影響軸突的徑向生長以及髓鞘的形成，從而間接地起到了增加軸突穩定性、提高軸突脈沖傳導速度的重要作用［2］。

神經絲蛋白具有一個保守的中央α螺旋結構域，側翼由一個氨基末端結構域和一個可變的羧基末端結構域組成［3］，共分為外周蛋白、α-內切蛋白、神經絲輕鏈蛋白、神經絲中鏈蛋白、神經絲重鏈蛋白等5個亞基。神經絲蛋白的翻譯后修飾包括硝化、氧化、泛素化、磷酸化等，當神經絲蛋白被廣泛磷酸化后，神經纖維從核心向外周放射形成側臂投影區，使得軸突直徑向外擴大，縮短了神經元之間的間隙，從而保證了軸突的穩定性，提高軸突脈沖傳導速度。在神經絲蛋白中，只有NfL可以體外自組裝成約10 nm的神經纖維，神經絲中鏈只能形成無規則聚集的短纖維，神經絲重鏈幾乎無法完成裝配，因此NfL是神經絲中最重要的纖維成分，構成了神經纖維的主干［4］。NfL在軸突中大量表達，這可能與其相對分子質量低、相對摩爾比高有關［5］。正常情況下，軸突釋放少量NfL，隨著年齡增長，NfL濃度逐漸升高。當炎癥、神經退行性病變、創傷性或血管性病變等導致中樞神經系統軸突損傷時，NfL大量釋放至腦脊液和血液中，二者濃度比約為40∶1，其相關系數值高達0.74～0.97。腦脊液標本獲取較難，且隨著單分子陣列（simoa）技術的發展和成熟，國內外已開展了多項關于血清神經絲輕鏈蛋白（serum neurofilament light chain protein，sNfL）的試驗和研究，結果發現sNfL穩定性高［6］，對多種中樞神經系統疾病的發生、發展及預后均有重要的臨床價值。本文圍繞sNfL 在多發性硬化（multiple sclerosis，MS）、阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、腦卒中、帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、肌萎縮側索硬化癥（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）等多種中樞神經系統疾病中的最新研究進展綜述，系統地探討血清NfL對中樞神經系統疾病診治的潛在價值，以期幫助臨床進一步提高認識。

1 sNfL與MS

MS的主要病理表現為白質炎性脫髓鞘病變，導致神經功能障礙不可逆，早期明確診斷并及時治療對預后至關重要。MS診斷依據主要來源于磁共振（MRI）所顯示的強化病灶，但越來越多的研究表明常規MRI 可能無法識別早期白質病理損傷［7］，不利于早期疾病診治，臨床上需要一個有效的生物標志物彌補這一缺口，而sNfL 是目前發現的最具潛力的指標［7］。BJORNEVIK 等［8］認為MS 發病前可能存在持續數年的潛伏期，觀察到sNfL 水平升高可追溯至MS 出現臨床癥狀的6 a 前，且sNfL 濃度增長速率越快，臨床癥狀出現越早，說明在此期間已經逐漸出現中樞神經軸突病理損傷。MS 具有時間多發性，因此能夠動態監測疾病活動度對于早期治療具有重大意義，sNfL在這方面也具有較高的準確性（AUC=0.63，95%CI 0.59～0.74，靈敏度45%，特異性80%）。急性期MS影像學通常呈Gd增強病灶，sNfL也可用于了解有無新發病灶（AUC=0.85，靈敏度84%，特異性66%）［9］。SILLER 等［10］認為由于神經軸突被炎癥破壞后急劇釋放大量NfL，復發-緩解型MS（relapsing remitting MS，RRMS）急性期患者的Gd 病灶數量和體積與基線sNfL 濃度均呈正相關。RRMS癥狀再發之前的5個月內可見sNfL 峰值水平迅速升高，最高可達20倍以上［11］。50%的RRMS 患者在發病10 a 后可出現持續惡化，并轉化至繼發進展型MS階段，在此期間sNfL 濃度可升高至基線濃度的2 倍以上［12］。除用于MS 診斷之外，sNfL 還可用于監測藥物療效。CANTó等［13］經動態復查MS 患者sNFL 水平，將基線水平初步定為25.5 pg/mL，且經過積極的免疫治療后，sNfL水平大幅度下降。sNfL 還可用于比較不同DMT 的療效，研究［11］發現阿侖單抗免疫治療后，MS 患者sNfL 濃度可在6 個月內明顯下降。DELCOIGNE等［14］則認為阿侖單抗治療是DMT（包括阿侖單抗、富馬酸二甲酯、芬戈莫德、那他珠單抗、利妥昔單抗和特立氟胺）中療效最佳的方案，因為治療期間其sNfL 水平下降幅度最大，且能夠維持最低的基線sNfL 水平，相比之下特立氟胺療效最差。MS 病理變化導致白質髓鞘脫失，可造成相應皮質區功能損害而出現認知障礙。sNfL 水平升高反映了MS 患者殘疾及腦萎縮癥狀的惡化程度，導致認知功能逐漸下降［15］。

2 sNfL與AD

衰老與神經退行性變有關，在正常老年群體中，隨著年齡增長，神經元生理功能緩慢減退，逐漸出現記憶力下降等老年性改變，KHALIL 等［16］發現老年人MMSE 量表分數下降時sNfL水平逐漸上升，說明sNfL可用于評估腦萎縮程度。MATTSSON 等［17］通過sNfL 基線水平來辨別有無認知障礙，正常老年人基線水平為32.1 ng/L，輕度認知功能受損患者為37.9 ng/L，而AD 患者可高達45.9 ng/L。LEWCZUK等［18］認為當sNfL=25.7 pg/mL 的臨界值時，用于區分AD和非癡呆患者的敏感性、特異性和準確性分別為0.84、0.78 和0.82。sNfL 也有助于診斷家族性AD（familial Alzheimer’s disease，FAD），FAD 家族成員在發病前后的sNfL 水平均高于其他AD患者，且與疾病分期和嚴重程度相關［19］，甚至有學者發現（PSEN1）E280A（Glu280Ala）突變常染色體顯性遺傳性AD 家族中，基因攜帶成員的sNfL 濃度在22 歲就逐漸高于無基因攜帶者［20］。Aβ淀粉樣斑塊在腦內大量沉積，造成神經元不斷凋亡，小膠質細胞過度活化導致淀粉樣斑塊不能被激活的小膠質細胞有效清除，因此，控制小膠質細胞活化程度有利于降低淀粉樣斑塊［21］。PARBO等［22］發現早期AD 患者的皮質區炎癥水平與sNfL濃度呈負相關，說明早期小膠質細胞的激活對神經軸突可能起到保護作用，因此，在疾病初期予免疫治療以調節小膠質細胞活性有利于改善AD認知障礙。

3 sNfL與腦卒中

腔隙性梗死占所有缺血性腦卒中的1/4，因其癥狀輕、恢復較快，部分患者可能會忽略，但若不規律二級預防，腦梗死再發風險極高，目前僅能通過影像學明確本病。近年研究發現腔梗患者sNfL基線水平明顯高于健康人群（73.45 pg/mL vs 34.59 pg/mL）［23］，這有利于腦梗死高危因素人群進行篩查，若sNfL 明顯升高時，可進一步完善磁共振檢查，對減少腦血管疾病有重要意義。

缺血性腦卒中（ischemic stroke，AIS）患者發病24 h內的sNfL水平不僅能用于區分AIS和短暫性腦缺血發作（transient ischemic attack，TIA）（16.0 pg/mL vs 9.0 pg/mL），還可用于判斷神經功能缺損程度，如NIHSS＜7 分時基線水平為13.1 pg/mL，NIHSS處于7～15分時基線水平為16.7 pg/mL，NIHSS＞15 時基線水平為21.0 pg/mL［24］。ONATSU 等［25］則認為AIS 患者sNfL 基線水平應該等于89.5 pg/mL，TIA 患者則為25.2 pg/mL，當sNfL在49 pg/mL的臨界值時可將二者區分開來，其敏感性和特異性分別為73%、80%。發病24 h內測定的sNfL水平也可以用于預測AIS患者預后情況，其數值越高預示神經功能恢復越差［26］，當sNfL 基線水平等于24.1 pg/mL時，患者出院的mRS得分波動在3～6分；基線水平約為15.7 pg/mL時，mRS得分＜3 分；若sNfL 水平＞33 pg/mL，患者2 a 內卒中再發甚至死亡的風險將顯著增加，且sNfL水平每增加一個四分位數，AIS發生不良事件的風險可增加至102%［27］。卒中后繼發性神經變性可降低認知功能，影響后期神經功能恢復，sNfL水平也可用于預測卒中后晚期的功能恢復情況及神經康復訓練的有效性［28］。發病時間窗內及時行血管內治療可以顯著大血管閉塞型急性缺血性卒中患者的預后，近期的研究表明sNfL 水平可反映大腦再灌注情況［29］，評估術后神經神經功能恢復程度，甚至可以作為術后90 d 內發生死亡或殘疾的獨立預測因素［30］。

自發性腦出血（spontaneous intracerebral hemorrhage，ICH）的致死率高于腦梗死，ICH患者發病24 h的sNfL水平可迅速增長至入院時的2倍以上，且發病30 d內死亡患者sNfL水平遠高于存活者，說明入院時的sNfL 水平可用于評估出血量，可用于預測ICH患者的存活率［31］。

4 sNfL與PD

PD與伴發于其他神經變性疾病的帕金森綜合征較難鑒別，二者治療方案不同，若能夠在疾病早期就能明確診斷，就可以及時治療，現有研究發現sNfL可鑒別兩者［32］。MARQUES等［33］發現帕金森綜合征患者sNfL 水平（23.8±10.3 pg/mL）高于PD 組（10.4±4.9 ng/L），該指標用于鑒別二者的準確度高達91%（其中敏感性為86%，特異性為85%）。sNfL是評估PD嚴重程度和進展的血液標志物，當sNfL 濃度越高，運動及認知功能減退越明顯，患者生存質量越差［34］。此外，在基因突變攜帶者中，有臨床癥狀者的sNfL濃度也高于無癥狀患者［35］。

5 sNfL與ALS

ALS是最常見的運動神經元疾病類型，與健康組相比，其sNfL 濃度更高，當sNfL 濃度＞15 pg/mL 時可區分肌萎縮側索硬化患者和健康患者，其敏感性和特異性分別為94%、100%，且sNfL濃度越高，可能預示著ASL死亡風險越大，是ASL患者評估預后的一個獨立因素［36］。當sNfL 為62 pg/mL 時可作為區分ALS和AD、FPD、PD 和克雅病等疾病的臨界值，其靈敏度為85.5%，特異性為81.8%［37］。

6 sNfL與創傷性腦損傷

創傷性腦損傷是導致死亡和致殘的常見原因，其主要病理改變為軸突白質損傷。研究發現入院時血清NfL 檢測腦震蕩的AUC 為0.99，第12 天增加至1.00，比其他血液生物標志物如S100B有更高的敏感性，以預測發病后12個月的功能結局［38-39］。

7 血清NfL與神經系統遺傳性疾病

亨廷頓病是一種常染色體顯性遺傳的基底核和大腦皮質變性疾病。經測定顯性基因擴增攜帶者和顯性HD患者的CFS NfL與統一亨廷頓病評定量表中的所有項目均呈較強的正相關性；CFS NfL 濃度越高，5 a 內發病概率越大。血清NfL與CFS NfL高度相關，因此可以推測血清神經絲輕鏈在HD疾病的診斷及治療指導上也有同樣的生物學意義［40］。Friedreich型共濟失調患者sNfL濃度顯著升高，但與疾病嚴重程度、病程、發病年齡等無明顯相關性［41］。脊髓小腦共濟失調（spinocerebellar ataxia，SCA）是一組異質性的進行性共濟失調的遺傳疾病，常染色體顯性（AD）SCA 是其中的主要亞群，sNfL水平可用于監測疾病進展及藥物療效，為臨床調整治療方案提供客觀依據［42］。

8 總結與展望

血清神經絲輕鏈蛋白是一個能夠反映神經軸突受損程度的血液標志物，在很多神經系統疾病中能夠起到協助診斷、評估疾病嚴重程度和判斷預后的作用。目前關于血清NfL 的研究還比較少，臨床數據不夠充分，對其基線水平未達成共識，對各個疾病的特異性、敏感性分析尚不足，這將是未來研究的一個方向和目標。另外，血清NfL水平會受年齡與性別的影響，未來的研試驗中應考慮到這些因素。