JNNP:脑脊液和血清神经丝轻链和重链作为ALS鉴别诊断生物标志物的比较

神经丝蛋白作为神经元的细胞骨架白，被广泛认为是各种疾病（包括肌萎缩侧索硬化症（ALS））中轴突损伤的标志物。 ALS是一种严重的神经退行性疾病，其特征是上下运动神经元功能障碍和死亡，约2.6-3.0/100 000人。ALS患者的脑脊液（CSF）和血清神经丝轻链（NfL）和重链（NfH）水平与大多数其他神经系统疾病相比升高。此外，ALS患者的脑脊液和血清中的神经丝在疾病早期升高，这使得诊断能够在可能的治疗策略仍然可以改变疾病的阶段得到支持。

目前，神经丝是最有希望进入临床常规的候选生物标记物，可以作为ALS患者的鉴别诊断和预后的生物标志物。然而，到目前为止，单一研究中调查和比较脑脊液NfL和NfH以及血清NfL和NfH在ALS中的鉴别诊断潜力的分析尚不清楚。本文应用相同的微流控系统分析一组神经系统疾病患者的所有四个标志物，包括ALS、额颞叶变性（FTLD）、阿尔茨海默病（AD）、帕金森病（PD）和帕金森病伴痴呆（PDD）、克雅氏病（CJD），一组非ALS患者，其初始鉴别诊断包括ALS（Con.DD）和非神经退行性变对照患者（Con）。此外，本文还通过受试者操作特征（ROC）分析对四个神经丝参数进行相关性和比较，以区分ALS。本文发表在《神经病学，神经外科学和精神病学杂志》上（Journal of Neurology, Neurosurgery & Psychiatry）

在七个不同诊断组（ALS、FTLD、PD/PDD、AD、CJD、Con.DD和Con）的脑脊液和血清中测量神经丝。 FTLD组包括13例行为变异性额颞痴呆（bvFTD）、6例原发性进行性失语（PPA）非流利变异、4例logopenic PPA、3例语义PPA、3例皮质基底动脉综合征和4例进行性核上麻痹患者。采用公认的国际标准诊断bvFTD和PPA。18名皮质基底动脉综合征患者根据皮质基底动脉变性诊断标准进行诊断。19名AD患者根据国际工作组2标准进行诊断。20名运动障碍专家根据英国PD协会标准诊断。

不同诊断组脑脊液和血清中的fL和NfH

所有CJD病例均为经神经病理学证实的病例。 Con.DD组包括最初被怀疑患有ALS但最终被诊断为其他疾病的患者。Con组的所有患者均为非神经退行性变对照组，无神经退行性变的临床症状。在44例ALS患者中，只有血清可用。对于CSF ALS测量，分析了相同年龄的替代患者的疾病持续时间和进展率范围。A亚组患者（n=61 ALS和n=20 Con.DD患者）之前在其他研究中进行了分析5 对于进展率的计算，采用经修订的ALS功能评定量表（ALSFRS-R）23，计算的比率如下：（48-ALSFRS-R）/发病（定义为首次轻瘫发生）和抽样之间的月数。对于CSF和血清NfL和NfH的定量，使用ELLA微流控系统（美国明尼阿波利斯Bio-Techne）的市售试剂盒，并根据制造商说明进行测量。通过分析五次不同运行中的三份CSF和血清样本，确定分析内和分析间的重复性。样本的平均浓度如下：脑脊液NfL:2799 pg/mL，血清NfL:11.5 pg/mL，脑脊液NfH:3011 pg/mL和血清NfH:56.5 pg/mL。

不同神经丝标记物之间的相关性分析

总结了诊断组的人口统计学参数和脑脊液/血清神经丝浓度。除PD/PDD患者年龄稍大于ALS（p=0.04）、Con.DD（p=0.003）和Con（p=0.03）患者外，两组之间的年龄没有差异。NfL的批内和批间方差系数分别为CSF的9%和15%，血清的7%和9%。对于NfH，变异如下：脑脊液为5%和6%，血清为10%和12%。平行性试验得出的结果偏差低于20%，CSF稀释度为1:32，血清NfL稀释度为1:16，CSF稀释度为1:8，血清NfH稀释度为1:32。最多可进行三次冷冻和解冻循环。

与Con和Con.DD相比，ALS中所有四个标记物的水平均显著升高。ALS和AD之间的最明显区别在于血清NfL（p<0.0001）。ALS患者的脑脊液和血清NfL和NfH水平与CJD患者相似。对于ALS和FTLD组之间的区别，观察到四个标记物之间的差异：ALS和FTLD组之间的CSF NfL水平没有差异（p=0.9），而ALS组的血清NfL略高（p=0.04），ALS组的CSF和血清NfH明显高于FTLD组（p=0.0001） p=0.0008。为了进一步评估NfL和NfH在ALS和FTLD之间的区别，将bvFTD病例从FTLD队列中分离出来。发现ALS和bvFTD对NfL、CSF和血清均无显著差异。然而，ALS患者脑脊液NfH水平显著高于bvFTD患者（p=0.003）。对于血清NfH，差异未达到显著性水平（p=0.08）。

ALS与Con和Con.DD神经丝ROC分析的比较

标记物之间的相关性分析显示，脑脊液NfL和脑脊液NfH（r=0.91（95%CI 0.89至0.93）、p<0.0001、脑脊液NfL和血清NfL（r=0.84（95%CI 0.79至0.87）、p<0.0001）、脑脊液NfH和血清NfL（r=0.80（95%CI 0.74至0.84）之间存在非常强的相关性，p<0.0001）以及血清NfL和血清NfH（r=0.71（95%CI 0.65至0.77）、p<0.0001）、脑脊液NfL和血清NfH（r=0.63（95%CI 0.55至0.71）、p<0.0001）、脑脊液NfH和血清NfH（r=0.68（95%CI 0.60至0.75）、p<0.0001）之间的强相关性。

观察到对照组中所有四个标记物的年龄和神经丝浓度之间的相关性（CSF NfL:r=0.81（95%CI 0.71至0.88），p<0.0001，CSF NfH:r=0.85（95%CI 0.77至0.90），p<0.0001，血清NfL:r=0.67（95%CI 0.53至0.78），p<0.0001，血清NfH:r=0.48（95%CI 0.29至0.64），p<0.0001以及ALS患者的进展率与所有四个神经丝参数（CSF NfL:r=0.39（95%CI 0.13至0.60）之间的差异，p<0.0001。脑脊液NfH:r=0.29（95%可信区间0.008至0.53），p<0.0001。血清NfL：r=0.38（95%可信区间0.12至0.59），p=0.001。血清NfH:r=0.31（95%可信区间0.04至0.54），p<0.009。

本文首次使用微流控系统对ALS患者的CSF、血清NfL和NfH进行分析。还证明了所有四个神经丝参数在区分ALS和其他神经退行性和非神经退行性疾病方面的潜力。分析的性能参数表明，系统稳定，结果可靠。对于ALS的诊断和鉴别诊断，CSF和血清NfL以及CSF NfH同样适用。对于ALS和bvFTD之间的区别，数据表明CSF NfH更可取，但是，需要更多的研究，例如NfH的清除机制，以便更好地理解两种疾病之间神经丝的可能差异。