導讀

神經系統疾病在其發生和發展的過程中，有多種特定的蛋白質（如NfL、Aβ40、Tau、GFAP）會被釋放進入腦脊液（CSF）中，成為臨床輔助診斷阿爾茲海默病（AD）、帕金森病（PD）、多發性硬化病（MS）等神經系統疾病的重要生物標志物。然而，抽取CSF會伴隨巨大的痛苦和較低的患者依從度。從外周血中檢測又面臨新的困難，這些蛋白質會在外周血中被不同程度地清除，豐度降低數百倍，造成ELISA等常規技術很難在外周血中實現檢測。

Simoa（Single molecular Array）平臺是目前唯一的一種超高靈敏度單分子蛋白質檢測技術，其靈敏度為ELISA技術的1000倍以上，檢測下限達到fg/mL，為血清/血漿中實時監控神經系統疾病標志物提供技術支撐，改變了腦損傷和神經退行性疾病的診斷方式。

來自德國約翰內斯谷登堡大學和的研究人員基于Simoa技術檢測112例新確診并未經治療的孤立綜合征（CIS）和早期復發緩解型多發性硬化癥（RRMS）患者和62名健康志愿者的血清神經絲輕鏈（sNfL）蛋白水平，探討sNfL蛋白水平與腦脊液（CSF）中各項參數的關系。最終在活動期的多發性硬化癥（MS）研究中證實：sNfL水平與鞘內多細胞增生和IgG合成相關，軸突損傷與急性和慢性的中樞神經系統炎癥相關。

   First published February 4, 2020，

研究背景

經絲輕鏈蛋白（NfL）亞基是神經元細胞骨架的主要成分之一，主要被釋放到CSF中，在軸突損傷之后，會有一少部分被釋放到外周血中。Simoa技術利用其超高的靈敏度可以檢測到外周血中NfL濃度的微小變化。近期研究表明，血清和CSF中的NfL水平高度相關，利用Simoa技術，sNfL已成為一種易于檢測的神經軸突損傷的生物標志物。

發表期刊：Neurol Neuroimmunol Neuroinflamm；IF=7.5

原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32019769

樣本

收集112名受試者成對的血清和CSF樣本。受試者被納入的主要標準為:（1）新診斷為CIS或RRMS;（2）有大腦和脊髓磁共振成像（MRI）數據; （3）標本采集前患者未經過免疫抑制或免疫調節治療。其中有11名CSF中存在寡克隆區帶（OCBs）的患者被診斷為CIS。另外，收集62名健康對照者的血清樣本。

研究方法

采用免疫比濁法測定CSF白蛋白（CSF Alb）、免疫球蛋白（Ig）A（CSF IgA）、IgG（CSF IgG）、IgM（CSF IgM）的濃度。上述物質在CSF中與在血清中的濃度比值稱為白蛋白商值（QAlb)、IgA商值（QIgA）、IgG商值（QIgG）和IgM商值（QIgM）。通過瓊脂糖凝膠等電聚焦法檢測OCBs，隨后使用IgG特異性抗體染色OCB法進行免疫印跡。

采用Simoa技術檢測CIS或MS患者和健康對照組的sNfL。使用Simoa HD-1儀器和NF-Light Advantage Kit試劑盒（Quanterix）檢測sNfL濃度。樣本兩重復檢測，所有樣本的批內CV值為4.5%。

結論

1.RRMS患者的sNfL水平明顯高于相應性別和年齡的健康對照組和CIS患者 (圖1 b)。

Qalb、QIgG、QIgA和QIgM的檢測結果分別為5.0（3.8-6.1）、4.0（2.8-5.4）、1.5（1.1-5.4）和0.4（0.2-0.9）。此外，90.2%的患者存在OCBs，MS組中幾乎全部（98.9%）患者均存在OCBs。

2.NfL水平升高與腦和脊髓復發相關

臨床復發患者的sNfL水平高于臨床穩定患者，但未顯示顯著差異。當將患者根據復發情況進行分組時，發現脊髓或大腦復發患者的sNfL水平高于無復發患者和視神經炎患者（圖1 c）。

3.sNfL水平升高與T2病變負荷和MRI中顱內增強病灶（CELs）的存在相關性

本研究發現，當MRI中出現CELs時，sNfL水平顯著升高（圖2A）。此外，sNfL水平與T2病變數量（圖2B）和CELs數量（圖2C）相關。病變MRI的存在與sNfL水平之間無相關性。根據腦T2病變的數量對患者進行分類后，發現有10個及以上T2病變的患者的sNfL水平明顯高于T2病變數量小于10個的患者的sNfL水平。實驗結果還表明超過1個CEL病變的患者sNfL水平高于0或1個CEL 病變的患者。

圖2：sNfL水平與T2病變負荷和MRI中CELs存在的相關性數據分析

4.sNfL水平與急性炎癥的CSF標志物有關
 

復發患者的CSF白細胞數量高于臨床穩定患者，且與sNfL水平相關（圖3A）。本研究還證明了CSF中白細胞數量與T2病變數量及MRI中CELs數量之間存在相關性。

5.sNfL水平與慢性炎癥的CSF標志物有關
 

sNfL與CSF IgG（圖3B）和QIgG（圖3C）呈中度相關，OCBs的存在與sNfL水平的升高間存在呈顯著相關性（圖3D）。

圖3：sNfL水平與急性炎癥和慢性炎癥的CSF標志物相關性數據分析

6.通過CSF白細胞數和MRI中的CELs來預測sNfL水平

采用前向選擇法選取CSF參數和疾病活動的臨床和放射學參數進行的多元回歸分析表明，最終的sNfL水平預測模型中總共保留了2個參數，分別是MRI中CELs的數量和CSF中白細胞數量，兩者結合預測sNfL水平最佳。反向驗證也得出相同結論。得出主要結論：該模型顯示當每個細胞的白細胞數量增加1 ，sNfL水平即上升0.434 pg / mL；MRI CEL數量每增加1，sNfL水平上升3.390 pg /mL。

小結

對于MS，不同的病理過程與神經軸突損傷有關，具體表現為CSF和血清中的NfL水平升高。研究結果表明了急性和慢性中樞神經系統固有免疫反應與CSF參數之間的相關性，證實了sNfL水平升高與急性局灶性炎癥活動和慢性彌漫性神經退行有關。

與疾病穩定期相比，sNfL水平在疾病復發期上升，并與MRI中CELs的數量相關，這表明急性局灶性炎癥的惡化是sNfL水平上升的潛在原因。實驗結果表明sNfL水平與CSF白細胞數量之間具有明顯的相關性。CSF炎癥細胞水平可預示軸突損傷。而對于進展型MS，CSF NfL與CSF中白細胞數量無關。Qalb是血腦屏障完整性的穩定標志物。在本研究中，Qalb與sNfL濃度無關。然而，sNfL水平只會受到血腦屏障完整性被嚴重破壞的影響。急性炎癥的標志物、CSF白細胞數量和MRI中CELs的數量這三者在sNfL水平方面的預測性更好。此外，實驗數據表明，急性炎癥的病灶位置會影響sNfL水平。

綜上所述，本研究結果在概念上支持了軸突損傷是由急性炎癥活動和彌漫性慢性神經炎癥引起的假說，這兩種損傷都反映在sNfL水平的增加上，從而加深了對MS中神經退行性過程的理解。

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