基于Simoa的創傷性腦損傷(Traumatic Brain Injury ,TBI)研究的最新報道

 

NO.1

壹

出處：Clin J Sport Med 2021;31:250–256

目的：研究血液生物標志物：血清神經絲蛋白輕鏈（Nf-L）和血漿Tau的變化，以及血液生物標志物與癥狀報告的關系。

目標：血液生物標志物和癥狀報告之間的關系，以及與運動相關的腦震蕩的運動員。

設計：前瞻性隊列研究。

設置：基于社區的私人腦震蕩診所。

參與者：13至18歲的運動員，在受傷后7天內到腦震蕩診所診斷為運動相關的腦震蕩，13至23歲的無受傷史的運動員。

評估和主要結果措施：受傷的運動員在初次臨床評估時提供血樣，并在受傷后至少6個月再次提供血樣。沒有受傷的運動員則提供一份血樣。所有參與者在每次訪問時都填寫了癥狀報告。對生物標志物的濃度和癥狀報告進行統計學比較。

結果：與非腦震蕩運動員相比，腦震蕩運動員的Tau的平均濃度明顯較低。相反，腦震蕩運動員的Nf-L的平均濃度高于非腦震蕩運動員，盡管差異不顯著。與受傷后6個月相比，受傷后的血漿Tau明顯降低，而受傷后的血清Nf-L則明顯升高。觀察到Tau和報告的癥狀數量之間有一個微弱但顯著的反向關系，但Nf-L和報告的癥狀數量之間沒有關系。

結論：這些數據表明，在運動相關腦震蕩后的幾天里，血液中的生物標志物Tau和Nf-L顯示出截然不同的變化模式，但可能與自我報告的癥狀分數無關。

臨床意義：識別腦震蕩后表現出可靠變化模式的血液生物標志物可能被證明是臨床醫生管理運動相關腦震蕩時的一個有用工具。然而，需要進一步研究以確定這些生物標志物是否可應用于臨床環境。

 

/// 研究方法

Biomarker Quantification

Plasma Tau (Simoa Tau 2.0 Kit) and serum Nf-L (Simoa Beta Kit) concentrations were measured using digital array technology on a Single Molecule Array (Simoa) HD-1 Analyzer, software version 1.5 (Quanterix; Lexington, Massachusetts). The same lot of kits was used for each assay. All samples were above the lower limit of quantification (tau: 0.061 pg/mL; Nf-L: 0.171 pg/mL). The lower limit of detection was 0.007 and 0.055 pg/mL for tau and Nf-L, respectively. Duplicates were run with a median dose co- efficient of variation of 3% for tau and 6% for Nf-L.

圖1：創傷性腦外傷運動員（7天內）和對照組相比，血清Nf-L和Tau的濃度變化 圖2:LOC（loss of consciousness），正常恢復，延長恢復和對照組運動員，血清Nf-L和Tau的濃度變化

 

NO.2

貳

出處：Scientific Reports: (2021) 11:3896 | https://doi.org/10.1038/s41598-021-82875-0

創傷性腦損傷(TBI)與一部分受傷的病人的長期癥狀有關，但這種風險并不普遍，導致我們和其他人質疑恢復軌跡中個體差異的性質。細胞外囊泡（EVs）是一個很有前途的新途徑，可以確定基于血液的TBI生物標志物。在這里，我們的目的是確定受傷后1年在EVs中測量的膠質纖維酸性蛋白（GFAP）和神經絲蛋白輕鏈（NfL）是否能區分患者和對照組，以及這些生物標志物是否與TBI嚴重程度或恢復結果有關。

在72名TBI患者和20名對照組中使用超靈敏的檢測方法測量EV GFAP和EV NfL。與對照組相比，中度和重度TBI的EV GFAP濃度升高（p's < 0.001），并能將對照組與中度（AUC = 0.86）或重度TBI（AUC = 0.88）區分。EV GFAP和EV NfL水平的增加與較低的1年格拉斯哥結果量表-擴展（GOS-E）評分有關(P's < 0.05)。

這些發現表明，與對照組相比，TBI患者甚至在受傷1年后提取的血源性EV GFAP和NfL濃度更高，并與受傷的嚴重程度和不良的恢復結果有關，表明TBI改變了這些生物標志物的活性，可能有助于恢復中的個體差異。

圖1. TBI患者與對照組相比以及不同TBI嚴重程度的生物標志物差異。

(a) 與對照組相比，EV GFAP在moderate TBI和sTBI中升高，sTBI與mild TBI相比也升高（n = 89)。(b)EV NfL在不同的TBI嚴重程度組之間或TBI嚴重程度組與對照組之間沒有明顯的改變(n = 71)。 誤差條代表SD，中間的條表示平均值。*P＜0.05，***P＜0.001，經多重比較調整。GFAP膠質纖維酸性蛋白，NfL神經絲輕鏈，EV細胞外囊泡。

 

NO.3

叁

出處：BRAIN COMMUNICATIONS 2021；doi:10.1093/braincomms/fcab151，

輕度創傷性腦損傷目前還沒有一個明確的分子診斷來確認損傷或指導其治療。目前，創傷性腦損傷的生物標志物主要依賴于檢測血液中與退化的神經元有關的蛋白，而這在輕度創傷性腦損傷中并不常見，或者與在多種組織中產生的廣泛的炎癥級聯有關，因此并不具有大腦特異性。為了解決這個問題，我們進行了一項觀察性隊列研究，旨在測量兩個區間--血漿和腦源性胞外囊泡--的蛋白質濃度差異，并提出以下假設：

(i) 每個區間提供獨立的診斷信息；

(ii)通過算法結合這些區間，準確地對臨床輕度腦外傷進行分類。

我們使用來自輕度（格拉斯哥昏迷量表評分13-15）腦外傷患者（n =47）和健康及骨科對照受試者（n=46）的血漿樣本來評估這一假設，以評估腦源性胞外囊泡和血漿中的生物標志物。我們使用我們的跟蹤蝕刻磁納米孔技術，根據GluR2的表達，結合超靈敏的數字酶聯免疫吸附試驗技術，從血漿中分離出腦源性胞外囊泡，單分子陣列。我們量化了細胞外囊包裝和血漿中與兩類腦外傷病理相關的生物標志物的水平：神經變性和神經元/膠質損傷（泛素C端水解酶L1、膠質酸性纖維蛋白、神經絲輕鏈和Tau）和炎癥（白介素-6、白介素-10和腫瘤壞死因子α）。我們發現，GluR2þ細胞外囊泡與血漿中的生物標志物有明顯的分布。作為概念驗證，我們表明，使用由血漿和GluR2þ細胞外囊泡組成的生物標志物小組，可以準確地將受傷患者與非受傷患者分類。

圖1 項目工作流程

(A) 樣本來自于通過各種機制承受TBI的受試者以及骨科傷員和健康對照的組合。使用我們的納米流體平臺TENPO，根據GluR2的表達，從每個受試者的500毫升等分血漿中分離出腦源性EVs。來自GluR2þ EVs的裂解液和第二個500毫升的血漿等份被進行數字ELISA評估。

(B) 生物標志物的選擇是基于在神經元（UCHL1, NFL, Tau）或星形細胞（GFAP）病理學中的已知或新出現的作用，或基于它們在炎癥功能譜中的作用（TNFa, IL6, IL10）。

(C）分析有兩個目的：比較生物標志物在血漿和GluR2þ EVs中的分布，以及區分TBI和對照組。使用機器學習的方法將復用的數據組合成生物標志物面板，與單獨的生物標志物ROC曲線和每個區室的生物標志物的性能進行比較。

圖3 輕度TBI與血漿和GluR21 EVs中的腦源性蛋白和細胞因子的升高有關。平均對數生物標志物值的散點圖和標準偏差作為誤差條。使用對數轉換后的數據，用學生的t檢驗計算P值。AUCs是使用原始值生成的。

 

NO.4

肆

出處：EBioMedicine. 2022 Jan;75:103777. doi: 10.1016/j.ebiom.2021.103777. Epub 2021 Dec 24.

背景：我們旨在了解血清生物標志物濃度和病變類型以及所有嚴重創傷后的計算機斷層掃描（CT）上發現的體積之間的關系。

方法：對CENTER-TBI前瞻性隊列研究（NCT02210221）中的2869名各種程度的TBI患者在受傷后<24小時獲得的樣本中測量六種血清生物標志物（GFAP、NFL、NSE、S100B、t-tau和UCH-L1）的濃度。影像表型被定義為溝內出血（IPH）、水腫、硬膜下血腫（SDH）、硬膜外血腫（EDH）、創傷性蛛網膜下腔出血（tSAH）、彌漫性軸索損傷（DAI）和腦室內出血（IVH）。進行多變量多項式回歸，檢查生物標志物水平與不同病變類型和病變體積之間的關系。層次聚類法用于探索成像表型；主成分分析和急性生物標志物濃度的K-手段聚類法用于探索生物標志物聚類的模式。

 

/// 研究結果

納入2869名患者，68%（n=1946）為男性，中位年齡為49歲（范圍2-96）。所有嚴重程度的TBI（輕度、中度和重度）都被納入分析，大多數（n=1946，68%）有輕度損傷（GCS 13-15）。除NFL外，嚴重彌漫性損傷（Marshall III/IV）患者的所有測量的生物標志物水平明顯高于局灶性腫塊病變（Marshall V/VI級）的患者。DAI+IVH或SDH+IPH+tSAH的患者的生物標志物濃度明顯高于EDH的患者。較高的生物標志物濃度與IPH（GFAP、S100B、t-tau；adj r2范圍：0¢48-0¢49；p<0¢05）、水腫（GFAP、NFL、NSE、t-tau、UCH-L1；adj r2范圍：0¢44-0¢44；p<0¢01）、IVH（S100B；adj r2范圍：0。48-0.49; p<0.05），無監督的k-means生物標志物聚類顯示有兩個聚類可以解釋83%的變異，其表型特征與臨床損傷嚴重程度有關。

圖1:血清GFAP（a）、NFL（b）、NSE（c）、S100B（d）、total-tau（e）和UCH-L1（f）濃度的對數由Marshall CT評分決定。Vio-lin圖和boxplots提供了每個Marshall CT評分分組I（n=1154）、II（n=1120）、II-IV（n=120）和V-VI（n=475）生物標志物濃度的中位數、范圍和25-75的百分位。

通過Dunn Kruskal-Wallis檢驗和Benjamini-Hochberg校正來確定P值，用于不同CT結果的分組比較。顯著性水平顯示為有統計學意義的組間比較，* = p< 0¢05, ** = p< 0¢01, *** = p< 0¢001。紅色虛線表示馬歇爾評分I組的中位數。

圖2. 不同病理組的Z-score特征。

生物標志物的濃度以Z分數的平均值和標準誤差表示，參考組是TBI后CT掃描正常的患者。面板a顯示混合病變（n=1313）和孤立病理組（顱骨骨折（n=86），EDH（n=47），急性SDH（n=89），SAH（n=184），IPH（n=41），DAI（n=31））與生物標志物表達的關系，CT正常的患者（n=1069）為參考組。b組顯示混合病變患者每張CT圖像上報告的不同的顱內病變類型的數量與生物標志物表達的關系。