血清神经丝轻链蛋白在中枢神经系统疾病中的研究进展

马冰冰 王凯华

1）广西中医药大学研究生院，广西 南宁 530000 2）广西中医药大学附属国际壮医医院，广西 南宁 530001

神经丝在神经元中特异性表达，是一种存在于神经元细胞质内的蛋白质聚合物，其直径约10 nm，介于肌动蛋白丝（6 nm）和肌球蛋白丝（15 nm）之间，归类于第Ⅳ类中间丝蛋白［1］。神经丝蛋白（neurofilament light chain protein，NfL）在成熟神经元胞体中合成及组装，其四聚体通过微管装置沿轴突双向运输，最终形成了与轴突平行的连续重叠阵列，是细胞骨架的重要组成部分。神经丝蛋白的基因表达和磷酸化水平直接影响轴突的径向生长以及髓鞘的形成，从而间接地起到了增加轴突稳定性、提高轴突脉冲传导速度的重要作用［2］。

神经丝蛋白具有一个保守的中央α螺旋结构域，侧翼由一个氨基末端结构域和一个可变的羧基末端结构域组成［3］，共分为外周蛋白、α-内切蛋白、神经丝轻链蛋白、神经丝中链蛋白、神经丝重链蛋白等5个亚基。神经丝蛋白的翻译后修饰包括硝化、氧化、泛素化、磷酸化等，当神经丝蛋白被广泛磷酸化后，神经纤维从核心向外周放射形成侧臂投影区，使得轴突直径向外扩大，缩短了神经元之间的间隙，从而保证了轴突的稳定性，提高轴突脉冲传导速度。在神经丝蛋白中，只有NfL可以体外自组装成约10 nm的神经纤维，神经丝中链只能形成无规则聚集的短纤维，神经丝重链几乎无法完成装配，因此NfL是神经丝中最重要的纤维成分，构成了神经纤维的主干［4］。NfL在轴突中大量表达，这可能与其相对分子质量低、相对摩尔比高有关［5］。正常情况下，轴突释放少量NfL，随着年龄增长，NfL浓度逐渐升高。当炎症、神经退行性病变、创伤性或血管性病变等导致中枢神经系统轴突损伤时，NfL大量释放至脑脊液和血液中，二者浓度比约为40∶1，其相关系数值高达0.74～0.97。脑脊液标本获取较难，且随着单分子阵列（simoa）技术的发展和成熟，国内外已开展了多项关于血清神经丝轻链蛋白（serum neurofilament light chain protein，sNfL）的试验和研究，结果发现sNfL稳定性高［6］，对多种中枢神经系统疾病的发生、发展及预后均有重要的临床价值。本文围绕sNfL 在多发性硬化（multiple sclerosis，MS）、阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、脑卒中、帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、肌萎缩侧索硬化症（amyotrophic lateral sclerosis，ALS）等多种中枢神经系统疾病中的最新研究进展综述，系统地探讨血清NfL对中枢神经系统疾病诊治的潜在价值，以期帮助临床进一步提高认识。

1 sNfL与MS

MS的主要病理表现为白质炎性脱髓鞘病变，导致神经功能障碍不可逆，早期明确诊断并及时治疗对预后至关重要。MS诊断依据主要来源于磁共振（MRI）所显示的强化病灶，但越来越多的研究表明常规MRI 可能无法识别早期白质病理损伤［7］，不利于早期疾病诊治，临床上需要一个有效的生物标志物弥补这一缺口，而sNfL 是目前发现的最具潜力的指标［7］。BJORNEVIK 等［8］认为MS 发病前可能存在持续数年的潜伏期，观察到sNfL 水平升高可追溯至MS 出现临床症状的6 a 前，且sNfL 浓度增长速率越快，临床症状出现越早，说明在此期间已经逐渐出现中枢神经轴突病理损伤。MS 具有时间多发性，因此能够动态监测疾病活动度对于早期治疗具有重大意义，sNfL在这方面也具有较高的准确性（AUC=0.63，95%CI 0.59～0.74，灵敏度45%，特异性80%）。急性期MS影像学通常呈Gd增强病灶，sNfL也可用于了解有无新发病灶（AUC=0.85，灵敏度84%，特异性66%）［9］。SILLER 等［10］认为由于神经轴突被炎症破坏后急剧释放大量NfL，复发-缓解型MS（relapsing remitting MS，RRMS）急性期患者的Gd 病灶数量和体积与基线sNfL 浓度均呈正相关。RRMS症状再发之前的5个月内可见sNfL 峰值水平迅速升高，最高可达20倍以上［11］。50%的RRMS 患者在发病10 a 后可出现持续恶化，并转化至继发进展型MS阶段，在此期间sNfL 浓度可升高至基线浓度的2 倍以上［12］。除用于MS 诊断之外，sNfL 还可用于监测药物疗效。CANTÓ等［13］经动态复查MS 患者sNFL 水平，将基线水平初步定为25.5 pg/mL，且经过积极的免疫治疗后，sNfL水平大幅度下降。sNfL 还可用于比较不同DMT 的疗效，研究［11］发现阿仑单抗免疫治疗后，MS 患者sNfL 浓度可在6 个月内明显下降。DELCOIGNE等［14］则认为阿仑单抗治疗是DMT（包括阿仑单抗、富马酸二甲酯、芬戈莫德、那他珠单抗、利妥昔单抗和特立氟胺）中疗效最佳的方案，因为治疗期间其sNfL 水平下降幅度最大，且能够维持最低的基线sNfL 水平，相比之下特立氟胺疗效最差。MS 病理变化导致白质髓鞘脱失，可造成相应皮质区功能损害而出现认知障碍。sNfL 水平升高反映了MS 患者残疾及脑萎缩症状的恶化程度，导致认知功能逐渐下降［15］。

2 sNfL与AD

衰老与神经退行性变有关，在正常老年群体中，随着年龄增长，神经元生理功能缓慢减退，逐渐出现记忆力下降等老年性改变，KHALIL 等［16］发现老年人MMSE 量表分数下降时sNfL水平逐渐上升，说明sNfL可用于评估脑萎缩程度。MATTSSON 等［17］通过sNfL 基线水平来辨别有无认知障碍，正常老年人基线水平为32.1 ng/L，轻度认知功能受损患者为37.9 ng/L，而AD 患者可高达45.9 ng/L。LEWCZUK等［18］认为当sNfL=25.7 pg/mL 的临界值时，用于区分AD和非痴呆患者的敏感性、特异性和准确性分别为0.84、0.78 和0.82。sNfL 也有助于诊断家族性AD（familial Alzheimer’s disease，FAD），FAD 家族成员在发病前后的sNfL 水平均高于其他AD患者，且与疾病分期和严重程度相关［19］，甚至有学者发现（PSEN1）E280A（Glu280Ala）突变常染色体显性遗传性AD 家族中，基因携带成员的sNfL 浓度在22 岁就逐渐高于无基因携带者［20］。Aβ淀粉样斑块在脑内大量沉积，造成神经元不断凋亡，小胶质细胞过度活化导致淀粉样斑块不能被激活的小胶质细胞有效清除，因此，控制小胶质细胞活化程度有利于降低淀粉样斑块［21］。PARBO等［22］发现早期AD 患者的皮质区炎症水平与sNfL浓度呈负相关，说明早期小胶质细胞的激活对神经轴突可能起到保护作用，因此，在疾病初期予免疫治疗以调节小胶质细胞活性有利于改善AD认知障碍。

3 sNfL与脑卒中

腔隙性梗死占所有缺血性脑卒中的1/4，因其症状轻、恢复较快，部分患者可能会忽略，但若不规律二级预防，脑梗死再发风险极高，目前仅能通过影像学明确本病。近年研究发现腔梗患者sNfL基线水平明显高于健康人群（73.45 pg/mL vs 34.59 pg/mL）［23］，这有利于脑梗死高危因素人群进行筛查，若sNfL 明显升高时，可进一步完善磁共振检查，对减少脑血管疾病有重要意义。

缺血性脑卒中（ischemic stroke，AIS）患者发病24 h内的sNfL水平不仅能用于区分AIS和短暂性脑缺血发作（transient ischemic attack，TIA）（16.0 pg/mL vs 9.0 pg/mL），还可用于判断神经功能缺损程度，如NIHSS＜7 分时基线水平为13.1 pg/mL，NIHSS处于7～15分时基线水平为16.7 pg/mL，NIHSS＞15 时基线水平为21.0 pg/mL［24］。ONATSU 等［25］则认为AIS 患者sNfL 基线水平应该等于89.5 pg/mL，TIA 患者则为25.2 pg/mL，当sNfL在49 pg/mL的临界值时可将二者区分开来，其敏感性和特异性分别为73%、80%。发病24 h内测定的sNfL水平也可以用于预测AIS患者预后情况，其数值越高预示神经功能恢复越差［26］，当sNfL 基线水平等于24.1 pg/mL时，患者出院的mRS得分波动在3～6分；基线水平约为15.7 pg/mL时，mRS得分＜3 分；若sNfL 水平＞33 pg/mL，患者2 a 内卒中再发甚至死亡的风险将显著增加，且sNfL水平每增加一个四分位数，AIS发生不良事件的风险可增加至102%［27］。卒中后继发性神经变性可降低认知功能，影响后期神经功能恢复，sNfL水平也可用于预测卒中后晚期的功能恢复情况及神经康复训练的有效性［28］。发病时间窗内及时行血管内治疗可以显著大血管闭塞型急性缺血性卒中患者的预后，近期的研究表明sNfL 水平可反映大脑再灌注情况［29］，评估术后神经神经功能恢复程度，甚至可以作为术后90 d 内发生死亡或残疾的独立预测因素［30］。

自发性脑出血（spontaneous intracerebral hemorrhage，ICH）的致死率高于脑梗死，ICH患者发病24 h的sNfL水平可迅速增长至入院时的2倍以上，且发病30 d内死亡患者sNfL水平远高于存活者，说明入院时的sNfL 水平可用于评估出血量，可用于预测ICH患者的存活率［31］。

4 sNfL与PD

PD与伴发于其他神经变性疾病的帕金森综合征较难鉴别，二者治疗方案不同，若能够在疾病早期就能明确诊断，就可以及时治疗，现有研究发现sNfL可鉴别两者［32］。MARQUES等［33］发现帕金森综合征患者sNfL 水平（23.8±10.3 pg/mL）高于PD 组（10.4±4.9 ng/L），该指标用于鉴别二者的准确度高达91%（其中敏感性为86%，特异性为85%）。sNfL是评估PD严重程度和进展的血液标志物，当sNfL 浓度越高，运动及认知功能减退越明显，患者生存质量越差［34］。此外，在基因突变携带者中，有临床症状者的sNfL浓度也高于无症状患者［35］。

5 sNfL与ALS

ALS是最常见的运动神经元疾病类型，与健康组相比，其sNfL 浓度更高，当sNfL 浓度＞15 pg/mL 时可区分肌萎缩侧索硬化患者和健康患者，其敏感性和特异性分别为94%、100%，且sNfL浓度越高，可能预示着ASL死亡风险越大，是ASL患者评估预后的一个独立因素［36］。当sNfL 为62 pg/mL 时可作为区分ALS和AD、FPD、PD 和克雅病等疾病的临界值，其灵敏度为85.5%，特异性为81.8%［37］。

6 sNfL与创伤性脑损伤

创伤性脑损伤是导致死亡和致残的常见原因，其主要病理改变为轴突白质损伤。研究发现入院时血清NfL 检测脑震荡的AUC 为0.99，第12 天增加至1.00，比其他血液生物标志物如S100B有更高的敏感性，以预测发病后12个月的功能结局［38-39］。

7 血清NfL与神经系统遗传性疾病

亨廷顿病是一种常染色体显性遗传的基底核和大脑皮质变性疾病。经测定显性基因扩增携带者和显性HD患者的CFS NfL与统一亨廷顿病评定量表中的所有项目均呈较强的正相关性；CFS NfL 浓度越高，5 a 内发病概率越大。血清NfL与CFS NfL高度相关，因此可以推测血清神经丝轻链在HD疾病的诊断及治疗指导上也有同样的生物学意义［40］。Friedreich型共济失调患者sNfL浓度显著升高，但与疾病严重程度、病程、发病年龄等无明显相关性［41］。脊髓小脑共济失调（spinocerebellar ataxia，SCA）是一组异质性的进行性共济失调的遗传疾病，常染色体显性（AD）SCA 是其中的主要亚群，sNfL水平可用于监测疾病进展及药物疗效，为临床调整治疗方案提供客观依据［42］。

8 总结与展望

血清神经丝轻链蛋白是一个能够反映神经轴突受损程度的血液标志物，在很多神经系统疾病中能够起到协助诊断、评估疾病严重程度和判断预后的作用。目前关于血清NfL 的研究还比较少，临床数据不够充分，对其基线水平未达成共识，对各个疾病的特异性、敏感性分析尚不足，这将是未来研究的一个方向和目标。另外，血清NfL水平会受年龄与性别的影响，未来的研试验中应考虑到这些因素。