血清神经丝蛋白轻链对卒中后认知障碍的临床意义

吴纪霞，温振东，梁友宝，张 珍，董 雪

卒中后认知障碍(post-stroke cognitive impairment ，PSCI)特指卒中后发生的认知功能下降，严重影响病人的生活质量及生存时间[1]，是卒中常见并发症，患病率持续增加[2-3]，意味着PSCI在我国将变得更加普遍，特别是人口日益老龄化的今天，卒中和痴呆的风险随着年龄的增长呈指数级增长[4]，给社会和家庭带来沉重的负担，已成为社会关注的焦点。但是PSCI的形成机制尚不清晰，临床缺乏明确的评估和治疗手段，探索PSCI的血液生物标志物是当前的重要研究方向。PSCI不同于其他神经系统退行性疾病所致的认知障碍，有特征性的病理改变，其在卒中病灶稳定后，尚未检测到持续性损伤的病理性物质，因此，血液标志物需反映病程进展动态变化的过程，血清神经丝轻链蛋白(neurofilament light chain，NfL)能反映早期神经元的损伤和认知障碍的进展变化，为PSCI的早期预测及早期干预有重要的临床意义。本研究通过分析健康对照(healthy control，HC)、急性缺血性脑卒中(acute ischemic stroke，AIS)和PSCI病人血清NfL含量，了解脑血管和神经退行性进程，探讨血清NfL含量在PSCI早期诊断及预后严重程度判断中的应用。

1 资料与方法

1.1 研究对象 选取2018-2019年我院神经内科住院病人，包括60例ASI病人(ASI组)，和与之年龄、性别相匹配的60例PSCI病人(PSCI组)，同时选取社区体检中心的60名健康体检者(健康对照组，HC组)。本研究经过我院伦理委员会批准，所有病人签订知情同意书。纳入标准：ASI病人，年龄≥55岁；ASI发病时间在3 d之内；头颅MRI和(或)CT显示脑缺血性病灶。PSCI病人，首先按照美国《精神障碍与统计手册Ⅳ》(DSM-Ⅳ)痴呆诊断标准入选；头颅MRI和(或)CT显示脑内皮质或皮质下缺血性梗死；有急性或亚急性起病的神经系统症状和体征；曾有脑卒中发病史≥3个月；病程呈波动性，阶梯性进展；哈金斯基缺血指数量表 (Hachinski ischemic scale，HIS)得分>7分；可同时伴有糖尿病、高血脂、高血压、冠心病。排除标准：PSCI病人，意识障碍不能配合者；精神疾病引起的认知障碍(如抑郁症)；有可能影响认知功能的中枢神经系统病史(如肿瘤、脑积水等)；器官衰竭病人；其他疾病所致的痴呆,如阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD);失语、偏瘫、听力障碍不能配合完成神经心理学评估的病人；排除大面积脑梗死、出血性梗死、分水岭梗死。

1.2 方法 所有病人均行头颅CT扫描或头颅MRI检查，3 d内完成心脏超声、颈动脉及椎动脉彩超检查、心电图检查，了解颅内外血管病变情况，以排除其他原因引起的认知障碍。

1.2.1 神经心理学评估 认知评估采用MoCA，总分30分，≥26分为正常，如果受教育年限≤12年则加1分。根据MoCA将PSCI病人又分为轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)，中重度认知障碍即卒中后痴呆(post-stroke dementia，PDS)。HIS总分18分，≤4分为AD，>7分为血管性痴呆，>4～7分为混合性痴呆；临床痴呆评定量表(clinical dementia rating,CDR)用于评估痴呆的程度，总分3分，入选的病人分数为0.5～2分。日常自理能力量表(Barthel index,BI)是指独立性的日常生活能力评估，总分为100分，其中100分表示正常生活自理；>60分为基本可以自理；60～<40分为生活需要帮助；40～<20分为生活需要很大的帮助；20分为生活完全依赖别人。美国国立卫生院卒中量表(NIHSS)用于评估神经损伤程度。改良Rankin量表(mRS)用于卒中后神经功能恢复的评估，0级，完全无症状；1级，尽管有症状，但无明显功能障碍，能完成所有日常工作；2级，轻度残疾，不能完成病前所有活动，但不需要帮助能照料自己的日常事务；3级，中度残疾，需要部分帮助，但能独立行走；4级，中重度残疾，不能独立行走，日常生活需要帮助；5级，重度残疾，卧床，二便失禁，日常生活完全依赖别人。

1.2.2 实验室检查 所有病人入院后采集空腹静脉血2 mL置于抗凝管中，进行血液生化指标检测。血清NfL样品收集、检测 :AIS病人和PSCI病人入院后第2天采集空腹静脉血2 mL置于抗凝管，然后离心取出血清，所有样品的等分样品在-80 ℃下储存待测。健康体检者血清NfL样品收集采用相同方法。使用美国MSD专利标记的电化学发光技术(ECL)检测血清NfL浓度，由上海尤宁维生物科技股份有限公司检测。

1.3 统计学方法 采用t检验、方差分析、q检验、相关分析和ROC曲线分析。

2 结果

2.1 3组一般资料比较 3组性别差异无统计学意义(P>0.05)，年龄在HC和AIS组差异亦无统计学意义(P>0.05)，PSCI组年龄明显高于HC组和AIS组(P<0.01)(见表1)。3组高血压、糖尿病、卒中史、高血脂、同型半胱氨酸(Hcy)及NIHSS评分、BI评分、mRS、MoCA及NfL差异均有统计学意义(P<0.01)，胱抑素(Cys)差异无统计学意义(P>0.05)(见表2)。

表1 3组一般资料[n；百分率(%)]

表2 3组生化指标及神经心理评估

2.2 血清NfL含量与神经心理评估量表相关性分析 血清NfL与MoCA呈明显负相关关系(r=-0.707，P<0.01)，与NIHSS呈明显正相关关系(r=0.724，P<0.01)，与BI呈明显负相关关系(r=-0.67，P<0.01)，与mRS呈明显正相关关系(r=0.501，P<0.01)。

2.3 轻、中重度卒中后认知障碍病人血清NfL含量分析 根据MoCA量表将认知障碍分成轻和中重度，不同程度的认知障碍，血清NfL含量不同，认知障碍越重NfL含量越高，不同程度间差异有统计学意义(P<0.01)(如表3)。

表3 轻、中重度卒中后认知障碍病人血清NfL含量比较

2.4 血清NfL在PSCI的诊断应用 以PSCI为正值，检验结果变量的值越大，越有可能为病人，1是PSCI,0是正常人，状态变量的值是1，ROC曲线下面积为0.81(95%CI0.780～0.890)，临界值切点是175.61，敏感性是65.5%，特异性是93.8%，ROC曲线显示血清NfL在PSCI的诊断中特异性较高。

3 讨论

血清NfL是组成神经细胞骨架的关键成分，并与神经细胞塑形至关重要的多个蛋白靶点相关，在维持神经细胞形态及促进有髓鞘的轴突再生中起关键性作用，与多种运动神经元性疾病密切相关[5]。有研究[6]表明，神经炎症和神经退行性疾病脑脊液中NfL的水平升高，例如各种类型的痴呆，特别是AD[7]、帕金森病[8]和肌萎缩侧索硬化(ALS)[9]。近期的研究[10]显示，AD病人血浆中的NfL水平很高，其水平与疾病进展相关，可在AD临床症状出现之前准确预测和检测疾病进展。然而，PSCI中的血浆NfL水平尚不清楚，能否预测和检测PSCI的疾病进展尚无报道。脑卒中后的神经元损伤导致神经元蛋白释放至脑脊液中，之后进入血液[11-12]。因此，在脑卒中过程中，监测NfL水平可提示脑损伤程度[13]。

在正常情况下，NfL在轴突内高度稳定，其周转率较低。许多导致轴突损伤的病理过程会释放NfL在细胞外液、脑脊液和外周血，视损伤程度而定。因此，不管什么原因和临床诊断引起的高水平神经丝蛋白都是轴索损伤的一般指标，以及用于监测和预测各种急慢性神经疾病的进展和评估治疗的有效性或毒性[14]。第三代免疫技术ECL 是一种在电极表面由电化学引发的特异性化学发光反应，电化学和化学发光两个过程的完美结合。具有高灵敏度、低背景、多靶点检测，宽线性范围(为ELAS的6个数量级线性范围)，5～25 μL微量样本检测，用时短，仅需要4.5 h就可以完成整个实验。并且，血清NfL检测作为一种非侵入性操作、价格优惠的生物标志物引起了许多学者的关注。该技术为血清NfL水平与神经元的损伤和变性病变研究提供了良好方法 。

本研究结果显示，AIS和PSCI病人的NfL水平均明显高于HC组，AIS病人又明显高于PSCI组，解释了从AIS至PSCI的脑损伤过程的是一个动态病理过程。从最初的急性事件到PSCI仍然是血管和神经退行性病变导致认知下降的原因[15]。急性期时，脑组织、神经元、胶质细胞和内皮细胞损伤严重，NfL会向外周血释放，所以本研究发现当在急性缺血期是明显升高，并且根据神经损伤严重程度可以出现相当高的水平。随着时间的推移，3～6个月后PSCI形成期NfL水平有所降低，有报道[16]称，血清NfL随时间推移逐渐增加，在第3周达到高峰，3～5个月后逐渐恢复到正常，血清NfL水平在卒中发作后的最初几天内升高，在3个月的随访评估中仍然升高。神经丝动力学的类似发现在其他研究中也有报道[17-19]。本研究也显示，损伤严重的病人3个月后NfL水平仍远远高于HC组。PSCI是指急性脑卒中后3～6个月后发生的认知功能障碍[20]，但是PSCI血清NfL水平仍高于正常，考虑有以下原因：(1)PSCI包含神经退行性或神经炎性病变。急性神经元损伤后NfL向血液中的长时间释放可能是由持续的血脑屏障破坏引起的，但持续的缺血后免疫或炎症过程也可以解释这一现象。(2)PSCI在第一个症状逐渐出现之前或急性事件(如AIS)之后都有一个无症状期，临床上无症状的脑血管病在老年人中普遍存在，无症状脑损伤病人事实上NfL已经向血清中释放。一项研究[16]对脑卒中后3个月和15个月NfL的时间动态的评估显示，在随访期间，MRI发现与小血管疾病相关的新的无临床症状脑损伤病人中NfL水平特别高，表明小血管病变活跃，无症状脑损伤病人已经向血液释放NfL。(3)PSCI也类似于神经炎症性疾病，表现出其缓慢损伤形式，神经损伤持续存在，特别是运动和认知相结合的表现形式[20]。(4)在老年病人中，PSCI很少是“纯”的，更多的是与其它型痴呆包括AD、额颞叶痴呆(FTD)病变结合在一起混合型痴呆[21]。几项研究证实了脑脊液(CFS)和血清NfL水平与FTD[22-23]诊断密切相关。在散发性AD中，血清NfL浓度在轻度认知损害阶段已经升高，并且与疾病的认知、生化和影像学特征相关[24]。在家族性AD中，血NfL浓度比预期值早10年左右开始升高[25]。这些研究进一步说明了NfL在PSCI中仍持续升高的合理性。PSCI的病因是多方面的，脑血管病理学方面如白质病变、脑萎缩也是其中的原因，研究[26]发现CFS NfL水平升高和白质病变有关，另有研究[27]证明CFS NfL水平升高与海马萎缩有关。然而，这些生物标志物是如何从受损组织转移到血清中的却鲜为人知。一些可能是通过常规的脑脊液引流途径，或直接从组织到血液。不同的途径可能涉及不同的动力学。

本研究发现，血清NfL水平与MoCA呈明显负相关关系，血清NfL水平越高，认知功能越差；血清NfL水平越高，NIHSS分数越高，也就是说血清NfL水平越高神经损伤越重；并且血清NfL水平与BI呈明显负相关关系，血清NfL水平越高病人的日常生活能力越差，与NIHSS评分与认知功能是一致的，认知功能越差，日常生活能力也就越差。并且血清NfL水平越高mRS分数越高，mRS分数越高说明神经功能恢复越差，可以通过血清NfL的水平预测病情的严重程度及评估预后。另外，我们发现轻度认知障碍NfL含量低于中度以上认知障碍，也可以证明，NfL含量是可以预测病情严重程度的，与有关研究[13]一致。本研究进一步利用NIHSS评分评估神经损伤的严重程度，应用改良Rankin量表评估神经损伤后恢复情况，证明了血清NfL水平可以作为预后指标。

综上，血清NfL水平对PSCI诊断价值较高，特异性也较高。因此，血清NfL水平可以作为PSCI诊断的生物标志物。本研究也存在一些不足之处，样本量比较小，有必要进一步大样本研究NfL水平与PSCI的关系，为PSCI早期诊断提供科学依据。