神经丝蛋白轻链多肽在脑损伤评估中的应用进展

黄中龙，杨志勇

(1.广西医科大学，南宁 530021； 2.广西医科大学第一附属医院儿童重症监护室，南宁 530021)

神经丝蛋白轻链多肽(neurofilament light chain polypeptide，NF-L)是神经丝3种重要亚基(神经丝蛋白重链多肽、神经丝蛋白中链多肽和NF-L)之一[1]。既往研究发现，血清或脑脊液中的NF-L水平升高常见于运动性神经元疾病、神经退行性疾病患者[2-3]。脑损伤指由各种原因导致的脑组织损伤和功能紊乱，包括创伤性脑损伤(traumatic brain injury，TBI)和非TBI。TBI患者的病情发展常处于变化之中，单次CT或磁共振成像检查并不能经济、快捷地反映TBI患者的病情变化，早期轻度脑部损伤即可导致可识别的病理改变[4]。血清标志物可快速判断患者的状态，并对不良预后进行预测。目前常用的用于评估TBI的血液生物标志物S100钙结合蛋白B(S100 calcium-binding protein B，S100B)在患者伤后第1天达峰值后即持续降低，鉴别TBI患者早期病情的价值不高，1而血清NF-L水平在早期脑损伤中即显著升高，且与患者病情变化密切相关[5]。现就NF-L在脑损伤评估中的研究进展予以综述。

1 NF-L的结构、功能及特点

NF-L主要分布于中枢神经系统神经元轴突中，与神经丝蛋白中链、神经丝蛋白重链共同组成神经丝，同时还可与大疱性类天疱疮抗原1n、网蛋白、肌球蛋白Va、细胞周期蛋白依赖性激酶5等蛋白相互作用，起到维持神经细胞结构、促进神经丝轴突生长和大型运动神经元树突分支等作用[6]，但只有在NF-L存在的情况下神经丝蛋白中链、神经丝蛋白重链才能组装成丝状结构[7]。与神经丝蛋白中链、神经丝蛋白重链不同，NF-L具有自我组装能力，但NF-L基因突变可导致这种能力丧失[8]。此外，NF-L基因突变还与多种精神疾病(如精神分裂症和躁狂症)的发生相关[9]。NF-L具有丰富的含量和较高的溶解度，当神经元发生变性坏死时，大量NF-L被释放至突触间隙，导致血清或脑脊液NF-L水平升高[10-11]，这一过程是否与某些细胞信号通路有关目前尚未明确。

2 NF-L与TBI

2.1NF-L在评估TBI中的特点 TBI是指颅脑遭受暴力打击导致的组织损伤和功能紊乱，其病理损伤是一个动态过程。原发性的损伤可引起炎症、离子失衡、代谢紊乱等一系列反应，进而导致脑组织缺血缺氧、脑水肿等继发损害[12-13]。但目前尚缺乏早期诊断TBI的敏感性、可靠性较高的血清学及生化检验指标。TBI在任何年龄段均可能发生，不同年龄段的具体诱因也不相同。青少年TBI的诱因主要包括车祸、暴力打击以及高对抗性运动中发生的碰撞等，而老年TBI的诱因主要是摔倒[14]。除了诱因不同，不同年龄段TBI患者的病死率也不同，尤其是65岁以上、从高处跌落且需要紧急输血的老年患者病死率更高[15]。

临床数据分析、脑组织切片以及免疫组织化学等方法均显示，TBI患者血清和脑脊液NF-L水平升高与脑神经组织轴突损伤密切相关[16]，且脑脊液与血清NF-L变化具有一致性[5]。因此，NF-L可作为新型TBI轴突损伤的生物标志物。

而作为一种新型的TBI生物标志物，NF-L也表现出与已知血清标志物的差异与特点。如李全春[17]认为，TBI患者血清NF-L水平与CT分级呈显著正相关，血清NF-L水平越高的患者Glasgow昏迷评分越低，因此血清NF-L水平在判断脑损伤患者病情方面较S100B更具优势。另有研究表明，TBI患者血清NF-L水平会在伤后12 d达峰值，随后缓慢降低，因此与S100B等血清标志物相比，NF-L可更长期地保持高水平，且其变化趋势与TBI患者病程进展相关性更强，因此在疾病评估方面更具优势[5]。Thelin等[18]研究认为，TBI患者血清NF-L水平在伤后2周内持续升高的原因在于NF-L的血清半衰期较长，且与受撞击核心区域更严重的急性坏死细胞死亡时间相比，脑神经轴突链接受损变性、释放NF-L的时间窗更长；该研究还认为，NF-L更适合于TBI慢性阶段采集，在TBI早期NF-L预测价值较低，且与其他TBI血清标志物(如S100B、神经元特异性烯醇化酶、胶质纤维酸性蛋白以及泛素C端水解酶L1)相比，单独应用NF-L预测TBI预后的价值不高，但NF-L与胶质纤维酸性蛋白联合应用预测患者病情发展和预后的价值较高。然而，NF-L水平升高与颅脑血管损伤并无关联[19]，且不受血脑屏障通透性影响[20]。因此，NF-L只适用于评估TBI患者神经损伤，对颅脑血管损伤则缺乏直接的评估和预测价值。

综上，NF-L在评估TBI中的特点主要包括：①TBI患者体内NF-L水平与病情严重程度呈正相关，NF-L与其他生物标志物联合应用可取得更好的预测效果；②血清与脑脊液NF-L水平具有一致性，两者均可反映TBI的严重程度；③NF-L仅能反映神经轴突损伤，与颅脑血管损伤无关；④NF-L水平变化不受血脑屏障通透性影响。

2.2NF-L在不同类型TBI中的应用

2.2.1用于评估运动相关性TBI 运动相关性TBI是青少年时期TBI发生的主要类型，高强度对抗性运动中频繁而剧烈的头部撞击是导致TBI的直接原因，因此，运动相关性TBI常见于橄榄球、足球运动员和军人群体。对于从事高强度运动的人群，通过血清或脑脊液样本中的某种标志物快速判断脑部神经损伤，对其生活质量和生命健康均具有重要意义。

研究发现，随着头部撞击次数的增加，橄榄球运动员的血清NF-L水平也随之升高，但仅首发球员的NF-L水平增加具有统计学意义，这可能与其头部受撞击次数更多有关[21]。有研究者收集并比较45例来自瑞典的患急性脑震荡的曲棍球运动员、赛季前提供样本的非脑震荡运动员、伴持续性脑震荡后症状的反复性脑震荡运动员、健康对照者以及来自美国的230名临床参与者(含68名健康对照者和162例TBI患者)的脑脊液和血清NF-L水平，结果发现，脑脊液及血清NF-L水平与脑震荡次数及严重程度呈正相关，且可通过比较血清NF-L水平准确区分30 d、90 d、180 d的TBI患者；此外，血清NF-L水平还与脑萎缩发生的可能性及创伤性轴索损伤的发展有关[22]。表明NF-L在运动相关性TBI中具有预后评估价值。Guedes等[23]检测195例退伍军人的血浆生物标志物发现，存在重复性轻微TBI、慢性脑震荡后症状、创伤后应激及抑郁症状的退伍军人血清NF-L水平均显著升高。

以上研究表明，NF-L在评估、预测运动相关性TBI患者病情发展与预后方面具有重要价值，有助于对可能发生的运动导致的TBI高危人群进行早期疾病筛查和诊断。但目前尚无关于血清NF-L水平与运动相关性TBI病情严重程度定量分析的研究，因此其临床应用与诊断价值仍有待进一步研究探索。

2.2.2用于评估弥漫性轴索损伤 弥漫性轴索损伤是TBI中的一种，又称弥漫性脑白质损伤，其致病因素包括从高处坠落或交通意外事故等。弥漫性轴索损伤的发病率和病死率均较高，且预后较差，目前尚无统一的诊断标准[24]。研究显示，弥漫性轴索损伤模型大鼠的血清NF-L水平随着疾病的进展呈先升高后降低趋势，且升高的幅度与病情严重程度相关[25]。表明NF-L在反映弥漫性轴索损伤病情变化方面具有一定价值。史立信等[26]比较95例弥漫性轴索损伤患者与65名健康对照者的血清NF-L水平发现，与健康对照者相比，弥漫性轴索损伤患者血清NF-L水平显著升高，且升高幅度与患者病情严重程度呈正相关；同时，该研究还认为，血清NF-L>5.22 ng/ml可作为预测弥漫性轴索损伤患者死亡风险的独立因子。因此，NF-L在判断弥漫性轴索损伤患者病情发展及预后方面具有重要作用。虽然目前国内外关于NF-L在弥漫性轴索损伤中的研究仍较少，但已取得一定进展，未来或可将NF-L纳入弥漫性轴索损伤辅助诊断或预后判断标准，为疾病诊治提供参考。

3 NF-L与非TBI

3.1血清NF-L与缺血性脑卒中 非TBI指外力打击因素外的其他因素导致的脑部损伤，其致病因素包括缺血缺氧、自身免疫和代谢紊乱等。缺血性脑卒中是非TBI中的一种由脑部血管阻塞引起的脑组织缺血缺氧而导致的细胞坏死性疾病，血清NF-L水平在缺血性脑卒中评估中也具有重要价值。

Mages等[27]对缺血4 h和24 h的大脑中动脉永久闭塞模型小鼠进行三重免疫荧光标记，并通过荧光显微镜观察NF-L的表达水平与缺血区域的关系，结果发现，NF-L在缺血区域(主要位于大脑新皮质与纹状体)表现出免疫反应信号增强，且缺血24 h后NF-L于小鼠纹状体边缘的免疫荧光信号较缺血4 h减弱，但纹状体其他区域的信号明显增强，由于NF-L在缺血区域的免疫荧光信号增强，因此被认为是脑部缺血的高度敏感因子。Kirschen等[28]利用高敏感性单分子阵列数字免疫分析法测定32例心搏骤停患儿和18名正常儿童脑脊液NF-L水平，并评估脑脊液NF-L水平与心搏骤停患者预后的关系，结果显示，心搏骤停患儿脑脊液NF-L水平普遍高于正常儿童，且预后不良患儿的脑脊液NF-L水平显著高于预后良好患儿，提示心搏骤停患者脑脊液NF-L水平越高预后越差。

Tiedt等[29]通过测定196例缺血性脑卒中患者血清NF-L水平发现，与健康对照者相比，缺血性脑卒中患者血清NF-L水平在脑卒中后6个月均显著升高，且脑卒中后6个月内有再发性缺血性病变的患者血清NF-L水平较无再发性病变者升高；该研究还发现，血清NF-L水平与脑卒中后继发的神经退行性病变的发生有关。但该研究并未探讨不同生物标志物在脑卒中评估与预测中的差异。Uphaus等[30]收集211例缺血性脑卒中患者临床资料并比较NF-L与其他生物标志物的预测价值，结果发现血清NF-L在长期预测脑卒中患者预后不良方面较N端脑钠肽前体、心房钠尿肽等更具优势。Nielsen等[31]比较31例缺血性脑卒中患者血清NF-L、S100B、白细胞介素-6水平，结果发现患者血清NF-L水平显著升高，S100B、IL-6水平未发生明显变化。以上研究表明，血清NF-L在评估缺血性脑卒中患者病情转归方面较其他标志物具有更高的可靠性和敏感性，有利于监测缺血性脑卒中患者的状态，控制患者不良预后。

3.2血清NF-L与多发性硬化症(multiple sclerosis，MS) MS是一种以中枢神经系统白质脱髓鞘为特征的自身免疫性疾病，常累及脑部、脊髓，造成神经轴索损伤。而神经轴索损伤可导致患者血清及脑脊液中的NF-L水平显著升高，且这种水平变化可能由于弥漫性白质损伤导致[32]。

Wong等[33]对102例首次发生中枢神经系统脱髓鞘疾病的患儿和23例MS患儿进行3.5年随访并检测其血清和脑脊液中的NF-L水平，结果发现，102例首次发生中枢神经系统脱髓鞘疾病患儿的血清NF-L水平均高于23例MS患儿，且在47例同时收集到脑脊液和血清NF-L的首次发生中枢神经系统脱髓鞘疾病的患儿中，有28例患儿发展为获得性脱髓鞘综合征，但未继续发展为MS，且这28例患儿的血清NF-L水平显著高于非获得性脱髓鞘综合征患儿。因此，血清NF-L可作为可靠的神经轴索损伤标志物，且血清NF-L水平越高预示获得性中枢脱髓鞘疾病患者未来确诊为MS的可能性越高。

此外，NF-L在判断MS患者不良预后方面也具有独特价值。Kalatha等[34]通过简明多发性硬化国际认知评估测试和酶联免疫吸附试验发现，MS患者认知功能与脑脊液NF-L水平有关，脑脊液NF-L水平越高，患者的认知功能越差。以上研究证实，NF-L在预测MS患者不良预后方面具有要作用，其在预测脑部神经组织器质性病变不良预后方面也具有潜在价值。

4 小 结

作为神经丝的重要组成部分，NF-L在脑损伤患者病情发生发展中具有重要作用。各种原因导致的神经受损变性均可引起NF-L大量释放，而NF-L升高幅度与患者病情严重程度及不良预后呈正相关。但目前关于NF-L水平变化与脑损伤患者病情发展的关系尚无统一评价标准。严重脑损伤可能进展为脑死亡，而目前我国关于脑死亡的判定及应用的研究尚处于起步阶段，脑死亡的判定标准尚缺乏可量化的血液或脑脊液标志物。NF-L在评估脑损伤方面具有一定应用价值与优势，未来或可在判断脑死亡方面也具有独特价值，从而为完善我国脑死亡判定标准、促进有关脑死亡方面的研究提供帮助。