神经丝轻链蛋白在帕金森病和非典型帕金森病中的研究进展

索一君，鲍兵，吴向斌

帕金森病(PD)是一种常见的神经系统退行性疾病，主要为中老年起病，临床特征以运动迟缓、静止性震颤、肌强直、姿势步态障碍为主。非典型帕金森病(APDS)是一组谱系疾病，其中多系统萎缩(MSA)、进行性核上性麻痹(PSP)、皮质基底节变性(CBD)是最为常见的三种原发性APDS。该组疾病除了具备某些PD运动症状外，随着疾病的进展还可能会出现一些与原发性PD不同的特点，例如疾病进展迅速、对左旋多巴反应不佳、较早出现行走不稳等[1]。PD与APDS之间由于临床表现的相似性，尤其在疾病早期相互鉴别较为困难。有研究统计在诊断两种疾病过程中早期误诊率可达15%[2]。目前根据国际运动障碍协会发布的PD诊断标准也需要病程达到3～5年后才能对PD和APDS相鉴别，而且由于两组疾病症状的重叠，某些时候即使符合原发性PD的诊断标准误诊率依然存在，因此临床工作中需要一种可靠的方法能够提高两类疾病的早期诊断率，同时能较准确的评估患者预后。目前已报道了多种与PD相关的生物标记物例如α-突触核蛋白、DJ-1蛋白、tau蛋白、Aβ42蛋白等[3]，但这些标记物在临床中的作用目前仍存在争议。近年关于神经丝轻链蛋白(NfL)用于鉴别PD与APDS的作用受到关注，并且有研究显示NfL同时具有评估疾病预后的作用。目前国内关于NfL应用于PD和APDS方面的文献不多，因此本文将结合国内外文献作一综述，系统性的介绍NfL的特点以及NfL作为生物标记物在PD与APDS诊治过程中的作用。

1 神经丝蛋白(Nfs)

1.1 神经丝的结构 Nfs是神经元细胞质中的中间丝，是一种蛋白质聚合物，主要在神经元的树突及轴突中表达，在构建细胞骨架维持神经元结构稳定方面发挥重要作用[4]。目前认为神经丝主要是由神经丝三联蛋白、内切蛋白、外周蛋白组成，其中神经丝三联蛋白表达最高。根据每种蛋白的相对分子量将神经丝三联蛋白内的亚基分为NfL、神经丝中链(NfM)、神经丝重链(NfH)，其中NfL在有髓轴突中表达最多[5-6]。正常情况下，神经丝在轴突内相对稳定，仅有少量的Nfs从神经元内分解到外周体液。但也有研究报道Nfs分解到外周的浓度水平会随着年龄的增长而增加。一项研究以不同年龄阶段健康人群作为研究对象，采集246名健康受试者(中位年龄44.3岁)血液中的NfL作为基线水平，其中对87名受试者进行了为期1年的随访，发现1年后血液NfL浓度水平中位数较基线时增加了1.8%[7]。而当CNS出现炎症、变性疾病、外伤或血管损伤时，外周的NfL会显著增加。

1.2 NfL的检测 由于NfL是Nfs中最主要、含量最多的亚基，并且NfL释放到外周体液中最为稳定，因此在神经丝三联蛋白中检测NfL浓度水平最为可靠[8]。在过去的30年，随着免疫分析技术的进步，在检测NfL方面也取得显著进展。第1代基于蛋白电泳分离和免疫印迹法的免疫分析技术仅能验证CSF和血液中存在Nfs亚基[9]。第2代双抗夹心法和第3代电化学发光免疫测定法能够对CSF中的NfL进行定量分析，但此阶段仍仅限于实验研究[10-11]。随着第4代Simoa技术的诞生，检测灵敏度相较于第2代和第3代分别提高了126倍和25倍[12]，该项技术实现了在血液中对NfL进行定量检测，大大提高了临床工作中的可操作性，实现了NfL检测从基础研究到临床应用的转化[13]。

1.3 NfL的临床应用 中枢和周围神经系统疾病存在轴索损害或变性时会导致神经丝蛋白被分解，NfL释放到细胞外随后进入CSF并且最终渗透到血液中[10,14]。目前在Alzheimer’s病(AD)、多发性硬化(MS)、肌萎缩侧索硬化症(ALS)以及颅脑损伤中均检测到CSF和血液中NfL水平升高，同时认为NfL浓度升高与疾病的进展存在相关性[15-16]。对于PD与APDS，目前也有相关研究对NfL在诊断和预后方面的作用进行探讨[17]。

2 NfL在PD和APDS中的应用

2.1 NfL的诊断作用 PD与APDS由于临床症状的相似性使得其鉴别起来较为困难，尤其是在疾病的早期阶段[18]。1998年Holmberg等[19]首次在PD、PSP和MSA患者的CSF中检测到NfL，并且发现NfL在PSP和MSA患者CSF中的浓度水平高于PD。在Holmberg的研究结果发布后，又有多个研究通过检测CSF在PD与APDS患者中得到了与Holmberg相同的实验结果[20-21]，Abdo等[22]发现可以通过检测CSF NfL浓度鉴别MSA与PD，而且NfL的敏感性和特异性均大于80%。另外一项纳入了453例帕金森综合征患者的多中心研究探究是否能够通过检测CSF中的NfL来鉴别APDS与PD，研究结果显示利用CSF中的NfL鉴别PD与APDS敏感性与特异性分别达到85%和92%[23]。以上这些研究虽然已证明利用CSF NfL来鉴别PD与APDS具有较高的准确性。但由于腰椎穿刺在诊治过程中不容易被患者所接受，因此增加了实施的难度性。2017年Hansson等[24]首次通过检测血液NfL水平鉴别PD与APDS，结果显示血液NfL鉴别PD与APDS的准确率与CSF相当。Hansson等[24]的研究使检测NfL从CSF推进到血液，且由于采血的侵入性小，患者接受度高，所以可实施性比检测CSF高，为今后在临床中广泛应用提供了可能。在另外一项研究中Marques等[25]对137名受试者进行长达12年跟踪随访，该研究发现最终被诊断为APDS的患者初期基线血NfL水平明显高于PD和健康对照组，当血液NfL浓度高于14.8 ng/L时，则需高度怀疑该患者可能发展为APDS，准确率为91%。Marques等[25]的研究证实了在疾病早期即可检测血液中NfL鉴别APDS与PD。然而，CSF和血NfL鉴别APDS和PD也存在局限性，比如尚未在CSF和血中发现PSP、MSA和CBD之间NfL具有差异性，因此NfL无法起到进一步鉴别APDS中具体疾病的作用[24]。另外，早期PD与正常人群的NfL水平是否存在差异性，目前研究结果尚不一致。早期PD相较正常人群NfL水平无显著升高，可能因为早期PD相较APDS轴突破坏的程度和广泛性均较轻，通过MRI可以发现在PSP、MSA和CBD中存在广泛的脑白质损伤，但在PD中并不明显[26-27]。

2.2 NfL的评估和预后作用 NfL作为神经元轴索受损后释放出的蛋白，是否能作为评估和预后的生物标记物。Hansson等[24]研究发现，在APDS患者CSF和血液中NfL浓度水平与Hoehn-Yahr分期和统一PD评定量表第三部分(UPDRSⅢ)相关，NfL水平越高病情程度越重，但NfL浓度的高低与病程长短无相关性，而NfL水平与病程缺乏相关性可能因为有髓轴突的损害在整个APDS的病程中不是持续存在的。德国哥廷根大学的一项多中心研究发现，PD及APDS患者血清中NfL水平的变化与MDS-UPDRSⅢ评分呈相关，血清NfL水平升高时MDS-UPDRSⅢ得分增加，提示疾病加重[28]。这些研究结果均显示通过检测NfL水平可以反映疾病变化，当NfL升高提示疾病进展。NfL除了具有评估疾病变化的作用，同时也有研究结果显示可用来评估预后。Backstrom等[29]通过记录早期PD患者CSF的NfL水平作为基线值，此后对患者进行5～9年的随访，该试验结果发现早期PD患者CSF NfL>1 100 ng/L时，在未来5～9年内进展为PDD的概率较NfL<1 100 ng/L的患者高出2.6倍。Backstrom等[29]的研究说明PD早期CSF NfL水平越高，患者发展为痴呆的可能性越大。Rojas等[30]报道纳入研究的PSP患者血液NfL水平高提示可能较早出现运动症状恶化和认知功能下降，其对结果分析发现PSP患者血中NfL基线水平≥36.7 ng/L时，1年后PSP评定量表评分较NfL基线水平<36.7 ng/L的患者平均高出36.5%。一项纳入178人的研究中，其中116例为PD，22例为MSA，另外40人为健康对照组，记录了所有178名受试者血液中NfL基线水平，平均随访3年后对所有受试者进行MDS-UPDRSⅢ和MMSE评分。实验结果显示PD患者血NfL基线水平越高，3年后运动障碍更严重以及认知下降更明显[31]。从这些研究可以看出患者早期CSF、血液NfL浓度水平越高，预后则越差。

2.3 NfL对治疗效果的监测 在治疗神经系统疾病时，评估药物对疾病的治疗效果目前通常采取的方法多为影像或量表评分。相较于影像和量表，从外周体液中检测生物标记物反应治疗效果则更直观，且容易普及到各级医院。而NfL恰好是一种能够评估疾病治疗效果的潜在生物标记物。Bacioglu等[32]在小鼠实验中发现，将BACE1抑制剂作用于AD模型的小鼠，经过6个月的药物干预，病理解剖后发现实验组小鼠大脑中Aβ相较对照组减少71%，再检测小鼠的CSF和血液发现NfL分别较基线下降63%和20%。BACE1抑制剂治疗后，CSF和血NfL水平降低与病理解剖结果Aβ减少相符合，提示NfL可能成为评估AD治疗效果的一种容易获取的生物标记物。近年多个临床研究也已证实NfL能够作为评估MS治疗效果的生物标记物。其中Kuhle等[33]的研究显示，复发缓解型MS患者在使用芬戈莫德治疗6个月和12个月后，检测其血中的NfL相较于治疗前分别下降36%和39%。而另一项研究则是记录144例处于活动期MS患者的血NfL作为基线值，此后在使用阿伦单抗治疗的21个月中定期随访，发现治疗后转变为非活动期患者血NfL持续下降，而治疗无效的仍处于活动期的患者血NfL持续升高[34]。虽然目前还未有文献报道应用NfL评估PD或APDS治疗效果的研究，但通过目前已报道的研究可以发现NfL是一种有前途的、检测便捷的监测治疗反应的生物标记物。

3 总结和展望

首先，APDS患者CSF和血液中NfL浓度水平较PD患者及健康对照组患者均显著增高，因此NfL可作为诊断的生物标记物。但是值得注意的是，NfL虽然可鉴别PD和APDS，但尚无报道能在MSA、PSP、CBD之间相互鉴别，在APDS谱系疾病间互相鉴别还需要结合其他的方法。另外纳入研究的病例所作出的诊断均是基于临床诊断而不是病理诊断，分组过程中可能会存在误差，但此类误差均已通过长期随访来最大程度降低。其次，NfL水平增高可以反映疾病进展，而在疾病早期NfL显著升高时，可能提示患者预后较差。最后，由于NfL是轴突破坏后释放到外周的蛋白，是一种反应病理性过程的生物标志物，因此可将其作为药物效应监测的生物标记物，通过用药后NfL浓度水平的变化来反应药物对疾病治疗的效果。NfL在诊断、预后及药效效果评估中均具有较高的准确性，而且能从血液中检测，检测方法相对便捷，因此未来在诊治PD与APDS过程中NfL可能成为一种重要的辅助方法。但目前仍需要对NfL进行更多的大样本多中心研究以验证NfL的敏感性和特异性，探讨NfL在不同疾病中是否存在不同的水平区间，同时需要设计实验探讨NfL在PD和APDS治疗过程中对治疗效果的监测作用。