血清神经丝轻链在肌萎缩性侧索硬化症广泛临床病程中的表现——一项横断面多中心研究
Performance of serum neurofilament light chain in a wide spectrum of clinical courses of amyotrophic lateral sclerosis-a cross-sectional multicenter study
期刊: European Journal of Neurology
影响因子: 5.1
介绍
肌萎缩性侧索硬化症(ALS)是一种进行性且致命的运动神经元退行性疾病。症状和个体预后差异很大。诊断、管理和治疗试验受到缺乏有用的生物标志物的阻碍。人们正在努力开发新的疾病改善疗法，以延长患者的生存期，通常仍局限于症状出现后的2-4年。然而，ALS患者的亚组存活时间超过5年(20%)，甚至10年(5%-10%)。脑脊液(CSF)和血清中的神经丝轻链(NfL)已成为支持诊断的生物标志物，值得注意的是，它也是一种预后标志物。经修订的ALS功能评定量表(ALSFRS-R)测量，CSF和血清中NfL浓度(sNfL)与疾病进展显著相关，最重要的是与生存相关。此外，NfL已被引入作为临床试验的次要终点，作为治疗反应的早期指标。相应的，使用反义寡核苷酸tofersen治疗的患者NfL明显降低。
尽管NfL具有潜力，但重要的未解决问题限制了对该生物标志物的解释，因为先前的研究基于较小的sNfL样本量，并且在较长的病程中纳入的个体数量较少。为了解决sNfL在ALS不同疾病阶段的结论，进行了一项多中心横断面研究。本研究的目的是:(1)在大型ALS患者队列中建立一个广泛的sNfL数据库，(2)确定长期(5-10年)或很长(>10年)ALS患者的sNfL水平，(3)阐明气管造口有创通气(TIV)患者中sNfL浓度，(4)将生物标志物水平与功能缺陷和ALS进展率(ALS- PR)联系起来。方法
在德国的12个ALS中心进行前瞻性横断面研究。研究队列和亚组如图1。sNfL的测定采用单分子阵列(Simoa)技术(HD-X仪器，Quanterix Inc.)和市售的NfL Advantage Kit (Quanterix Inc.)。sNfL浓度使用sNfL Z分数进行年龄调整，sNfL Z分数表示与对照参考数据库平均值的标准差数，并与ALS持续时间和ALS进展率(ALS- PR)相关，由ALS功能评定量表的下降定义。
图1 研究肌萎缩侧索硬化(ALS)队列
结果
研究队列和患者组的特征
我们共分析了1378例ALS患者(图1)。无TIV的ALS患者共1320例，其中典型ALS病程1059例，ALS长病程167例，ALS极长病程94例。TIV- ALS队列共58例患者，其中短TIV患者30例，长TIV患者16例，极长TIV患者12例。临床特征见表1。
表1 人口学及临床特点
肌萎缩侧索硬化症功能评定量表
在整个队列中，ALSFRS-R的中位数为36(28-42)(表1)。在没有TIV的ALS队列中，ALSFRS-R的中位数为37(30-42)。在TIV-ALS队列中，ALSFRS-R为3(1-10)，反映了严重的功能缺陷。
肌萎缩侧索硬化进展率
在整个ALS队列中，ALS- PR中位数为0.47/月(0.24-0.96)。病程较长组和病程极长组中位ALS- PR较低，均符合病程缓慢的ALS标准(分别为0.21[0.14-0.32]和0.11[0.07-0.15])。短TIV组ALS-PR为0.86(0.43-1.43)。相比之下，长TIV组和极长TIV组ALS-PR降低(0.51 [0.40-0.66];0.28[0.20-0.35])。然而，在TIV开始前，两组的ALS-PR均较高。在长、极长TIV组，TIV前ALS-PR分别为0.70(0.54-1.05)和0.57(0.43-1.35)。长TIV组和极长TIV组ALS-PR继发性显著降低(p < 0.001;表1)。
血清NfL与ALSFRS-R的相关性
在无TIV的ALS队列中，线性回归分析显示ALSFRS-R与sNfL Z评分无显著相关性(F (1,1318) = 2.223,p = 0.1362;R2= 0.002;图2 a)。
图2 肌萎缩侧索硬化症(ALS)无TIV队列
血清NfL与ALS进展率的相关性
在无TIV的ALS主要队列中，ALS-PR与sNfL Z评分呈正相关(Spearman’s ρ = 0.564, p < 0.001)。3个进展组间sNfL Z评分差异有统计学意义(Welch’s F(2,819.46) = 171.44, p < 0.001， η2 = 0.17)，其中快速进展组最高(sNfL Z评分3.31±0.50;n = 286)，中间进展组略低(sNfL Z评分3.00±0.74;n = 362)，慢进展组最低(sNfL Z评分2.37±1.07;n = 672)。Game -Howell事后分析显示，各组sNfL Z得分之间存在显著差异(p < 0.001;图2 b)。同样，与进展较慢的ALS (ALS-PR< 0.9;sNfL Z评分2.88 [2.14-3.24];n = 963;U = 79256.5, Z =−15.07,p < 0.001;图2 c)相比，进展较快的ALS患者sNfL Z评分明显更高(定义为ALS-PR≥0.9;sNfL Z评分3.43 [3.12-3.54];n = 357)。此外，在TIV-ALS队列中，ALS-PR与sNfL Z评分呈正相关(Spearman's ρ = 0.681, p < 0.001)。
血清NfL与ALS病程相关
在无TIV的ALS患者中，ALS病程与sNfL Z评分呈中度负相关(Spearman's ρ = - 0.467, p < 0.001)。典型、长、极长病程患者组sNfL Z评分差异有统计学意义(Welch’s F (2,176.135) = 104.107, p < 0.001，η2 = 0.20)。Games - Howell事后分析显示，所有组的sNfL Z得分之间存在显著差异(p < 0.001)。典型病程(<5年)患者sNfL Z评分最高(2.94±0.0.80)，病程较长(5 ~ 10年)和极长病程(>10年)患者sNfL Z评分较低(分别为2.22±1.09和1.42±1.17);图2 d)。此外，在TIV-ALS队列中，ALS病程与sNfL Z评分之间存在很强的负相关(Spearman's ρ = - 0.58, p < 0.001)。典型病程患者sNfL Z评分最高(3.19±0.59)，病程较长和极长患者sNfL Z评分下降，分别为(2.96±0.57)和(2.33±0.66);(2,55) = 10.27, p < 0.001，η2 = 0.27)。
血清NfL与TIV持续时间相关
在整个TIV-ALS队列中，sNfL Z评分升高(2.99[2.46-3.35])。在分析不同TIV持续时间组时，sNfL Z评分差异有统计学意义(F (2,55) = 6.85,p = 0.002，η2 = 0.20)。Tukey事后分析显示，短TIV(3.08±0.64)与极长TIV(2.30±0.72)之间的sNfL Z评分存在显著差异;p < 0.002)，长TIV与极长TIV间差异有(2.97±0.52)(p = 0.019)，短TIV与长TIV间无差异(p = 0.833);图3 a)。
图3 TIV-ALS队列
讨论
在这项多中心研究中，sNfL在一个大型ALS队列中进行了调查，这可能为sNfL在临床管理和研究中的应用拓宽数据基础。此外，该队列包括ALS持续时间较长的患者，这些患者提供了ALS长期病程中sNfL的一些必要数据。
研究队列-扩展到长ALS病程和气管切开术的队列
在这项研究中，sNfL在两个不同的ALS队列中进行了调查，未接受TIV的患者和接受TIV的患者，每个队列都为NfL研究的不同方面提供了见解。在这两个队列中，患者的病程范围很广:从早期到超过10年的非常长的ALS病程。第二个研究队列包括58例ALS-TIV患者，其中12例TIV患者超过5年。本研究可以通过对不同ALS病程的患者组进行队列间比较，初步了解NfL在ALS病程中的表现。
引入sNfL Z评分对sNfL年龄调整
在正常对照中，sNfL随着生理老化而增加，因此有必要进行年龄调整。使用外部数据库将我们队列中的sNfL浓度与经年龄调整的神经健康对照的sNfL水平进行比较。从这个来源，sNfL Z评分被推导出来，sNfL与对照人群的偏差表示为与平均值的标准差数。
确认sNfL Z评分作为ALS进展标志
本研究表明sNfL Z评分与ALS-PR有很强的相关性，证实了sNfL作为进展标志物的可行性。此外，在tofersen对照研究中对进展较快和较慢的患者进行分层时，sNfL与ALS进展显著相关(图2c)。本研究未发现sNfL与ALSFRS-R有显著相关性。这一发现强调了sNfL在反映疾病严重程度方面的作用有限，而sNfL的主要价值主张在于与ALS进展和潜在的治疗反应的关联。
长及极长ALS病程中sNfL Z评分的表现
我们研究了数量可观的长时间ALS患者(110例病程超过10年的ALS患者)，从而深入了解sNfL在ALS病程延长过程中的表现。在ALS持续时间长和很长患者中，sNfL Z评分明显低于典型ALS持续时间组。据推测，这些结果反映了缓慢的进展速度和本质上较长的疾病持续时间。较低的sNfL可能在疾病早期就已经存在，并在ALS的长期病程中普遍存在。
sNfL Z评分在临床试验及治疗评价中的考虑
我们最大的兴趣点在于使用sNfL作为临床试验的分层标准或疾病改善药物的反应标记物。ALS进展与sNfL之间的强大关联支持了sNfL Z评分是临床试验中纳入或分层的附加标准的概念。因此，除了研究前ALSFRS-R的斜率外，sNfL可以帮助更好地确定基线时的研究组。这项研究的结果强化了sNfL作为临床试验重要终点的使用。在扩大准入计划中存在异质性情况，例如tofersen，其中也包括低进展和中度治疗前sNfL患者。在这些患者中，可以考虑在治疗前和治疗过程中分析sNfL的个体内斜率。
气管造口有创通气治疗ALS患者sNfL下降
短TIV组sNfL Z评分升高，表明TIV后疾病侵袭性持续。值得注意的是，长TIV组和极长TIV组sNfL显著降低。这一观察结果可以从两方面进行讨论:(1)在ALS的长期病程中，sNfL值的下降是由于神经轴突底物的耗竭导致生物标志物底物效应，(2)sNfL的降低反映了神经退行性变的减缓，实际疾病活动的减少。事实上，在临床水平上，也可以观察到颞叶萎缩侧索硬化症晚期出现的高原现象。因此，发现长TIV (ALS- pr 0.51 vs. TIV前的0.70)和极长TIV (ALS- pr 0.28 vs. TIV前的0.57)的ALS进展的二次减少。虽然观察到长时间TIV后ALS患者sNfL减少可能提示神经退行性变的减弱，但这种解释需要谨慎。需要纵向研究，最好将NfL分析和病理解剖研究结合起来，以扩大对神经变性长期病程的知识库，在这方面，ALS的NfL研究已经做出了宝贵的贡献。
