文摘
摘要目的:测试血液和脑脊液神经丝轻链(NfL)水平与疾病进展和生存在肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)。
方法:使用一个电化学发光免疫测定,NfL水平测量样本2群零星的ALS患者和健康对照组,在伦敦招募(ALS /控制等离子体:n = 103/42)和牛津(ALS /控制、血清:n = 64/36;成对的CSF: n = 38/20)。NfL水平患者定期测量长达3年。改变ALS功能评定量表——分数被用来评估疾病进展。生存是评估使用Cox回归和kaplan meier分析。
结果:CSF、血清和血浆NfL歧视ALS患者与健康对照组高灵敏度(分别为97%、89%、90%)和特异性(分别为95%、75%、71%)。CSF NfL是高度相关的血清水平(r= 0.78,p< 0.0001)。血NfL水平大约4倍ALS患者相比,控制在两个组别,随访期间和保持相对稳定表达。血NfL水平在招聘强,生存的独立预测指标。最高的血液tertile NfL在基线死亡风险比为3.91(95%置信区间1.98 - -7.94,p< 0.001)。
结论:血液NfL水平是一个方便的生物标志物在ALS与预后价值。单独相对稳定水平纵向提供潜力NfL药效学生物标志物在未来治疗试验。
证据的分类:这份报告提供了第三类证据,NfL电化学发光免疫测定准确区分零星的ALS患者与健康对照组。
术语表
- 肌萎缩性侧索硬化症=
- 肌萎缩性脊髓侧索硬化症;
- CI=
- 置信区间;
- Nf=
- 神经丝;
- NfH=
- 神经丝重链;
- 国家橄榄球联盟=
- 神经丝轻链;
- 复审委员会=
- 进展速度基线;
- 光杆载荷=
- 进展速度
各种因素妨碍发展的可靠的生物标志物在肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS),包括临床异质性,变量的速度发展,缺乏一个可辨认的这种致命的神经退行性疾病的临床状态。一个方便的和可再生的预后生物标志物有助于患者分层,提高个体预后的评估和护理方案。它还可能有潜在的药效学指标治疗反应。
公认的生物标志物的纵向评估将允许一个更可靠的解释生物标志物监测治疗反应时的行为。Blood-based生物标志物是可取的,因为他们需要相比,微创组CSF抽样。神经纤维细丝(Nfs) neuroaxonal击穿的主要副产品,神经退化的潜在“普世”生物标志物。1Nf ALS患者的CSF水平大大增加其他神经退行性疾病2,- - - - - -,4或者ALS-mimics,5并显示一个健壮的多个实验室的再现性比其他生物标记。6Nf生物利用度和测量依赖于相关矩阵的生物现象,如蛋白质聚合,最近报道。7,8
在这项研究中,我们审查的预后价值ALS的神经丝轻链(NfL),神经元和轴突的主要成分之一,建立在先前的小的横断面研究9,- - - - - -,11评价颞NfL的表达式在等离子体中,从ALS患者血清和脑脊液。
方法
标准协议的审批、登记和病人同意。
批准了从东伦敦和城市研究伦理委员会1(09年/ H0703/27)和中南部牛津大学伦理委员会(08年/ H0605/85)。所有参与者提供书面同意(或允许口头护理员签署代表他们)。
参与者和取样。
这项研究包括103名ALS患者和42从伦敦组和健康对照组64名ALS患者和36健康对照组的牛津队列。ALS患者诊断根据标准标准,12由经验丰富的肌萎缩性侧索硬化症检查神经学家(伦敦队列:点,K.S.、、,相对湿度,米。F。;牛津队列:M.R.T.K.T.)。那些有家族病史的肌萎缩性侧索硬化症或额颞叶痴呆,或被携带基因突变与ALS或额颞叶痴呆,被排除在外,以减少任何潜在的偏见。健康对照组通常是病人的配偶和朋友。排除标准包括神经系统并发症可能影响Nf生物利用度。13,- - - - - -,15
基线NfL水平测定血浆、血清和脑脊液样本。串行血浆样本和临床信息,平均每2到4个月,从67年的103例ALS患者招募在伦敦。血清和脑脊液样本(在可能的情况下)收集每6个月从64年43岁和24的ALS患者在牛津。没有选择标准适用于患有肌萎缩性侧索硬化症纵向采样,除了他们愿意捐献更多的样品。症状出现被定义为第一个patient-reported弱点。进展速度估计基线(复审委员会)或最后一次访问(PRL) 48 - ALS功能评定量表——分数,除以出现症状的疾病持续时间。进展率小于0.5,在0.5和1.0之间,和超过1.0(点/月)被定义为缓慢(ALS-slow)、中级(ALS-intermediate),分别和快速进展ALS (ALS-fast)。使用利鲁唑(或不)抽样的时候被记录。
样品分析。
血浆、血清和脑脊液样本处理和整除1小时内收集和冻结在−80°C,以下标准共识程序。16电化学发光免疫分析法是用来量化NfL如前所述9;研究人员对临床数据也不清楚。ALS和控制样本均匀分布在每个板块和以重复在同一稀释。每个板包含校准器(0 - 10000 pg / mL)和质量控制。interassay系数方差大多是低于10%,意味着intraassay方差系数低于10%。NfL的线性性试验(0 - 50000 pg / mL)成立之前报道。9
统计分析。
综述了连续变量中位数(四分位范围);因此,非参数分析比较和相关分析。接受者操作特征曲线分析用于评估试验敏感性和特异性。我们使用日志等级分析比较生存(固定日期被用来审查为生存数据分析)和多级随机拦截模型线性斜率检查NfL纵向轨迹(MLwiN 2.30版本,从占据版本13.1;runmlwin命令)17第一15个月的随访期间3 ALS子组:进展慢,中间,和快速的不寻常。一个自然对数变换被用来测量正常化。每个ALS发展集团作为一个分类固定效果;我们还包括一个互动ALS发展类别和时间评估是否变化的速度在NfL不同ALS进展率。NfL联合建模的时间改为15个月随访期内死亡占任何信息辍学。18Cox回归分析生存的NfL协变量在基线和其他测试分别在伦敦和牛津群组,然后联合研究中心(调整)。匹配的健康对照组的血清和血浆NfL水平的一项研究显示高相关性(n = 25岁的斯皮尔曼ρ= 0.93,p< 0.0001)和强劲的协议使用Bland-Altman方法比较(偏见:3.92;serum-plasma;95%可信区间[CI]:−2.41, 10.25;95%的协议:−26.15,33.99;Kuhle et al .,未公开的数据)。我们进行了2组的分析相结合,利用相应的NfL(血清或血浆)从每个队列的数据。然而,在认识到NfL 2组不同的数据(尽管高度相关)措施,我们使用cohort-specific tertile截止的水平,我们调整Cox回归和kaplan meier生存分析的中心。一个p小于0.05被认为是具有统计学意义的价值。
结果
人口统计学和临床特点,总结了伦敦和牛津军团e 1的表首页®网站首页Neurology.org。表1报告基线血液和脑脊液NfL水平随着军团的人口和临床特点。
横截面分析。
NfL水平CSF(牛津队列),血清(牛津队列)和等离子体(伦敦队列)。
NfL ALS患者的水平高于在控制所有biofluids测量(p< 0.0001;图1中,得了(左)。接受者操作特征分析显示的CSF曲线下面积0.9987,等离子体对血清0.8626和0.8687 (p< 0.0001;图1中,得了,对吧)。截止水平提供清晰的分离的ALS患者控制在所有biofluids测试(图1中,得了,对吧)。
脑脊液和血清NfL水平之间的相关性。
NfL水平匹配的脑脊液和血清样本高度相关(肌萎缩性侧索硬化症:r= 0.78,p< 0.0001;控制:r= 0.57,p= 0.008;图1 d)。CSF NfL值73.8倍(四分位范围:51.9 - -91.5)和34.6倍(17.0 - -42.0)高于ALS的血清水平和控制,分别是(p< 0.0001)。
血NfL水平与ALS疾病进展和持续时间。
在伦敦和牛津军团,血液ALS-fast NfL水平明显高于ALS-slow(伦敦:p= 0.0002;牛津大学:p= 0.0007),但不是在ALS-intermediate (p分别为= 0.0616和0.4809)(表1)。NfL的高表达患者ALS-fast证实了血液NfL水平基线之间的关联度和复审委员会在伦敦(枪兵ρ= 0.47,p< 0.0001)和牛津大学(r= 0.51,p< 0.0001)群(图1 e与PRL)以及伦敦(r= 0.48,p< 0.0001)和牛津大学(r= 0.53,p< 0.0001)。复审委员会强烈与光杆载荷两个组别(伦敦/牛津:r= 0.93/0.95,p为p < 0.0001)。之间存在着负相关血液NfL水平和疾病持续时间基线(伦敦/牛津:r=−0.36 /−0.50;p= 0.0002 /p< 0.0001),而时间基线也与疾病进展负相关(伦敦/牛津:复审委员会:r=−0.62 /−0.86;光杆载荷:r=−0.67 /−0.87;p为p < 0.0001)。
性血液NfL水平的影响。
男女比例在伦敦,牛津,在联合军团大约是2:1(表e 1)。在伦敦队列和队列相结合,等离子体NfL水平显著高于女性比男性参与者(表1);伦敦女性ALS患者老年疾病的更高级的阶段,而牛津女性和男性ALS患者有相似的年龄和疾病严重程度(表e-2A)。
纵向分析。
自然对数的平均轨迹NfL水平从多层次模型分析在前15个月的随访期间患者的肌萎缩性侧索硬化症细分根据PRL上所示图2(实线),随着轨迹的观察日志NfL水平为每个单独的ALS患者(虚线,图2)。因为复审委员会和PRL上是高度相关,PRL被选为分层的ALS患者疾病进展的更具代表性。
观察日志NfL水平的轨迹在15个月的随访期间患者肌萎缩性侧索硬化症(虚线)和预测平均轨迹(实线)所示ALS-fast(红色),ALS-intermediate(绿色),和ALS-slow(蓝色)病人在伦敦队列(等离子体,面板)和牛津队列(血清、面板B;CSF,面板C)。ALS-fast:发展速度最后一次访问(PRL) > 1.0;ALS-intermediate: PRL 0.5 - -1.0;ALS-slow: PRL < 0.5。ALS(肌萎缩性脊髓侧索硬化症;NfL =神经丝轻链。
统计分析的总结表e - 3所示。基线自然对数血浆、血清和CSF NfL ALS-fast的水平高于在ALS-slow(表格e - 3,暴露组)在伦敦和牛津军团。很少或没有改变血浆NfL水平随着时间的推移的ALS发展集团在伦敦,在牛津大学时,有一个小时间的增加血清NfL ALS-fast组(n = 10;增加每月4.6% (95% CI: 1.6%、7.7%))。在牛津,只有22岁的38例继续后续腰椎穿刺,和随访期间ALS-fast组短。然而,我们观察到一个小CSF NfL增加缓慢的不寻常(n = 9;每月增加1.3% (95% CI: 0.4%、2.1%))和快速不寻常(n = 7;增加每月3.3% (95% CI: 0.8%、5.9%)),但没有显著改变CSF NfL水平牛津中间组(n = 8,表e - 3)。
基线NfL水平在我们的纵向ALS-fast子群战友都高,符合在横断面研究发现。NfL血液水平在这些患者中15个月随访期间保持稳定。NfL的多层次研究轨迹的调整时间从出现症状到基线产生只有最小的更改,而不影响测试的意义(表e - 3)。
我们也使用cohort-specific平均截止PRL ALS患者分层。血NfL水平没有变化随着时间的推移被发现在below-median和above-median组(表e - 3,暴露组B),而基线NfL水平更高的ALS above-median组在伦敦/等离子体(p= 0.01)和牛津/血清(p= 0.004)军团。
生存分析。
Cox回归。
Cox回归分析的生存(表2)使用基线检查血液和脑脊液NfL的水平。在伦敦的人群中,高水平的血液NfL,复审委员会,年龄出现症状与贫穷有关生存。在牛津队列(血清),只有基线NfL的水平,但不是复审委员会,与贫穷有关生存。当数量增加了结合伦敦和牛津军团,基线水平,性别,ALS功能评定量表——分数在基线,和年龄在出现症状与贫穷的生存有关。尽管规模小得多的箱号,CSF NfL水平也发现一个强大的、独立的预后生存的生物标志物。
Cox回归分析也执行使用ALS发病的时间作为起点来评估生存,同时保持基线(即。,患者第一次采样),每个病人的时间进入研究(即。,the time from onset to baseline was not “counted” since patients had to survive from onset to baseline to be included in the study). Findings using this approach were not dissimilar from those in which survival was calculated from baseline (表2)。
kaplan meier。
kaplan meier生存曲线显示一个清晰的分离子组之间累计的残留的ALS患者基线NfL水平不同(cohort-specific tertile截止水平)分别在伦敦和牛津军团和组合(图3中,A.a-A.c)。
讨论
我们的数据支持血液NfL作为生物标志物在ALS与预后价值。2独立的群体,有一个惊人的相似性分析敏感性,特异性,和截止水平区分ALS患者和健康对照组,2组也在协议关于疾病进展率之间的相关性和ALS患者基线NfL的水平。两个组别显示稳定血液NfL表达随着时间的推移,在招聘和水平预测独立于其他临床共生存。改进的分析性能特征明显临床血液分析横断面和纵向ALS患者群支持橄榄球联盟作为一种可再生的、方便的替代标记轴突的损失。在我们的研究中,NfL生物利用度在疾病的自然历史真正的特征,而不是预测基于基线测量的变量。NfL水平在歧视ALS患者CSF是最好的控制和对患者分层。这并不奇怪,考虑到脑脊液是产品的自然biorepository neuroaxonal解体,因为它接近中枢神经系统。当ALS病例的总数从独立军团被认为是血液NfL ALS-fast之间的水平也很歧视,ALS-intermediate, ALS-slow类别。我们的研究表明,血液NfL现在是一个主要候选人生物标志物来提高参与者分层在未来的肌萎缩性侧索硬化症的治疗试验,有额外的潜力评估对治疗的反应。
潜在的偏见在我们调查部分反映出快速禁用和缩短条件的研究。后续抽样可以理解更多的有限ALS-fast集团,它是更难执行重复测量和军团slower-progressing不可避免地丰富,可以说是典型的病人。通过使用一个多级模型,分析包括所有个人的测量下“随机缺失”的假设。19我们有限的影响为fast-progressing患者随访时间短通过限制分析第一个15个月的随访中,尽管一些病例监测纵向长达3年。同时,NfL变化联合建模与死在这15个月的时间占任何信息辍学。18,20.,21当多级Cox回归分析显示,可重复的结果分析使用一个变量(如疾病持续时间从基线或症状出现。为了更好地描述等离子体的诊断效能NfL在肌萎缩性侧索硬化症,未来的研究应该包括其他神经退行性疾病和ALS模仿作为参考,而NfL测量应进行接近理想报道疾病发作的时候,当ALS疑似或诊断。
NfL水平改变只有最低限度在大多数的疾病在肌萎缩性侧索硬化症。NfL释放影响的可能是一个组织长期的下游ALS病理学的影响,但我们不能完全评论的早期阶段疾病的诊断延迟在我们的情况下。可能上升的NfL的自身抗体水平可能影响清算而聚合可以减少NfL检测、平整NfL的线性增加。22,23等离子体水平的轴突损伤生物标志物如总τ和S100B被报道在峰值后立即震荡性的损伤和之后慢慢恢复到受伤前的水平。24在ALS患者长期神经退化的过程,逐步释放和Nfs积累可能会抵消上述清算机制报道,导致平NfL浓度剖面。
血液NfL测量似乎优于神经丝重链(NfH)。8“鱼钩效应”,一个潜在的被分析物聚合,将导致不一致的结果,发现在测量等离子体NfH,7,8没有观察到NfL化验。9此外,不同于线性增加动物模型中观察到,25纵向NfH等离子体表达迅速上升的ALS患者显示随着疾病先进稳步下降。8在临床试验中,“自然”减少疾病进展的生物标志物的生物利用度可能带来问题与治疗反应的整体解读。与NfH不同,8血ALS的NfL水平显著高于控制,和维护不同的时间配置文件与稳定的轨迹。
生物标志物的表达的改变可能被认为是证据在ALS疾病的修改见arimoclomol-treated SOD1G93A肌萎缩性侧索硬化症小鼠,25允许样本大小和成本的降低临床试验。26利鲁唑治疗如何影响基线NfL的分析水平在我们组是可以理解的不确定,这只表明伦敦群体偏见。尽管如此,使用相同的NfL化验工作在这项研究中,我们最近发现适度减少血清NfL浓度在不同时间点后脊髓损伤患者群的二甲胺四环素。27
血液和脑脊液NfL的水平都是健壮的独立的预后指标。串行腰椎穿刺纵向NfL监测实际远远低于血液采样。观察脑脊液和血液相关性强NfL水平表明,血液NfL是代孕的标志CSF NfL的水平。更高的NfL blood-CSF相关性水平我们观察到在ALS患者与健康对照组相比是令人费解。更快速解放NfL蛋白质从受影响的神经组织和一个相对较高的NfL ALS患者脑脊液中浓度与健康对照组相比可能决定一个更有效的分配脑脊液和血液之间的NfL蛋白质穿过血脑屏障。脑脊液和血液矩阵可能以不同的方式在NfL体内平衡和间隙根据其浓度。
我们的数据表明,血液疾病活动监视NfL的测量,在早期阶段或症状诊断,可以提供进一步的线索在这个生物标志物的诊断效能,特别是如果其他神经疾病或ALS模仿综合症作为参考。神经影像学结合生物标志物,28血NfL可能改善ALS的诊断效能和预后评估,类似于血液标记定义轻度认知障碍和阿尔茨海默病之间的过渡29日,30.与匹兹堡化合物B-PET结合使用。31日一种改进的理解如何NfL释放反应病理的变化,特别是presymptomatically,32或减轻疾病病理的因素,将进一步加强的NfL在诊断过程中以及在肌萎缩性侧索硬化症治疗试验。
作者的贡献
C.-H.L.进行实验室工作,数据分析和解释,进行统计分析,写了论文的初稿。C.M.-W。导致统计分析和数据解释。如进行实验室工作、数据分析和审查和修改的手稿。N.P.建议的统计分析和参与解释数据,审查和修改的手稿。N.N.导致试验材料和修订后的手稿。K.T.,R。O。, M.F., K.S., R.H., and P.F. contributed to patient enrollment and data collection, and revised the manuscript for content. G.G. participated in conceptualizing the study and revised the manuscript for content. L.G. and A.P. contributed to the conceptualization and design of the study, data interpretation, and review and amendment of the manuscript. J.K. contributed to the conceptualization and design of the study, assay analysis, interpretation of data, and review and amendment of the manuscript. A.M. and M.R.T. contributed through the conceptualization and design of the study, patient enrollment, data collection, interpretation of the data, and review and amendment of the manuscript. All authors reviewed the drafts and approved the final version of the manuscript.
研究资金
项目是由运动神经元疾病协会(Malaspina / Apr13/6097)、巴、和伦敦慈善机构(468/1714)。低速齿轮是格雷厄姆·瓦高级研究员,由大脑研究信任和欧盟第七框架计划(fp7/2007 - 2013)。C.M.-W。由英国医学研究委员会资助的研究奖学金(先生/ J011932/1)。牛津(M.R.T. MND中心,K.T.) receives funding from the Motor Neurone Disease Association UK. M.R.T. is funded by the Medical Research Council and Motor Neurone Disease Association Lady Edith Wolfson Fellowship (G0701923 and MR/K01014X/1), and E.G. through the承诺项目奖M.R.T.蒂埃里Latran基金会。J.K.由ECTRIMS研究奖学金资助项目和巴塞尔大学的研究资金,瑞士。、收到英国运动神经元疾病协会的资助。
信息披露
c . Lu报告没有披露相关的手稿。c . Macdonald-Wallis大肠灰色,n .皮尔斯报告没有披露相关的手稿。答:作品有一个专利P91964EP00发给VU医疗中心,荷兰。n .气动元件是受雇于UmanDiagnostics AB,瑞典。g . Giovannoni p . Fratta k .挨近m .鱼,r . Orrell表示r·霍华德·k·塔尔博特,l . Greensmith j . Kuhle m·特纳和a . Malaspina报告没有披露相关的手稿。去首页Neurology.org为充分披露。
承认
作者承认无私的努力由所有参与者在前置临床研究(包括病人的护理人员),作者的感激。
脚注
↵*这些作者的贡献同样这项工作。
去首页Neurology.org为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。这篇文章加工费是由办事处。
补充数据首页Neurology.org
- 收到了2014年10月24日。
- 接受的最终形式2015年2月20日。
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