综述：肌萎缩侧索硬化血液和脑脊液生物标志物的诊断与预后价值：系统综述和荟萃分析

《European Journal of Neurology》：Diagnostic and Prognostic Value of Blood and Cerebrospinal Fluid Biomarkers in Amyotrophic Lateral Sclerosis: A Systematic Review and Meta-Analysis

本系统综述和荟萃分析系统评估了2019年至2025年间发表的关于肌萎缩侧索硬化（ALS）血液和脑脊液（CSF）生物标志物的证据。分析显示，神经丝轻链（NfL）在诊断（敏感性/特异性：0.81–0.87）和预后（合并风险比[HR]：2.8–4.3）方面均表现出最高价值，而几丁质酶和p-tau/t-tau比率显示出中等效用。研究强调了NfL的局限性以及将生物标志物整合到多模式框架中以提高精确度的未来方向。

　　

引言

肌萎缩侧索硬化（ALS）是一种以上、下运动神经元进行性丢失为特征的神经退行性疾病。约90%的ALS病例为散发性，其发病机制尚不明确。随着全球人口老龄化，ALS的发病率和患病率正在增加。现有疗法无法治愈，且疾病表现的异质性使临床试验设计复杂化。ALS诊断历来主要基于临床评估和排除其他疾病，此过程耗时、昂贵且诊断确定性不一。近年来，Gold Coast标准旨在提高敏感性并促进早期诊断，但诊断精度仍严重依赖评估者的专业知识，并且提高敏感性会增加早期疾病阶段假阳性的风险。这种持续的误分类风险使得ALS的早期识别复杂化，而早期识别对于开发新疗法至关重要。在其他神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）中，药物开发已受益于能够比临床评估更准确地进行诊断和预后判断的客观生物标志物。在ALS领域，由高性能液体生物标志物驱动的类似发展也应存在潜力。

方法

本研究旨在综合近期关于ALS血液和CSF生物标志物效用的证据。研究者对2019年1月1日至2025年3月25日期间发表的研究进行了系统回顾，这些研究评估了ALS的血液或CSF生物标志物。符合条件的研究报告了诊断性能、组水平生物标志物值、生存风险比（HR）或与功能评定量表或疾病进展率（DPR）的相关性。研究质量使用QUADAS-2和QUIPS框架进行评估。采用随机效应模型来汇总综合受试者工作特征（SROC）曲线、HR、标准化均值差（SMD）和相关系数。

结果概览

研究筛选过程通过PRISMA流程图展示。共识别出3065项研究，经过重复剔除和标题/摘要筛选后，剩下479项。其中321项符合数据提取条件。只有至少有两个独立研究队列数据可用的生物标志物被纳入荟萃分析。评估的生物标志物概述见表1。

诊断价值

共有47项研究被纳入SROC荟萃分析，涉及5556名ALS患者和3522名对照（包括817名ALS模拟病患者、1776名神经健康对照[NHC]和929名神经系统疾病对照[DC]）。大多数研究（34/47, 72%）评估了NfL，反映了该领域对其的关注。

汇总ROC分析显示，区分ALS与NHC的诊断性能高于区分ALS与模拟病，并且CSF生物标志物通常优于血液生物标志物。对于血液生物标志物，分析包括了神经丝蛋白（NfL, pNfH, NfH）和GFAP。其中，NfL表现出最高的性能（汇总敏感性：0.90，特异性：0.91，SROC曲线下面积[AUC]：0.96）。相比之下，区分ALS与模拟病的荟萃分析仅对NfL可行（汇总敏感性：0.83，特异性：0.81，sAUC：0.81）。对于CSF生物标志物，分析包括了神经丝蛋白、几丁质酶（CHIT1, YKL40）、tau蛋白（t-tau, p-tau₁₈₁）、TDP-43和MCP1。其中，CSF NfL在区分ALS与模拟病方面显示出最高的诊断价值（汇总敏感性：0.87，特异性：0.86，sAUC：0.92）。CSF pNfH也显示出较高的诊断价值（sAUC：0.87）。几丁质酶和p-tau/t-tau比率显示出中等的诊断准确性（sAUC：0.72–0.80），但基于有限的研究队列。

QUADAS-2评估揭示了当前诊断生物标志物研究中的几个关键方法学局限性。大多数纳入的研究采用回顾性病例对照设计，患者入组通常没有明确定义。诊断阈值很少预先设定，通常是通过优化Youden指数来确定，几乎没有外部验证，内部验证（如交叉验证）也很少见。这些做法可能导致过拟合并夸大诊断性能的估计。此外，研究间存在显著的异质性，包括应用的诊断标准（如El Escorial、修订版El Escorial、Awaji、Gold Coast）、纳入的诊断确定性水平（疑似、可能、很可能、确定）以及对照组定义的不一致。

作为补充分析，研究者汇总了SMD以评估生物标志物区分ALS患者与对照的能力。这些分析包括了71项研究。对于血液生物标志物，与NHC相比，NfL显示出最高的SMD（合并估计值1.55），这与主要SROC分析的结果一致。其他生物标志物显示出有限或不一致的估计值。对于CSF生物标志物，神经丝蛋白的高性能和几丁质酶的中等性能在此分析中是一致的。其他生物标志物表现出有限的区分能力。

预后价值

对于预后分析，纳入了27项报告基于二分法生物标志物值（如高于中位数 vs. 低于中位数）的HR的研究。其中24项研究（5508名ALS患者）为多变量Cox模型的荟萃分析做出了贡献，13项研究（2055名ALS患者）为单变量模型的分析做出了贡献。

生存分析显示，对于血液生物标志物，分析包括神经丝蛋白、GFAP、肌酐、胱抑素C（CysC）、C反应蛋白（CRP）、尿酸（UA）和中性粒细胞-淋巴细胞比率（NLR）。NfL和pNfH在单变量和多变量分析中均显示出潜在的预后价值，NfL显示出更高的效应估计值（合并多变量HR：3.62）。相比之下，GFAP、肌酐、NLR和UA未显示明确的预后价值。CysC和CRP显示出与生存的 modest 关联（HR：1.28–1.38），但这些结果仅基于各两项研究。对于CSF生物标志物，分析包括神经丝蛋白、几丁质酶和MCP1。与诊断分析类似，神经丝蛋白在预后价值上优于几丁质酶。在合并多变量HR中，几丁质酶和MCP1由于样本量小导致的精确度低而确定性较低。

QUIPS评估强调了合并HR估计值确定性受限的几个方法学问题。首先，由于连续生物标志物值标度的显著异质性，荟萃分析仅限于报告基于二分比较（如高于中位数 vs. 低于中位数）的Cox模型的研究。其次，协变量选择在各研究间不一致，并且很少进行关于协变量选择的敏感性分析。第三，缺失数据的处理通常未具体说明。

作为补充分析，研究者汇总了生物标志物与功能评定量表（ALSFRS和DPR）之间的Spearman相关系数。这些分析涉及58项研究，包括9945例ALS病例。对于血液生物标志物，NfL与DPR的相关性最强（Spearman's ρ = 0.51），其次是pNfH。炎症标志物（IL-6, IL-10, TNF-α）与DPR仅显示弱相关。肌酸激酶（CK）和肌酐与DPR呈负相关，但程度一般。与ALSFRS的相关性与DPR的模式相似，但总体上仍然 modest。对于CSF生物标志物，神经丝蛋白 consistently 显示出与DPR的最强相关性。几丁质酶显示出中等的正相关，p-tau/t-tau比率显示出弱的负相关，其他生物标志物显示出较弱或不确定的结果。

讨论与临床意义

尽管NfL在纳入的ALS生物标志物中表现出最高的性能，但它反映的是一般性神经元损伤，在诊断和预后应用中存在固有局限性。对于ALS病理特异性生物标志物仍然存在巨大需求，特别是为了增强与同样引起神经元损伤的疾病模拟病的区分度。

为了将研究结果转化为临床应用，考虑液体生物标志物如何应用于ALS护理的不同阶段至关重要。如图3所示，液体生物标志物可能在三个不同的临床阶段发挥作用：(1) 在初级保健中作为筛查工具，(2) 在专科诊所中辅助鉴别诊断，以及(3) 诊断后对疾病进展进行分层。

在诊断阶段，生物标志物的临床效用取决于预测值，这不仅受测试敏感性和特异性的影响，还受疾病患病率的影响。在初级保健环境中，ALS患病率假定非常低。在此背景下，血液NfL（即使在诊断前阶段也会升高）可作为有用的筛查工具，支持全科医生做出排除或转诊决策。然而，关于其实施的最佳时机、方法和目标人群（如良性肌束震颤个体）的文献仍然存在很大空白。在二级和三级中心环境中，诊断挑战通常涉及区分ALS与模拟病。基于我们的结果，血液NfL在此背景下仅提供约80%的敏感性和特异性，限制了其作为独立诊断工具的可靠性。这些局限性强调需要将液体生物标志物与其他临床评估相结合以提高诊断准确性。很少有研究评估将液体生物标志物与互补模式（如影像学、神经生理学测试或其他生物流体）相结合是否能提高诊断准确性。

诊断后，主要的临床需求在于按预测的疾病进展速度对患者进行分层，这将允许更有效的临床试验设计。如果基线生物标志物可以预测随后的进展速度，则可以相应地對患者进行分层，从而解决这种异质性。目前，尚缺乏结合液体生物标志物与既定预后因素（如肺活量）的标准化模型。其他生物标志物是否能提供独立于或补充NfL的预后价值也尚不清楚。

除了告知预后，液体生物标志物还可以作为药效学或反应指标来支持临床试验设计。NfL已被用作试验中的替代结果；然而，必须仔细验证生物标志物的变化是否能可靠地预测长期的临床有意义的结果（如生存期）。

结论

在液体生物标志物中，NfL在血液和CSF中均表现出最高的诊断和预后价值。然而，当其单独使用时，诊断准确性有限，特别是在低患病率环境中。几丁质酶和p-tau/t-tau比率观察到中等效用，而其他生物标志物显示出有限或不一致的结果。大多数纳入的研究存在中度至高度的偏倚风险，报告效应估计值的总体确定性较低。采用标准化方案和外部验证的前瞻性研究对于确认这些发现并推进生物标志物指导的临床实践至关重要。