《Frontiers in Neurology》:Longitudinal dynamics of serum neurofilament light chain and prognostic value for functional outcome after acute stroke: a prospective cohort study
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背景: 血清神经纤维轻链(sNfL)是神经轴突损伤的血液生物标志物,但其在临床异质性急性卒中人群中的早期纵向动态变化及预后价值仍缺乏充分定义。本研究旨在表征急性卒中后早期sNfL的变化,并探讨其与功能预后的关联。
方法: 这项前瞻性队列研究在2023年1月至2
背景: 血清神经纤维轻链(sNfL)是神经轴突损伤的血液生物标志物,但其在临床异质性急性卒中人群中的早期纵向动态变化及预后价值仍缺乏充分定义。本研究旨在表征急性卒中后早期sNfL的变化,并探讨其与功能预后的关联。
方法: 这项前瞻性队列研究在2023年1月至2024年12月期间连续纳入104例急性卒中患者和86例健康对照(HCs)。研究人员将患者分为脑出血(ICH,n = 28)、接受静脉溶栓治疗的缺血性卒中(IS+IVT,n = 33)和未接受静脉溶栓治疗的缺血性卒中(IS?IVT,n = 43)三组。研究人员在发病后24小时内(D1)和第7天(D7)测量sNfL。采用改良Rankin量表(mRS)在3个月和6个月时评估功能预后。线性混合效应模型用于评估sNfL的纵向变化轨迹。多变量logistic回归用于评估预后关联,以3个月预后为主要终点,6个月预后为次要终点。限制性立方样条(RCS)和交互作用分析为探索性分析。
结果: sNfL从D1到D7显著升高(p < 0.001),且卒中患者在D1时sNfL水平高于健康对照(p < 0.001)。在校正年龄和入院时美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS)评分的线性混合效应模型中,各临床卒中组间的纵向sNfL轨迹无显著差异(时间×组别交互作用,p = 0.225)。以轻至中度严重程度为主的患者特征可能限制了轨迹差异的检出。在多变量logistic回归中,D1 sNfL每增加10 pg/mL,3个月时不良功能预后的几率增加5%(OR = 1.05;95% CI,1.00–1.12;p = 0.047),6个月时增加7%(OR = 1.07;95% CI,1.01–1.14;p = 0.025)。校正后D7 sNfL与不良功能预后无独立关联。探索性RCS分析未发现D1 sNfL存在非线性关系的统计学证据,但提示D7 sNfL与3个月不良功能预后之间存在非线性关联。
结论: 急性卒中后第一周内sNfL水平升高。较高的D1 sNfL与3个月和6个月的不良功能预后相关,提示其可能具有早期预后评估的潜在价值。
论文解读
一、研究背景与问题提出
卒中是全球范围内导致死亡和长期残疾的主要原因之一,也是非传染性疾病中第二大死亡负担来源,约占全球总疾病负担的5.7%。缺血性卒中(ischemic stroke, IS)主要由脑动脉闭塞引起,而出血性卒中则源于血管破裂和血液进入脑实质。尽管两种卒中亚型均涉及神经轴突损伤,但其起始机制和后续病理演变存在显著差异,导致急性期治疗策略的明显异质性。
在临床实践中,卒中严重程度的反复评估是治疗决策和预后优化的核心,目前主要依赖美国国立卫生研究院卒中量表(NIHSS),该量表量化急性神经功能缺损的严重程度。然而,NIHSS主要反映临床症状而非神经轴突损伤的生物学过程,无法及时捕捉卒中后轴突损伤的持续演变。这种早期临床评估与后续分子事件之间的时间差,凸显了对能够随时间监测进行性神经损伤的动态生物标志物的需求。
神经纤维轻链(neurofilament light chain, NfL)是一种相对分子质量约68–70 kDa的细胞骨架蛋白,是神经元中间丝的主要成分,主要表达于神经元并在大直径有髓轴突中富集。NfL被广泛用作神经轴突损伤和变性的敏感生物标志物。超灵敏检测技术的进步使得血液NfL的可靠定量成为可能。既往卒中研究多聚焦于单一卒中类型,同时纳入缺血性和出血性卒中并比较不同时间点NfL预后价值的前瞻性队列仍有限。此外,既往研究主要采用常规回归方法评估NfL与预后的关联,NfL与功能预后之间可能存在的非线性剂量-反应关系以及卒中类型或静脉溶栓(IVT)状态的潜在效应修饰作用尚未得到充分检验。基于上述空白,研究人员开展了这项前瞻性队列研究。
二、研究设计与主要技术方法
本研究为单中心前瞻性队列研究,在温州医科大学附属第三医院于2023年1月至2024年12月期间开展。研究连续纳入104例急性卒中患者(脑出血28例、IS+IVT 33例、IS?IVT 43例)和同期招募的86例健康对照(HCs)。患者入组标准包括年龄≥18岁、神经影像学支持的急性卒中诊断、发病24小时内入院并完成D1采血、NIHSS记录完整。排除标准包括近6个月内卒中史、神经退行性疾病、周围神经病变、近3个月内头或脊髓创伤/手术史、卒中前mRS>2以及样本或随访数据不完整。
sNfL采用双抗体夹心化学发光免疫分析法在Shine i2910全自动分析仪上检测。功能预后由经过培训的研究人员在3个月和6个月时通过电话评估mRS评分,不良功能预后定义为mRS>2。统计分析使用R软件(版本4.5.2),主要方法包括:线性混合效应模型评估纵向轨迹(校正年龄和入院NIHSS评分,含随机截距);多变量logistic回归评估预后关联(sNfL按每10 pg/mL增量进入模型);限制性立方样条(RCS)探索剂量-反应关系形状;sNfL×临床卒中组交互作用分析评估效应修饰。
三、研究结果
3.1 研究参与者的基线特征
卒中组与HC组在年龄(68.0岁 vs. 63.0岁,p = 0.105)和性别分布(男性69.2% vs. 57.0%,p = 0.110)上无显著差异。卒中患者D1 sNfL水平显著高于HCs [56.8(IQR,31.9–99.8)pg/mL vs. 24.4(IQR,15.8–40.2)pg/mL;p < 0.001]。三个临床卒中组间在年龄、性别、高血压、高脂血症、吸烟史、饮酒史、既往卒中史、D1 sNfL水平和发病至D1采样间隔方面均无显著差异。糖尿病患病率在三组间差异显著,Bonferroni校正后仅IS+IVT组与ICH组间差异显著(57.6% vs. 21.4%;校正后p = 0.025)。入院NIHSS评分三组间总体差异显著(p = 0.034),但Bonferroni校正后无任何两两比较达到统计学显著。
3.2 卒中后sNfL的动态变化
D1和D7 sNfL水平均显著高于HCs(均p < 0.001)。配对比较显示sNfL从D1到D7显著升高(p < 0.001),效应量大(r = 0.82)。中位sNfL浓度从D1的56.8 pg/mL(IQR,31.9–99.8)升至D7的208.4 pg/mL(IQR,104.9–375.4),约增加3.7倍。分层分析显示ICH、IS+IVT和IS?IVT三组中D7 sNfL均显著高于D1(均p < 0.001)。在校正年龄和入院NIHSS评分的线性混合效应模型中,时间主效应高度显著 [F(1, 101) = 162.50,p < 0.001],而组别主效应(p = 0.228)和时间×组别交互作用(p = 0.225)均未达统计学显著。协变量分析显示入院NIHSS评分与ln(sNfL)水平独立正相关(β = 0.058,p = 0.002)。敏感性分析额外校正性别后结果与主分析一致。
3.3 sNfL与不良功能预后的关联
3个月时22/104例患者(21.2%)出现不良功能预后,6个月时16/104例(15.4%)。校正年龄和入院NIHSS评分后,D1 sNfL在3个月(OR = 1.05;95% CI,1.00–1.12;p = 0.047)和6个月(OR = 1.07;95% CI,1.01–1.14;p = 0.025)均与不良功能预后独立相关。D1 sNfL每增加10 pg/mL,3个月和6个月不良功能预后几率分别增加约5%和7%。相比之下,D7 sNfL在预设线性logistic模型中与3个月或6个月不良功能预后均无显著关联(均p > 0.05)。
3.4 sNfL与不良功能预后的剂量-反应关系
探索性RCS分析显示,D1 sNfL在3个月(p = 0.044)和6个月(p = 0.027)均与不良功能预后存在总体关联,非线性检验均不显著(p = 0.216和p = 0.350)。D7 sNfL与3个月不良功能预后之间存在探索性非线性模式(非线性p = 0.034),导数法探索性评估提示潜在拐点约为477.4 pg/mL,此后估计曲线在高值范围内趋于平台期。D7 sNfL与6个月不良功能预后之间未观察到显著非线性(非线性p = 0.101)。
3.5 临床卒中组的效应修饰
经Bonferroni校正(α = 0.0125)后,sNfL与临床卒中组之间的四个交互项p值均超过校正后显著性阈值(范围0.313–0.946)。采用Tukey法进行的两两比较也未显示三个临床卒中组间效应估计存在显著差异。这些结果表明,sNfL与不良功能预后的关联未受到临床卒中组的统计学显著效应修饰。
四、讨论总结与结论
本研究发现sNfL在急性卒中后第一周内持续升高,D1水平已高于HCs,这与既往纵向研究报告的NfL在卒中后数天至数周持续升高的模式一致。从病理生理角度看,这一升高可能不仅反映初始轴突损伤后的延迟释放,还反映卒中后早期的继发性损伤过程,包括氧化应激、炎症反应放大和血脑屏障功能障碍。由于这些继发性损伤过程在个体间差异较大,D7 sNfL可能整合了比D1水平更多异质性的病理信息,这在一定程度上解释了D7 sNfL预后关联不如D1稳定的原因。
三个临床卒中组间未检测到独立的纵向sNfL轨迹差异,以轻至中度严重程度为主的患者特征可能降低了检出轨迹差异的能力。在卒中早期阶段,sNfL动态可能更多受共享的时间依赖性损伤过程驱动,而非特定临床组别归属。描述性观察显示IS+IVT组D1至D7的sNfL升高幅度似乎小于IS?IVT组,但校正后组间差异不显著,且IS+IVT组D1样本均在溶栓后采集,该发现应视为探索性结果,不应归因于IVT的治疗效应。
D1 sNfL可能作为卒中后短期和中期功能预后的早期预测生物标志物,在校正年龄和入院NIHSS评分后仍与3个月和6个月不良功能预后独立相关。D1 sNfL可能反映卒中超急性至急性期的早期神经轴突损伤,而后期测量可能越来越多地反映延迟的NfL释放和继发性损伤过程。NIHSS评分主要捕捉神经功能缺损的临床严重程度,可能受病灶位置和量表对特定神经功能域差异敏感性的影响,因此D1 sNfL可能提供NIHSS评分未能完全捕捉的预后信息。
D7 sNfL在校正后与不良功能预后无显著关联,这一发现需在有限统计效能的背景下解读:仅22例患者在3个月出现不良功能预后,纳入多个协变量后检出适度独立关联的能力降低。此外,D7 sNfL可能反映更异质性的损伤后过程,包括延迟的神经轴突释放、继发性神经炎症和血脑屏障功能障碍,而非单纯的初始轴突损伤负荷,这些过程在个体间差异较大,削弱了D7 sNfL与后期功能预后关联的稳定性。
探索性RCS分析显示D1 sNfL与不良功能预后存在总体关联且未检测到显著非线性;D7 sNfL仅在3个月不良功能预后中显示探索性非线性模式,风险增加在高浓度时趋于平台。探索性交互分析未检测到临床卒中组的显著效应修饰,但交互检验所需样本量远大于主效应分析,当前队列规模不足以可靠排除小或中等程度的组间差异。
研究结论: 在这项前瞻性队列中,sNfL水平在急性卒中后第一周内升高,发病24小时内水平已高于HCs。校正年龄和入院NIHSS评分后,较高的D1 sNfL与3个月和6个月的不良功能预后相关,而D7 sNfL的关联在校正后减弱。校正后的纵向分析未检测到三个临床卒中组间sNfL轨迹的显著差异。总体而言,这些发现提示早期sNfL测量在急性卒中中可能具有预后相关性,但其推广性受限于仅纳入完成配对采样和随访的患者。在临床应用前,需要在更大规模、多中心且采用标准化采样方案的队列中进一步验证。