神经退行性生物体液标志物与术后谵妄：一项前瞻性队列研究结果

《NeuroMarkers》：Neurodegeneration biofluid markers and postoperative delirium: Results from a prospective cohort study

　　

目标：血液生物标志物作为诊断年龄相关认知障碍的新工具正在兴起，它们可能有助于阐明术后谵妄的病理生理学。研究人员开展了一项探索性前瞻性队列研究，以评估术前血浆神经退行性标志物在随后发生术后谵妄的患者中是否升高。方法：纳入标准为年龄≥65岁、接受择期非心脏手术的患者。谵妄的发生率通过混淆评估方法（Confusion Assessment Method, CAM）评分确定。谵妄严重程度通过纪念谵妄评估量表（Memorial Delirium Assessment Scale, MDAS）和混淆评估方法（CAM）评分确定。术前血浆磷酸化tau181（phosphorylated tau 181, p-tau181）、神经丝轻链（neurofilament light chain, NfL）、淀粉样蛋白β（amyloid β_1–40, Aβ_1–40；amyloid β_1–42, Aβ_1–42）以及胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP）的浓度通过单分子阵列（single molecule array, Simoa）测量，并在有或无谵妄的组间进行比较。按年龄和性别进行倾向评分匹配后，使用逻辑回归评估谵妄与单个或联合生物标志物水平之间的关系。使用混合效应模型评估谵妄严重程度纵向变化与生物标志物的关系。结果：匹配年龄和性别后，样本量从235减少到168，最终分析队列中术后谵妄的发生率为33.3%（56/168例患者）。通过双变量分析，磷酸化tau181（p-tau181）、淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–40）、淀粉样蛋白β_1–42（Aβ_1–42）以及淀粉样蛋白β_1–42/淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–42/Aβ_1–40）在谵妄组与非谵妄组之间显示出术前差异。在包含多种生物标志物的联合逻辑回归分析中，淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–40）与术后谵妄相关。按样本保存时间分层（<10年 vs. ≥10年）时，淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–40）、淀粉样蛋白β_1–42（Aβ_1–42）、淀粉样蛋白β_1–42/淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–42/Aβ_1–40）和磷酸化tau181（p-tau181）的平均值有显著差异。基于生物标志物的逻辑回归，淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–40）和淀粉样蛋白β_1–42（Aβ_1–42）与术后谵妄风险增加相关。谵妄严重程度与七种生物标志物中的五种相关：淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–40）、淀粉样蛋白β_1–42（Aβ_1–42）、淀粉样蛋白β_1–42/淀粉样蛋白β_1–40（Aβ_1–42/Aβ_1–40）、磷酸化tau181（p-tau181）和神经丝轻链（NfL）。结论：术前血液淀粉样蛋白β、tau和神经退行性标志物的浓度与老年个体术后谵妄的发生率和严重程度相关。术后谵妄代表慢性神经退行性应激的急性表现，其病理生理学联系可通过已建立的神经退行性生物标志物进行探索。

### 研究背景与目的
术后谵妄（postoperative delirium, POD）是老年患者术后常见并发症，发生率在10%–60%之间，但长期以来其病理生理机制未被充分阐明。尽管已有随机对照试验和预防路径致力于降低其发生，临床上仍缺乏完全消除谵妄的确定性手段。近年来，血液生物标志物的快速发展为诊断年龄相关认知障碍提供了新工具，尤其是利用超灵敏技术（如单分子阵列Simoa）检测血浆中的淀粉样蛋白β（amyloid β, Aβ）、磷酸化tau（p-tau）以及神经丝轻链（neurofilament light, NfL）和胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein, GFAP），这些标志物已被证实能以高准确度识别阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）。然而，这些标志物是否能够反映术前脑部脆弱性、预测术后谵妄的发生和严重程度，仍缺乏系统证据。因此，Jacqueline M. Leung等人开展了一项探索性前瞻性队列研究，旨在评估术前血浆神经退行性生物标志物水平与术后谵妄之间的关系。

### 研究设计与关键方法
该研究纳入2005年8月至2024年3月在加州大学旧金山分校医学中心接受择期非心脏手术的≥65岁老年患者，最终分析队列经倾向评分匹配（年龄、性别）后包含168例患者（谵妄组56例，非谵妄组112例）。研究人员采用混淆评估方法（Confusion Assessment Method, CAM）诊断谵妄，使用纪念谵妄评估量表（Memorial Delirium Assessment Scale, MDAS）和CAM评分评估严重程度。术前血浆样本通过Simoa技术（Quanterix HD-X分析仪）检测以下7种标志物：Aβ_1–40、Aβ_1–42、Aβ_1–42/Aβ_1–40、磷酸化tau181（p-tau181）、p-tau181/Aβ_1–42、NfL和GFAP。统计方法包括Kolmogorov–Smirnov非参数检验、基于单个标志物的逻辑回归、联合逻辑回归（含AIC逐步模型选择）以及混合效应模型，并特别考虑了样本保存时间（<10年 vs. ≥10年）这一潜在混杂因素。

### 主要研究结果
**3.1 招募与研究人群基线特征**
初始队列266例，排除31例谵妄数据不完整的患者后剩235例。匹配后168例中，术后谵妄发生率为33.3%（56/168）。谵妄组术前认知状态（电话认知状态访谈量表TICS分数）显著低于非谵妄组（33.3±3.8 vs. 34.8±3.0，P=0.014），提示术前认知脆弱性可能增加谵妄风险。

**3.2 生物标志物与术后谵妄的关联**
通过非参数检验，谵妄组术前血浆p-tau181、Aβ_1–40、Aβ_1–42水平显著高于非谵妄组，而Aβ_1–42/Aβ_1–40比值显著降低（Bonferroni校正后Aβ_1–40调整P=0.001，Aβ_1–42调整P=0.006，Aβ_1–42/Aβ_1–40调整P=0.019）。按保存时间分层后，Aβ_1–40、Aβ_1–42、Aβ_1–42/Aβ_1–40和p-tau181在≥10年保存组与<10年组间均值差异显著（均调整P<0.001）。基于单个标志物的逻辑回归显示，Aβ_1–40（OR=1.01, 调整P=0.003）和Aβ_1–42（OR=1.2, 调整P=0.001）与术后谵妄风险独立相关。联合逻辑回归经AIC逐步选择保留Aβ_1–40和保存时间指示符为最终模型变量，表明Aβ_1–40每增加1单位，谵妄风险增加exp(0.029)=1.029倍；保存时间≥10年时效应放大exp(2.421)=11.257倍。配对相关性分析显示Aβ_1–40与Aβ_1–42高度相关（r=0.97），提示Aβ_1–42或Aβ_1–42/Aβ_1–40单独也可能与谵妄相关，但在包含Aβ_1–40的模型中未提供额外信息。

**3.3 生物标志物与术后谵妄严重程度的关联**
混合效应模型以纵向CAM评分为响应变量，评估术前生物标志物对术后3天内谵妄严重程度的影响。结果发现Aβ_1–40、Aβ_1–42、Aβ_1–42/Aβ_1–40、p-tau181和NfL与CAM评分显著相关（P均<0.05），其中Aβ_1–40、Aβ_1–42、p-tau181和NfL与严重程度正相关，而Aβ_1–42/Aβ_1–40比值负相关。时间（术后天数）与CAM评分显著负相关，表明谵妄严重程度随术后时间递减；但生物标志物与时间的交互项均不显著，提示标志物对严重程度的影响在术后3天内保持稳定。

**3.4 敏感性分析**
针对31例缺失谵妄数据的患者，极端假设分析显示：假设全部未发生谵妄时总体发生率为21.1%（56/266），假设全部发生谵妄时为32.7%（87/266），真实发生率可能落在此区间。主要关联的方向和幅度未发生实质改变，支持主要结果的稳健性。

**3.5 样本量论证**
研究基于可用队列，未进行先验功效计算。168例（56例谵妄事件）足以检测中至大效应量（OR≥1.8），但对较小关联可能功效不足。

### 讨论与结论
#### 讨论总结
研究人员指出，术后谵妄患者术前表现为高Aβ_1–40、Aβ_1–42、p-tau181和低Aβ_1–42/Aβ_1–40，这一特征与AD脑淀粉样变性的生物体液模式一致，提示谵妄可能源于潜在的慢性神经退行性应激。Aβ_1–40的独立关联可能反映血管清除功能脆弱性，而p-tau181升高提示tau磷酸化异常或神经元损伤。NfL与谵妄严重程度的正相关进一步支持急性神经元损伤假说。研究结果与既往部分研究一致（如Halaas等发现NfL与谵妄相关，卡梅隆等术前Aβ_1–40与谵妄关联），但也存在异质性，可能与不同患者人群或统计方法有关。临床意义方面，研究支持“神经退行性底物假说”，即谵妄是慢性脑脆弱性的急性表现，术前血液标志物可潜在识别高风险患者。局限性包括单中心、样本量小、未使用脑正电子发射断层扫描（PET）标准、未检测p-tau217或α-突触核蛋白等，以及保存时间对标志物水平的影响。

#### 结论翻译
在行大手术非心脏手术的老年队列中，研究人员发现Aβ_1–42或Aβ_1–42/Aβ_1–40单独本身可能与谵妄的存在显著相关，而谵妄严重程度与术前测得的Aβ_1–40、Aβ_1–42、p-tau181和NfL水平正相关，与Aβ_1–42/Aβ_1–40水平负相关。这些初步结果支持进一步研究术后谵妄与神经退行性变之间的潜在关联。