《Frontiers in Neurology》：Diagnostic biomarkers of ischemic stroke: strengths and limitations across blood, urine, and saliva
缺血性卒中（IS)是全球死亡和长期残疾的主要原因，需在短时间内进行快速医疗干预以挽救脑组织。尽管神经影像学是诊断的首选方法，但在院前和低资源环境中往往无法获得。这一空白促使研究人员对寻找能够快速确认缺血并帮助区分出血性卒中和卒中模拟病的生物学标志物产生了浓厚兴趣。本综述总结了血液、尿液和唾液中研究最为广泛的诊断性生物标志物，并按分子通路进行组织，包括神经损伤、炎症、止血和氧化应激。血液标志物目前发展最为成熟，其中脑特异性蛋白如胶质纤维酸性蛋白（GFAP)可为早期卒中分型提供高特异性。然而，许多其他神经损伤标志物存在动力学缓慢或特异性差的问题，难以区分卒中分型，这限制了其直接应用价值。新兴研究表明，脑特异性蛋白以及蛋白质组学/代谢组学特征可在尿液和唾液中检测到，但这些方法仍处于实验阶段，缺乏在更大急性患者群体中的验证。总体而言，现有证据表明，单一生物标志物或生物体液不足以实现缺血性卒中的早期诊断。未来进展可能取决于多标志物策略、标准化方法和早期时间点采样。
**2 缺血性卒中诊断的血液和血浆生物标志物**
过去二十年来，缺血性卒中生物标志物研究绝大多数集中于血液和血浆，数百种候选分子已被评估其诊断潜力。大多数研究中的血液生物标志物来源于与脑缺血相关的病理生物学过程，可分为神经元和胶质细胞损伤、止血和内皮功能障碍、炎症、氧化应激，以及包括循环microRNAs和代谢组学特征在内的组学水平标志物。许多候选标志物被研究作为卒中的潜在早期诊断生物标志物，并评估其区分卒中分型能力。然而，许多标志物因水平升高不够迅速而无法用于急性卒中诊断和分型，或缺乏区分卒中与其他疾病或不同卒中分型特异性而失败。
**2.1 神经元和胶质细胞损伤标志物**
神经元和胶质细胞损伤标志物是缺血性卒中中研究最为广泛的血液生物标志物，因其直接反映中枢神经系统的结构损伤。脑缺血期间，血流中断导致快速能量衰竭、离子失衡和兴奋毒性，最终引起神经元去极化、细胞骨架崩解和胶质细胞活化。随着缺血级联反应进展，神经元和星形胶质细胞在缺血核心通过坏死、在半暗带通过凋亡而发生膜破坏和细胞死亡。这种细胞死亡导致细胞内蛋白释放到细胞外空间并最终进入血液。同时，缺血诱导的神经血管单位降解损害血脑屏障（BBB)完整性，增加其通透性，促进脑源性蛋白如胶质纤维酸性蛋白（GFAP)、泛素C末端水解酶L1（UCH-L1)、S100B和神经丝轻链（NfL)进入循环。
GFAP是一种在星形胶质细胞中高表达、主要存在于脑中的中间丝蛋白。作为神经疾病脑组织损伤的生物标志物，血清GFAP已在创伤性脑损伤（TBI)和卒中的多项临床研究中进行研究。研究发现，症状发作后6小时内脑出血（ICH)患者血清GFAP水平升高，以大于90%特异性将ICH患者与缺血性卒中患者和卒中模拟病患者区分开。在缺血性卒中中，血清GFAP水平随时间逐渐升高，在2至5天达到峰值。GFAP显示出作为早期诊断生物标志物识别院前环境中ICH的强大潜力，但亟需大规模国际研究来开发和验证能够支持快速卒中诊断的GFAP检测方法。
S100B是一种主要在星形胶质细胞中表达、也存在于其他胶质细胞和内皮细胞中的钙结合蛋白。S100B长期被认为是脑损伤标志物，因此被广泛研究作为缺血性卒中生物标志物。六项纵向研究数据显示，S100B血清水平在缺血性卒中后并非立即升高，而是在卒中发作后第3天才达到峰值，从而消除了其作为早期标志物的潜在用途。此外，S100B对缺血性卒中特异性较低。然而，持续升高的S100B水平与梗死体积、出血转化风险和不良神经功能预后相关。在多标志物组合中，S100B主要贡献于预后模型而非早期诊断准确性。
NfL是一种位于大直径有髓轴突中的细胞骨架蛋白，在轴突损伤后释放到脑脊液（CSF)和血液中。与其他神经损伤标志物相比，NfL表现出较慢的动力学特征。NfL水平在数天内逐渐升高，通常在卒中后1至4周达到峰值，反映进行性的轴突变性。虽然NfL卒中后缓慢升高的特点限制了其诊断价值，但其仍是基线卒中严重程度、梗死体积和90天功能预后的强有力指标。
UCH-L1是一种在脑中高度富集的神经元特异性去泛素化酶，存在于神经元胞体和轴突中，对维持轴突完整性至关重要。众多临床研究发现，卒中和TBI后UCH-L1释放到CSF和血液中。UCH-L1在卒中发作后2.5小时即升高，虽对识别卒中具有良好诊断性能，但在区分缺血性卒中与出血性卒中方面不如GFAP。UCH-L1可能在生物标志物组合中提供互补价值以帮助捕获神经损伤，但其单独表现对于卒中分型仍不理想。此外，由于UCH-L1在其他急性脑损伤形式如TBI中也可升高，其在某些急诊病例中的卒中特异性可能受限。
Tau是一种轴突微管相关蛋白，在缺血性卒中轴突损伤后释放。临床研究中，tau在卒中发作后数小时内即可检测到，ZA 6小时升高，峰值浓度出现在3至5天后。升高的CSF和血清tau水平与较大梗死体积、早期神经功能恶化和较差功能预后相关，支持其作为损伤严重程度和预后标志物的价值。然而，由于与其他神经系统和神经退行性疾病存在重叠，其有限特异性限制了tau作为独立早期诊断生物标志物的效用。
**2.2 止血和内皮功能障碍标志物**
缺血性卒中本质上是血管事件，由血栓形成和栓塞性闭塞引起。因此，反映凝血、血小板活化、纤溶、血管完整性和内皮功能障碍异常的生物标志物已被广泛研究用于卒中诊断。脑缺血触发包括组织因子途径激活、凝血酶生成和纤维蛋白转换在内的止血级联反应；而缺氧和炎症介质促进内皮活化和血管通透性增加。这些过程导致循环中D-二聚体、纤维蛋白原、血管性血友病因子、基质金属蛋白酶和内皮黏附分子等可测量变化。虽然这些标志物与卒中诊断生物学相关，但其中许多也与系统性疾病相关，限制了其特异性。
D-二聚体是纤维蛋白降解产物，被研究作为卒中诊断生物标志物和缺血性卒中亚型分型手段。D-二聚体水平在缺血性卒中早期较健康对照人群升高。荟萃分析发现，卒中发作后24小时内D-二聚体水平升高可区分卒中与卒中模拟病和对照timing。此外D-二聚体的早期上升与大血管闭塞相关，可用于院前分诊以确定是否需要转运至可行取栓的中心。尽管如此D-二聚体不能可靠区分缺血性卒中与出血性卒中或卒中模拟病，因为其水平可受癌症、感染、心房颤动、创伤和老年等其他疾病和条件影响。因此D-二聚体虽不适合作为独立诊断工具，但仍是多标志物方法中早期病因分类和急性卒中护理分诊的有价值组成部分。
B型利钠肽（BNP)合成为高分子量前体pro-BNP，裂解后释放BNP和氨基末端片段N末端pro-BNP（NT-pro-BNP)。两种肽均在心室壁因牵张和压力应激时从心脏释放。BNP和NT-pro-BNP在卒中中升高报告，尤其是心源性栓塞亚型，但不能可靠区分缺血性卒中与出血性卒中或卒中模拟病。这些生物标志物仍可用于生物标志物组合中以识别可能的心源性栓塞来源并指导进一步评估。
血管性血友病因子（vWF)是一种主要由内皮细胞和巨核细胞合成的多聚体糖蛋白，在血小板黏附、聚集和血栓稳定中发挥核心作用。与健康受试者相比，缺血性卒中患者vWF水平更高。然而由于vWF在全身炎症、心血管疾病和急性应激状态中也升高，其对卒中的诊断特异性有限。
**2.3 炎症标志物**
炎症是缺血性卒中病理生理学的核心组成部分。缺血性脑损伤后数分钟内，通过内皮信号传导、小胶质细胞活化和外周免疫细胞募集启动炎症反应。这反过来诱导促炎细胞因子、趋化因子和急性期反应物的快速上调，导致BBB破坏、继发性神经元损伤和梗死扩大。
IL-6是缺血性卒中中最为一致升高的炎症细胞因子之一，其水平在症状发作后数小时内迅速升高，作为脑缺血早期免疫反应的一部分。尽管早期升高IL-6因缺乏脑缺血特异性而诊断效用有限：IL-6在感染、创伤、恶性肿瘤、心血管病等急诊常见其他急性炎症状态中也显著升高。
CRP是另一种在缺血性卒中中经常升高的炎症标志物，在24小时内上升；但缺乏卒中特异性，禁止其诊断用途。尽管如此，它仍与卒中风险和不良功能预后相关。
MMP-9是一种在缺血性卒中期间细胞外基质降解和BBB破坏中发挥核心作用的锌依赖性内肽酶。脑缺血后MMP-9在症状发作后24小时内上调。纳入近4000例患者的荟萃分析显示，MMP-9在缺血性卒中患者中的浓度高于卒中模拟病和健康对照，支持其与缺血性脑损伤的关联。然而，与其他炎症疾病的显著重叠、采样时间变异性以及缺乏标准化临界值目前限制了其对缺血性卒中诊断的特异性。
**2.4 氧化应激标志物**
众多研究将氧化应激与缺血性卒中病理生理学联系起来，源于缺血诱导的线粒体功能障碍、分子损伤、兴奋毒性和炎症。因此，多种氧化应激标志物已被研究，特别是脂质过氧化产物如丙二醛（MDA)和F2-异前列烷，在缺血性卒中中持续升高，并与梗死面积和临床严重程度相关。氧化DNA损伤标志物，特别是8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG)，在血浆和尿液中均可检测到，与不良功能预后和延迟恢复相关。尽管具有较强的机制相关性，大多数氧化应激标志物缺乏缺血性卒中诊断的充分特异性，并受全身炎症和心血管状况影响。因此，其主要价值在于预后评估、病理生理学见解，以及纳入多标志物或多组学方法。
**2.5 血液蛋白质组学和代谢组学**
血液蛋白质组学分析为缺血性卒中分子变化提供了无偏见的视角，并鉴定出多种候选诊断蛋白特征。人血浆和血清蛋白质组学研究一致报告了与凝血、炎症、内皮功能障碍和 transformations in platelet activation, and endothelial dysfunction, while metabolomics has characterized systemic metabolic alterations associated with IS. Human metabolomics data have consistently demonstrated changes in energy metabolism, amino acid turnover, lipid metabolism, and oxidative stress–related pathways. Several metabolite panels have shown potential to discriminate IS from controls and, in some studies, to differentiate stroke subtypes or predict functional outcome. However, as with proteomic approaches, most metabolomic studies have been conducted outside the acute diagnostic window and reported varying metabolic signatures. Consequently, further validation is required before clinical translation of blood metabolomics markers.
**3 缺血性卒中诊断的尿液生物标志物**
尿液是缺血性卒中诊断中极具吸引力的体液。其无创采集、适合重复采样以及与院前或低资源环境的兼容性，较血液具有明显实用优势。多种尿液标志物已被探索与不同临床结局和患者预后的关联，但其诊断潜力因缺乏特异性和低丰度而仍受限。
**3.1 尿液中的神经元和胶质细胞损伤标志物**
近期研究检验了通常量化为血液或CSF检测的脑特异性蛋白是否也可在尿液中检测，从而实现急性脑损伤后的无创生物标志物检测。使用超灵敏单分子阵列（Simoa?),一项研究显示GFAP、NfL、UCH-L1和总tau（t-tau)在缺血性卒中和脑出血患者症状发作后96小时内的配对尿液/血清样本中可定量测量。值得注意的是，急性卒中组尿液浓度显著高于健康对照。经尿液稀释校正后，NfL和t-tau效应最强。另一项更近期的研究也使用超灵敏单分子阵列检测缺血性卒中和脑出血患者尿液中的脑损伤标志物，发现较高尿液GFAP水平与损伤负担和住院死亡或3个月死亡相关。然而，尿液标志物水平未能区分两种卒中亚型，这归因于相对较晚的采样窗口。另一项近期研究专门聚焦于多种急性脑损伤类型中的尿液UCH-L1，使用ELISA进行定量，发现急性脑损伤患者尿液UCH-L1较健康对照显著升高，在36小时采样时间点具有出色鉴别能力。这些研究共同支持在尿液中测量脑损伤标志物的技术可行性，并提示其可能提供辅助诊断信息，特别是在区分急性脑损伤与健康状态方面。然而，需要更大样本量和更早点进行进一步研究以确定这些生物标志物对卒中的诊断价值。
**3.2 尿液蛋白质组学和代谢组学**
在诊断证据方面，缺血性卒中患者和对照组尿液样本的蛋白质组学分析显示出最高的特异性和总体诊断性能。Dawson等人在症状发作后24小时内收集卒中患者尿液样本，基于35种肽开发了尿液蛋白质组生物标志物组合，可区分急性卒中和对照，尤其在症状轻微或不典型患者中。尽管这些发现令人鼓舞，但提出的35肽组合尚未在更大队列中评估。
尿液代谢组学已显示可捕获脑缺血后的代谢反应。使用质子核磁共振（
1H-NMR)波谱，尿液代谢物特征能够区分脑梗死患者与对照受试者，表明缺血性卒中与尿液中独特的代谢模式相关。报道的改变的代谢物主要与能量代谢、氨基酸转换和氧化应激途径相关。后续研究扩展了这些发现，比较急性和慢性卒中阶段，显示两种尿液代谢物甘氨酸和乙酰肉碱在急性阶段浓度显著不同。更近期研究使用NMR驱动的代谢组学分析，鉴定出一组具有高诊断准确性的代谢物区分急性和慢性卒中样本。2025年一项关于缺血性卒中代谢组学的系统综述认为，基于尿液的代谢物分析很有前景，但强调分析平台、归一化策略和验证队列的显著异质性是诊断实施的主要障碍。
**3.3 氧化DNA损伤标志物：8-OHdG**
尿液中研究最为广泛的单一生物标志物是8-OHdG，一种稳定的氧化DNA损伤标志物。2012年研究报告了缺血性卒中中尿液8-OHdG水平升高，与卒中亚型和功能预后相关。后续工作证明，较高8-OHdG水平的患者上肢运动功能和肌力较低。康复后8-OHdG水平下降预测更好的功能恢复。尽管具有预后价值，但尿液8-OHdG因受全身炎症、感染、恶性肿瘤和心血管疾病影响而缺乏诊断特异性。
**3.4 尿白蛋白/肌酐比值（UACR)**
尿白蛋白即白蛋白尿，是肾脏功能障碍的标志，与心血管事件相关。多项研究发现缺血性卒中UACR升高，这种增加与缺血性卒中发生风险和卒中后不良功能预后相关。然而UACR缺乏急性脑缺血特异性，限制了其诊断效用。
**4 缺血性卒中诊断的唾液生物标志物scores**
唾液作为有价值的无创生物标志物发现流体获得认可，因其采集简便、可重复以及与全身循环的密切生理联系。唾液腺高度血管化，多种循环分子可在血脑屏障破坏和脑缺血后全身炎症条件下通过被动扩散、超滤或经龈沟液进入唾液。实验和临床研究表明，血液中可检测的炎症介质、氧化应激产物、代谢物甚至脑源性蛋白也可在唾液中检测到，支持其作为缺血性卒中诊断介质的可行性。然而，唾液卒middle生物标志物研究仍处于相对早期阶段，研究数量有限，且大多数研究在急性诊断窗口之外进行。
**4.1 炎症细胞因子、趋化因子和生长因子**
炎症是缺血性卒中病理生理学的显著特征，多项研究显示了卒中患者唾液炎症特征的改变。首次研究缺血性卒中唾液细胞因子报道，关键促炎细胞因子如TNF-α和IL-6在卒中后亚急性期（事件发生后30至35天）的非刺激和刺激唾液中均显著高于匹配对照。此外，抗炎细胞因子IL-10在卒中样本中低于对照。在此基础上，同一研究组进行了不同细胞因子群组的全面筛选评估，证明卒中患者多类细胞因子水平显著更高。在经典细胞因子之外，同一研究组还检测了更广泛的唾液趋化因子和生长因子，识别出卒中患者相对于对照的显著扰乱。受试者操作特征分析表明，几种生长因子可高灵敏度和特异性区分患者与对照，提示唾液炎症和生长因子特征可能提供诊断信息。然而，这些研究使用的是亚急性期患者样本，这些标志物的早期水平尚需进一步研究。
**4.2 唾液腺功能障碍和氧化应激标志物**
卒中与唾液腺功能障碍和氧化还原失衡相关，为唾液氧化应激标志物提供了机制基础。一项病例对照研究中，唾液流量减少的卒中患者表现出唾液蛋白糖氧化和亚硝化应激增加，包括晚期糖基化终产物和硝基酪氨酸升高，非刺激唾液中变化最为显著。
在此基础上，同一研究组检测了卒中患者的唾液氧化还原和炎症标志物，发现关键活性氧酶促来源黄嘌呤氧化酶（XO)在缺血性卒中患者非刺激唾液中较出血性卒中和对照显著升高。尽管XO的受试者操作特征分析表明在控制口腔健康状况下具有良好鉴别性能，但由于采样在亚急性期进行，唾液XO对早期缺血性卒中识别的诊断相关性仍有待验证。
**4.3 口腔健康相关标志物和牙周炎症**
口腔健康损害和牙周炎症在缺血性卒中中常见。病例对照研究显示，与对照相比，卒中患者唾液和全身性牙周炎标志物更高，牙周致病菌检出增加，与晚期牙周病和升高系统性炎症负担一致。卒中队列中还报道了唾液流量减少、口腔卫生较差和唾液氧化应激增加，反映唾液腺功能障碍和卒中后功能损害。更近期，缺血性卒中和短暂性脑缺血发作中观察到口腔微生物组组成和多样性的改变，微生物特征与卒中严重程度和功能预后相关。这些发现共同表明，口腔健康相关标志物主要反映既存口腔疾病和全身炎症，应视为唾液卒中研究中的重要混淆因素而非诊断生物标志?relevant biomarkers, rather than diagnostic biomarkers.
**4.4 唾液中的神经元和胶质细胞损伤标志物**
神经元和胶质细胞损伤标志物是卒中诊断中最有前景的候选标志物，因其直接反映脑组织的结构损伤。然而，这些生物标志物在唾液中的研究仍然有限。2009年一项研究调查了缺血性卒中患者、高风险患者和健康对照的血清和唾液NSE水平，发现患者唾液NSE浓度显著高于健康对照。相比之下，其他神经元和胶质细胞损伤标志物如S100B尚未在缺血性卒中患者唾液样本中进行系统评估。
**5 讨论**
缺血性卒中的快速准确诊断至关重要，因为及时启动再灌注治疗仍是减少脑损伤和改善功能预后的最有效策略。对于早期诊断，仅凭临床检查可能不足以区分缺血性卒中、出血性卒中和卒中模拟病。神经影像学方法用于支持诊断，但高级影像检查在院前环境或资源有限环境中可能无法立即获得。因此，迫切需要早期诊断标志物支持快速卒中诊断，区分缺血性卒中与出血性卒中和卒中模拟病。
本综述概述，过去几十年的研究已发现许多缺血性卒中候选标志物，但其作为早期诊断工具的临床使用仍有限。三种体液中，血液生物标志物在诊断相关性方面最为先进。脑源性标志物如GFAP、UCH-L1、S100B和NfL反映神经元和胶质细胞损伤，与卒中发生、严重程度和结局显示一致关联。然而，其时间动力学差异显著，大多数升高过晚而无法作为独立的缺血性卒中早期诊断工具。GFAP已成为区分脑出血与缺血性卒中的显著例外，因其在脑出血患者6小时内升高。血管、止血和炎症标志物通常升高较早但缺乏脑缺血特异性，并严重受系统性疾病混淆。这些观察强化了单一血液标志物无法为早期缺血性卒中诊断提供足够特异性的结论，而联合多标志物方法更可能成功。
血液（
1/(creatinine correction),= recoveries)
肾脏和唾液作为有吸引力的非侵入性诊断替代品，特别针对院前环境。然而，其对于缺血性卒中的诊断价值仍有待证明。在尿液中，GFAP、NfL、UCH-L1和t-tau等使用超灵敏单分子阵列可检测，且急性卒中组浓度高于健康对照。然而，这些样本在卒中发作后96小时内采集，因此需要进一步研究确定其急性期浓度。此外，这些体液中生物标志物浓度显著低于血液，需要使用超灵敏分析检测，这可能限制快速现场检测实施的可行性。
唾液生物标志物进一步说明了替代体液的前景和挑战。唾液中炎症细胞因子、趋化因子、生长因子、氧化应激酶以及代谢组学和微生物组特征的变化已有报道，但大多数唾液研究使用卒中后亚急性期采集的样本，因此其急性期诊断能力仍有待探索。同时，口腔健康、牙周病、唾液腺功能障碍和微生物组组成可能影响卒中风险以及生物标志物唾液特征。目前，唾液最适合定位为卒风险和预后的辅助体液，其作为缺血性卒中诊断工具的潜力尚需更多工作确定。
从本综述中浮现的一个共同主题是生物标志物动力学的重要性。生物标志物在卒中后的发生、峰值和持续时间差异显著，且许多研究在必须进行溶栓或取栓诊断决策的狭窄时间窗口外采样。早期升高的炎症或止血标志物可能提供速度但缺乏特异性，而脑特异性损伤标志物提供特异性但升高较晚。这种时间错配可能促成了临床转化的反复失败。因此，系统研究血液courses系统调查生物标志物时间过程，特别是症状发作后首小时内，至关重要。
此外，需要在未来研究中验证候选标志物on large, multi-center, longitudinal stroke cohorts with long-term follow-up are needed to reliably define diagnostic sensitivity, specificity, and kinetic profiles across acute time windows. In addition, biomarker panels which combine brain-specific injury markers with other biomarker classes may provide better diagnostic value, improving specificity and stroke subtype discrimination. Advances in detection technologies, point-of-care platforms, and multiplex biosensors offer opportunities to realize such multi-panel approaches.
Another important future direction is to combine fluid biomarkers with clinical information and imaging data in integrated diagnostic models. Biomarkers may improve decision-making when used together with stroke severity scales, vascular risk factors, symptom timing, and CT or MRI findings. Recent studies show that artificial intelligence and machine learning can support stroke imaging analysis, including lesion detection, estimation of stroke onset time, treatment selection, and outcome prediction (105). Similar approaches could be used to combine biomarker results with clinical and imaging features to improve early diagnosis, stroke subtyping, triage, and prognosis evaluation. For example, combining blood biomarkers such as D-dimer and GFAP with clinical stroke scales has been reported to improve detection of large-vessel occlusion, suggesting that biomarkers may be most useful as part of practical triage algorithms rather than as stand-alone tests (106). Future studies should therefore focus on developing and validating these combined models in hyperacute and prehospital cohorts, where rapid and accurate decision-making is most needed.
In conclusion, while diagnostic biomarkers for IS across blood, urine, and saliva show substantial biological promise, none have yet achieved the performance, robustness, and validation required for routine clinical use.
