腦脊液生物標(biāo)志物在特發(fā)性正常壓力腦積水中的應(yīng)用

王仕勤，何宇豪，黃 楹

（1.巴中市中心醫(yī)院神經(jīng)外科中心，巴中636000；2.天津市環(huán)湖醫(yī)院神經(jīng)外科，天津300350）

腦積水的特征是腦脊液容量增加。成人腦積水與腦室內(nèi)壓力和腦脊液流動紊亂以及腦脊液成分改變引起的腦組織損傷有關(guān)[1]。特發(fā)性正常壓力腦積水（iNPH）病因不明，其特征是腦室非阻塞性擴(kuò)大但腦脊液（CSF）壓力正常，典型的臨床癥狀為步態(tài)不穩(wěn)、認(rèn)知障礙和尿急/尿失禁。如果患者對CSF 引流有明確反應(yīng)或CSF 流體動力學(xué)變化與iNPH 一致，則指南推薦進(jìn)行分流術(shù)。患者的手術(shù)治療改善率達(dá)80%以上[2]，常用的補(bǔ)充測試[3]不能排除手術(shù)患者。因此，分析CSF 生物標(biāo)志物，可反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)代謝情況，為iNPH 的診斷和手術(shù)預(yù)后診斷提供一種可能性。該研究的目的是測定幾種CSF 生物標(biāo)志物，評估所選生物標(biāo)志物在iNPH 中的診斷價值，進(jìn)一步探索iNPH 的病理生理學(xué)特點(diǎn)。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 連續(xù)納入2016 年10 月-2018 年6月18 例在我院診斷為iNPH 的老年患者（男性10 例、女性8 例），平均年齡（69±3.6）歲。診斷標(biāo)準(zhǔn)為患者的癥狀、體征（符合iNPH 指南[4]）和MRI 測量腦室擴(kuò)大Evans 指數(shù)＞0.3[5]。所有患者均行腦室腹腔分流術(shù)，分流裝置均為美敦力公司同一型號腦脊液分流套件（Medtronic PS Medical?Strata?Ⅱ），具有抗虹吸裝置、儲液囊和磁性可調(diào)壓閥。在術(shù)前和腦室腹腔分流術(shù)后6 個月，根據(jù)新型iNPH 量表評估患者步態(tài)、平衡、神經(jīng)心理學(xué)和小便控制情況[6]。患者iNPH 量表評分增加≥5 分則認(rèn)為改善，否則為未改善。12 例健康老年人（男女各6 例），平均年齡（70.6±2.5）歲。排除標(biāo)準(zhǔn)包括神經(jīng)系統(tǒng)疾病或精神疾病（包括酒精或藥物成癮）或背部或脊柱問題。所選擇的受試者均未服用中樞性鎮(zhèn)痛藥或精神藥物。所有志愿者知情同意并經(jīng)醫(yī)院倫理委員會審批。

1.2 CSF 樣本及分組 健康老年人腦脊液（對照組）于側(cè)臥位進(jìn)行腰椎穿刺收集20 mL 樣本。iNPH患者術(shù)前腦脊液（術(shù)前組）在進(jìn)行分流手術(shù)時通過置入右側(cè)腦室的導(dǎo)管留取20 mL 樣本。iNPH 患者術(shù)后6 個月腦脊液（術(shù)后組）在術(shù)后6 個月復(fù)查時留取20 mL 樣本。頭皮充分消毒后，運(yùn)用小于25Gauge 的細(xì)針經(jīng)頭皮直接穿刺儲液囊，不會引起儲液囊破損。將所有CSF 樣本收集在聚丙烯管中，進(jìn)行離心、等分并在-80 ℃冷凍至分析。

1.3 CSF 分析 使用NF-Light 試劑盒（Tecan Trading AG, Switzerland），通 過ELISA 技 術(shù) 測 量NFL，檢測下限為100 ng/L。通過電化學(xué)發(fā)光測定（MesoScaleDiscovery,Gaithersburg,USA）分析Aβ42[7]。使用INNO -BIA AlzBio3 試劑盒（Innogenetics,Ghent,Belgium），通過LuminexxMAP 技術(shù)測量CSF T-tau 蛋白和P-tau 蛋白[8]。通過ELISA 技術(shù)測量AQP1（武漢中美科技有限公司，中國）。所有分析均由天津市環(huán)湖醫(yī)院臨床神經(jīng)化學(xué)實驗室分批進(jìn)行，批內(nèi)變異系數(shù)低于10%。

1.4 統(tǒng)計學(xué)方法 采用IBM SPSS Statistics 25（SPSS，Chicago，IL）進(jìn)行統(tǒng)計分析。計量資料采用中位數(shù)及四分位數(shù)[M（Q1-Q4）]表示。運(yùn)用曼-惠特尼U檢驗（Mann-WhitneyUTest）對iNPH 患者術(shù)前（術(shù)前組）腦脊液與健康老年人（對照組）腦脊液進(jìn)行比較。對iNPH 患者術(shù)前（術(shù)前組）腦脊液和術(shù)后6 個月（術(shù)后組）腦脊液進(jìn)行相關(guān)樣本W(wǎng)ilcoxon 符號秩檢驗（Wilcoxon signed rank test）。以P=0.05 為檢驗水準(zhǔn)。

2 結(jié)果

2.1 腦室腹腔分流術(shù)后復(fù)查 臨床在腦室腹腔分流術(shù)后6 個月復(fù)查時，18 例iNPH 患者中有13 例（72%）iNPH 評分有所改善。iNPH 評分術(shù)前為56；43～74（中位數(shù)；Q1～Q3），復(fù)查時為75；62～86，提高了15;4～23。其中術(shù)后患者步態(tài)及認(rèn)知改善分別14；3，34 和9；0，17，平衡和尿失禁無明顯改善（表1）。

表1 特發(fā)性正常壓力腦積水患者術(shù)前及術(shù)后6 個月臨床癥狀和預(yù)后[M(Q1～Q3)]Tab 1 Clinical symptoms before and 6 months after surgery and outcome[M(Q1～Q3)]

2.2 CSF 分析 iNPH 患者術(shù)前（術(shù)前組）腦脊液中NFL 和AQP1 高于健康老年人（對照組），比值分別為(1.53，1.48，P＜0.05）；而T-tau、P-tau 和Aβ42 低于健康老年人（對照組），比值分別為（0.64，0.68，0.48，P＜0.05）；兩組之間白蛋白水平無明顯差異（P＞0.05）（表2）。iNPH 患者腦室腹腔分流術(shù)后6 個月（術(shù)后組）腦脊液中NFL、Aβ42、P-tau、白蛋白水平較術(shù)前（術(shù)前組）增加，對應(yīng)比值為（0.72，0.62,0.47,0.48，P＜0.05），而AQP1、T-tau 水平較術(shù)前（術(shù)前組）下降，對應(yīng)比值為（2.01，1.15，P＜0.05）（表3）。

表2 健康老年人及患者術(shù)前腦脊液生物標(biāo)志物對比[M(Q1～Q3)]Tab 2 Comparison of CSF biomarkers in HI and iNPH preoperative patients[M(Q1～Q3)]

表3 患者術(shù)前及術(shù)后6 個月腦脊液生物標(biāo)志物對比[M(Q1～Q3)]Tab 3 Comparison of CSF biomarkers between iNPH patients before and 6 months after surgery[M(Q1～Q3)]

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)在iNPH 和阿爾茨海默病（AD）患者的CSF 中神經(jīng)絲輕鏈蛋白（NFL）的水平升高而淀粉樣蛋白-β42（Aβ42）水平降低[9-13]。然而，這些CSF 生物標(biāo)志物的診斷和預(yù)測價值在很大程度上仍具有不確定性。NFL 反映大的有髓軸突的退化[14]，Aβ42與AD 病理學(xué)和斑塊存在密切相關(guān)；總tau 蛋白（Ttau）和磷酸化tau 蛋白（P-tau），分別反映腦皮質(zhì)軸突變性和纏結(jié)形成[15]；水通道蛋白1（AQP1）位于脈絡(luò)叢室管膜細(xì)胞的頂端，具有水通道的功能[16-17]。

許多研究已經(jīng)明確了Aβ42 在iNPH 患者腦脊液中減少[9,18]，并且討論了iNPH 是否可以通過Aβ42在腦細(xì)胞外積聚導(dǎo)致AD 的病理學(xué)原理。iNPH 患者CSF 中Aβ42 減少的原因，可能是由于腦室周圍區(qū)域的腦代謝降低，正如PET 和MRI 研究所示[19]。Aβ42 和tau 蛋白水平降低的另一種可能解釋是，由于iNPH 患者中CSF 動態(tài)逆流引起細(xì)胞外液向腦室流量減少，從而導(dǎo)致細(xì)胞外液清除率降低。筆者認(rèn)為腦室周圍區(qū)域腦代謝降低繼發(fā)于CSF 的動力學(xué)改變。

本研究發(fā)現(xiàn)iNPH 中的T-tau 和P-tau 濃度低于健康老年人。有文獻(xiàn)報道，iNPH 患者的T-tau 水平差異較大，包括降低[9,18]，升高[20]，正常[11,21]；P-tau 降低[9]或不變[20-21]。筆者認(rèn)為iNPH 病理生理學(xué)特點(diǎn)為沒有主要的皮質(zhì)變性。已有研究證實[9,11,13]NFL 升高表明皮層下腦室周圍軸突的損傷，因此是iNPH 病理生理學(xué)的一個特征。

研究中健康老年人與iNPH 患者之間未發(fā)現(xiàn)反映血腦屏障（BBB）功能和中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥過程的生物標(biāo)志物存在任何差異，排除了稀釋效應(yīng)導(dǎo)致淀粉樣蛋白β42 和tau 蛋白的降低。相對不變的蛋白質(zhì)含量表明建立了新的CSF 動態(tài)平衡或者通過相當(dāng)減少蛛網(wǎng)膜下腔中CSF 來抵消腦室容量的增加，從而保持CSF 的總量相對恒定[22]。此外，iNPH 患者腦脊液中蛋白濃度的變化不明顯[21]，腦室大小與腦脊液分子之間也沒有相關(guān)性[11]。腦室腹腔分流術(shù)后淀粉樣蛋白β42 和P-tau 增加支持這些代謝物的改變在病理生理學(xué)上相關(guān)。

AQP1 由脈絡(luò)叢的室管膜細(xì)胞選擇性表達(dá)，并且作為水通道參與CSF 分泌。已在健康受試者的腦脊液中發(fā)現(xiàn)AQP1，并且發(fā)現(xiàn)在患有細(xì)菌性腦膜炎的患者中AQP1 水平更高[17]。最近研究表明，腦室內(nèi)皮細(xì)胞、脈絡(luò)叢細(xì)胞，可釋放含有信號傳導(dǎo)和細(xì)胞內(nèi)蛋白的囊泡到腦脊液中[23-24]。與對照組相比，本研究結(jié)果顯示iNPH 患者腦脊液中AQP1 水平升高，這可能是這些患者脈絡(luò)叢生理功能異常引起。目前尚沒有關(guān)于腦積水患者或動物模型CSF 中AQP1水平的報道；對iNPH 的腦脊液中AQP1 的表達(dá)及意義需進(jìn)一步研究。

腦室腹腔分流術(shù)為腦室系統(tǒng)的CSF 創(chuàng)造了一條新的循環(huán)途徑。更重要的是其阻力較低，降低了腦室周圍白質(zhì)的應(yīng)力。并使細(xì)胞外液得以正常進(jìn)入腦室內(nèi)，以及使細(xì)胞外液動力學(xué)的正常化。腦室腹腔分流術(shù)后Aβ42 和tau 蛋白水平相應(yīng)比例增加可能反映了腦室周圍組織代謝正常化。

iNPH 患者術(shù)前和術(shù)后CSF 之間沒有發(fā)現(xiàn)有關(guān)炎癥標(biāo)志物的變化，表明淀粉樣蛋白和其他物質(zhì)的變化可能與一般的機(jī)械因素?zé)o關(guān)。手術(shù)后tau 蛋白略有改變，P-tau 升高，T-tau 降低，表明皮質(zhì)神經(jīng)元無明顯損傷。但是不能排除tau 蛋白水平與個體嚴(yán)重程度之間的相關(guān)性。之前對術(shù)后CSF 的研究發(fā)現(xiàn)T-tau 減少和白蛋白比增加[11]，可能是由于腦代謝和腦血流量的增加所致。

根據(jù)本研究，iNPH 患者CSF 生物標(biāo)志物的特征是Aβ42 和tau 蛋白的水平降低，結(jié)合NFL 和AQP1升高，并且沒有炎癥或血腦屏障損傷的跡象[9,11,13,18,20-21]。然而，如果在臨床中作為常規(guī)生物標(biāo)志物，必須與其他鑒別診斷例如AD 進(jìn)行比較。將Aβ42，T-tau和P-tau 與NFL 結(jié)合起來有利于進(jìn)行鑒別診斷。本研究結(jié)果不支持使用炎癥標(biāo)記物或血腦屏障標(biāo)記物進(jìn)行iNPH 診斷。上述方法須進(jìn)一步在前瞻性研究中進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的分析驗證。

iNPH 可引起腦室周圍腦代謝水平降低和軸突變性，但沒有主要的皮質(zhì)損傷。當(dāng)滿足臨床和影像學(xué)標(biāo)準(zhǔn)時，測定CSF 生物標(biāo)志物有助于iNPH 的診斷，具有較高靈敏度。盡管CSF 生物標(biāo)志物無法預(yù)測腦室腹腔分流術(shù)后的結(jié)果，但這些CSF 標(biāo)志物與iNPH 的當(dāng)前診斷標(biāo)準(zhǔn)之間密切相關(guān)。對CSF 生物標(biāo)志物的進(jìn)一步研究，有助于了解iNPH 的病理生理學(xué)特征，以及腦室腹腔分流系統(tǒng)對CSF 循環(huán)的影響。