YKL-40與視神經脊髓炎譜系障礙患者神經功能的相關性

李東瑞 何 霞 鄧文靜 滕軍放

鄭州大學第一附屬醫院，河南 鄭州 450052

視神經脊髓炎譜系障礙（neuromyelitis optica spectrum disorder，NMOSD）是中樞神經系統（central nervous system，CNS）的自身免疫性炎癥性脫髓鞘疾病。NMOSD主要累及視神經和脊髓［1-3］，其病變多累及腦干和大腦，反復發作，表現為視神經炎、脊髓炎和某些腦、腦干綜合征。水通道蛋白-4（aquaporin-4，AQP4）是于2004年發現的一種在血管周圍星形膠質細胞的足突上有較高的表達特異性抗體［4-5］，這一里程碑式的發現標志著視神經脊髓炎的新紀元。隨著對視神經脊髓炎病理生理學機制的深入研究，AQP-4對NMOSD早期診斷有較高的敏感性和特異性，同時新的治療策略被提出來［6］。星形膠質細胞對血腦屏障的完整性、神經可塑性和神經遞質調節都很重要，據報道AQP4-IgG 誘導的星形膠質細胞激活可增加促炎因子、趨化因子和其他炎癥和氧化應激介質的產生和分泌［7］。

人軟骨糖蛋白-39（YKL-40）是一種炎癥生物標志物，氨基酸序列與幾丁質酶蛋白家族相關，其氨基酸序列與幾丁質酶家族相關，卻無幾丁質酶活性［8］。YKL-40 可由包括星形膠質細胞在內的多種細胞進行表達和分泌［9］，目前越來越多的證據表明其可能參與急性神經炎性反應［10-11］。研究指出，臨床孤立綜合征（clinical isolated syndrome，CIS）和多發性硬化癥（multiple sclerosis，MS）以及阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、卒中患者的腦脊液YKL40水平升高［12-14］。

本研究目的是探索血清和腦脊液YKL-40 水平及其與AQP-4陽性NMOSD患者的臨床表現、病情程度是否存在相關性。

1 資料與方法

1.1 一般資料搜集鄭州大學第一附屬醫院AQP-4陽性的視神經脊髓炎譜系障礙患者，樣本收集時間2022-01—12，共納入30 例NMOSD 患者及24 例年齡、性別相匹配的非炎性神經系統疾病患者（noninflammatory neurological disorders，ONND），其中亞急性聯合變性14例，抑郁癥7例，焦慮癥3例。對30例NMOSD 患者、24 例ONND 患者和24 例健康對照者（health control，HC）進行初步研究，各組間性別和年齡等方面無統計學差異（P＞0.05）。見表1。本次研究在參考臨床數據與樣本資源庫標準操作規程以及國際生物和環境知識庫學會最佳實踐后，制定樣本收集、儲存的標準化操作規范。本研究經鄭州大學第一附屬醫院醫學倫理委員會審核批準，倫理審查編號：2019-KY-123，并獲得所有研究對象的知情同意，簽署知情同意書。

表1 不同組間人口學和臨床特征比較Table 1 Comparison of demographic and clinical characteristics among different groups

1.2 入組及排除標準

1.2.1 納入標準：①符合NMOSD 診斷標準［3］，且AQP-4檢測陽性；②年齡＞18歲；③均為首次發作。1.2.2 排除標準：①拒絕參與研究者；②有腎臟病史及傳染病、代謝性疾病、血管疾病或癌癥者；③髓鞘少突膠質細胞糖蛋白（myelin oligodendrocyte glycoprotein，MOG）抗體或其他抗體陽性者；④合并可能影響YKL-40水平的疾病者。

1.3 數據收集和分組詳細記錄每份病例的臨床資料，包括年齡、性別、臨床癥狀和實驗室指標等。由兩名神經內科醫師對NMOSD 組患者采用神經功能狀況評估量表（expanded disability status scale，EDSS）評估。

1.4 YKL-40 測定入組患者標本的取樣時間在發病7 d 內及任何免疫抑制治療前。所有合格樣本保存在—80 ℃冰箱內，最后利用酶聯免疫吸附試驗盒（英國Abcam公司）測定YKL-40水平。

1.5 統計學分析采用SPSS 26.0 軟件對所有數據進行統計學分析，使用GraphPad Prism 9.0 制圖。符合正態分布的計量資料以均值±標準差（±s）表示，服從正態分布采用兩樣本獨立t檢驗；定性資料的比較采用卡方檢驗；非正態分布資料的相關性分析采用Spearman 的秩相關。P＜0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組血清和腦脊液YKL-40水平比較NMOSD組腦脊液YKL-40 水平［（314.3±42.9）μg/L］明顯高于ONND 組［（127.2±19.9）μg/L］，P＜0.000 1；NMOSD 組血清YKL-40 水平［（37±6.6）μg/L］與HC組血清［（36.5±5.7）μg/L］比較差異無統計學意義（P=0.750 5）。見圖1。

圖1 A：NMOSD 組患者和ONND 組患者腦脊液YKL-40 水平比較；B：NMOSD組患者和HC組血清YKL-40水平比較Figure 1 A：Comparison of YKL- 40 levels in cerebrospinal fluid between NMOSD group and ONND group；B：Comparison of serum YKL-40 levels between patients in NMOSD group and HC group

2.2 NMOSD患者亞組比較及相關性分析NMOSD患者影像學提示病灶常累及脊髓中央，且急性病灶可被釓強化，出現片狀、不規則形狀。圖2 顯示強化和不強化病灶。MRI 增強病變患者腦脊液YKL-40水平（324.7±43.7）μg/L，明顯高于未出現MRI增強病變患者（290±31.3）μg/L，P=0.041，見圖3A。NMOSD患者入院時EDSS評分與腦脊液YKL-40水平呈正相關（r=0.372，P=0.043，圖3B）。

圖2 MRI 增強病變患者和未出現MRI 增強病變患者影像學表現A：腦橋右份異常信號，考慮炎癥；B：與A 圖同一病人，增強可見輕微環形強化；C：延髓-C3椎體水平可見異常信號，增強未強化；D：脊髓可見異常強化信號Figure 2 Imaging findings of patients with MRI enhanced lesions and patients without MRI enhanced lesions.A：Abnormal signals in the right part of the pontine，considering inflammation；B：In the same patient as in figure A，slight circular enhancement can be seen；C：Abnormal signals can be seen at the level of medulla bulbar- C3 vertebrae，which are enhanced but not strengthened；D：Abnormal intensification is seen in the spinal cord

圖3 A：NMOSD 患者中，MRI 增強病變患者和未出現MRI增強病變患者比較；B：NMOSD 患者腦脊液YKL-40 水平與病情嚴重程度的相關性Figure 3 A：Comparison between patients with MRI enhanced lesions and those without MRI enhanced lesions in NMOSD patients；B：Correlation between cerebrospinal fluid YKL-40 level and severity of NMOSD patients

3 討論

視神經脊髓炎譜系障礙是一種嚴重的中樞神經系統炎癥性疾病，多數累及視神經和脊髓，可導致嚴重的后遺癥，如永久性失明、癱瘓甚至死亡［15］。NMOSD患者可并發嚴重的持續性神經性疼痛，約50%的患者出現劇烈疼痛，嚴重影響其生活質量［16-17］。大多數AQP4-IgG 在外周淋巴組織中產生，因此血清AQP4-IgG 水平遠高于腦脊液。AQP4-IgG 通過激活補體和促進星形膠質細胞膜和血腦屏障（blood brain barrier，BBB）的破壞，導致水轉運功能障礙，從而出現一系列病理生理變化，這可能是導致NMOSD的病理機制［18］。由于NMOSD損傷的部位不同，相應的臨床表現不盡相同，由于該病好發于女性，對于疑似患者應積極行頭顱及脊髓影像學檢查，并進行AQP-4抗體檢測，避免出現漏診及誤診［19］。

神經炎性反應發生時，YKL-40 由激活的星形膠質細胞合成并釋放，作為分泌型糖蛋白參與一系列炎癥反應［20］。在多發性硬化癥患者腦樣本的白質斑塊中的星形膠質細胞和CD68+（小膠質細胞和浸潤性巨噬細胞）以及腦脊液中的CD14+細胞中檢測到YKL-40 的表達［21-22］，這一發現表明神經炎癥過程中糖蛋白在神經膠質細胞相互作用中的潛在作用。與對照組相比，多發性硬化癥患者腦脊液YKL-40水平升高［23］。YKL-40水平與疾病進展、腦損傷程度以及神經元死亡或星形細胞活化的標志物有關［24-25］。CORREALE 等［26］報告了12 例NMO 患者的腦脊液YKL-40水平升高，但其報告未提及患者的人口學和臨床特征。

與健康受試者相比，早發性癡呆前期患者的YKL-40 濃度較高［27］。與主觀認知能力下降的患者相比，輕度認知障礙（mild cognitive impairment，MCI）患者的YKL-40 水平更高［28］。此外，腦脊液YKL-40水平已被證明受ApoE 基因型的顯著影響，ApoE 是AD的最強遺傳風險因素。ApoE ε 4攜帶者的腦脊液YKL-40水平增加，特別是在MCI和AD前期。ApoE ε 4狀態已顯示可調節腦區腦脊液YKL-40 水平和灰質體積之間的相關性［29］，提示YKL-40是中樞神經系統神經退行性疾病發病機制中的重要環節，同時提示該蛋白可能在伴炎癥的神經退行性疾病中作為有前景的生物標志物具有相對價值，反映了神經炎癥和神經退行性變的病理生理學過程，YKL-40更顯著的表達模式可用神經膠質細胞更明顯地參與伴隨神經退行性疾病的病理過程來解釋。本次研究表明，NMOSD 患者的腦脊液YKL-40 水平高于ONND 組患者，在NMOSD 患者中進行亞組分析，MRI 檢查中強化病變患者的腦脊液YKL-40 水平高于MRI 無增強病變患者，表明YKL-40可能參與該病的炎癥發生和發展過程。此外，NMOSD 患者的腦脊液YKL-40 水平與EDSS 評分呈正相關，表明腦脊液YKL-40 水平可反映NMOSD患者病情的嚴重程度。

目前對于NMOSD的治療手段在逐步增加，急性期從糖皮質激素到血漿置換和免疫吸附，以及其他新技術手段，如淋巴細胞單采術和血漿置換相結合。序貫治療即為免疫抑制劑治療，可有效減少神經功能障礙的累積和預防復發［30］。

本研究存在局限性，首先，檢驗的指標單一，僅顯示腦脊液YKL-40 濃度水平與神經功能損害程度的相關性分析，未對YKL-40的相關基因及其他神經炎癥因子的相互驗證和對比分析。其次，未對患者整個病程中的YKL-40進行分析，同時未進一步追蹤其預后情況。本研究是一項單一中心臨床觀察研究，樣本量小，偏倚不可避免，未來需要更多中心，大樣本量檢測，前瞻性且需要長期隨訪的對照試驗。

AQP-4 陽性的NMOSD 是一種涉及星形膠質細胞損傷和炎性因子的自身免疫性疾病，YKL-40可能在炎癥過程及發病機制中發揮重要作用。雖本次研究是一項樣本量較小的臨床觀察，但提供了有關YKL-40 在AQP-4 陽性NMOSD 中的作用的重要證據。YKL-40 在神經系統疾病中的作用需進一步闡明，需深層次研究該類患者YKL-40水平升高的潛在機制。

利益沖突 所有作者聲明互相之間不存在利益沖突

作者貢獻聲明 李東瑞：論文構思撰寫；李東瑞、何霞：數據采集及整理；李東瑞：統計分析；鄧文靜、滕軍放：論文寫作指導