張倩倩，袁寶玉，謝春明

肌萎縮側索硬化(ALS)又稱盧伽雷氏病，常以肢體和球部起病，主要影響大腦皮質錐體細胞和腦干、脊髓中的運動神經元，引起進行性的肌無力、肌萎縮、球麻痹，導致患者全身肌肉癱瘓、吸入性肺炎、誤咽和死亡[1-2]。約10%為家族性ALS(fALS)，而大多數ALS病例是散發(fā)性ALS(sALS)[3]。高達50%的ALS患者會出現認知障礙，而約13%的患者伴有額顳葉癡呆[4]，為家庭和社會帶來沉重的負擔。目前ALS的診斷主要依靠臨床表現或神經電生理發(fā)現廣泛上下運動神經元損害的證據，但本病表型存在較大異質性，患者發(fā)病至診斷之間會有1年左右的延遲[5]。由于生物標志物具備高度的敏感性和特異性，有助于縮短ALS診斷延遲及監(jiān)測疾病進展、觀察療效、促進藥物研發(fā)等，近年來國內外對ALS生物標志物進行了深入探究并取得了一定的進展。本文主要對神經生化、神經電生理及神經影像生物標志物與ALS診斷、監(jiān)測及預后等方面的關聯研究進行綜述，闡明ALS生物標志物在臨床上潛在的重要作用并探討后續(xù)的研究方向。

1 神經生化

1.1 血液和CSF ALS確切的發(fā)病機制不明，目前認為多種機制可能參與ALS的發(fā)生發(fā)展，如代謝紊亂、氧化應激、RNA加工失調和軸突運輸異常等，并在血液和CSF中發(fā)現眾多潛在的相關生物標志物。

1.1.1 血清肌酸激酶(CK) CK與細胞內能量運轉、肌肉收縮直接相關。研究發(fā)現，23%～70%的ALS患者血清CK水平輕至中度升高，高水平的CK與ALS患者下運動神經元損傷和肌肉去神經支配的嚴重程度有關[6]，而肢體發(fā)病的ALS患者CK水平顯著高于延髓發(fā)病者[7]。此外，CK水平還存在性別差異，研究發(fā)現男性ALS患者的CK水平顯著高于女性[8]?？v向研究顯示，ALS患者的CK水平與存活時間負相關，高水平CK的ALS患者死亡風險增加88%[9]。但也有研究指出CK水平的升高與ALS患者的病情進展速度及病情嚴重程度并不平行[10]。

總之，目前的研究一致認為ALS中可存在CK水平輕度到中度的升高，這有助于臨床上早期識別ALS，避免被誤診為肌肉病造成不必要的檢查和延誤治療時機[10]。

1.1.2 尿酸 尿酸是嘌呤代謝的主要終產物。血清尿酸可清除超氧化物，防止超氧化物與NO反應形成強氧化劑過氧亞硝酸鹽，而高濃度尿酸可延緩神經變性疾病的發(fā)展[11]。與健康對照組相比，ALS患者的血清尿酸水平明顯降低并與疾病進展速度負相關，與生存時間正相關[12]。更為重要的是，回歸分析表明血清尿酸與ALS早期的疾病進展率ΔFS[ΔFS=(48-檢查時ALS功能評分量表得分)/癥狀發(fā)作與檢查時間之間的持續(xù)時間]存在顯著正相關，但與ALS晚期缺乏相關性，提示尿酸水平可作為ALS患者早期進展的生物標志物[12]。Meta分析表明, ALS患者的血清尿酸水平明顯降低，血清尿酸水平與ALS患者死亡風險呈負相關[13]。與此不同的是，最近的一項研究雖然發(fā)現ALS組尿酸水平較健康對照組顯著減低，但卻未發(fā)現血清尿酸與疾病嚴重程度和進展速度的關聯性[14]。

由此可見，尿酸是ALS的保護因素并降低ALS死亡風險，這有助于臨床醫(yī)師對ALS患者病程中出現尿酸水平異常波動的理解。但尿酸水平是否可以作為臨床監(jiān)測ALS進展的生物標志物，能否用于臨床評估疾病進展速度，是否具有種群特異性仍存在爭議，需要更多的研究去驗證。

1.1.3 微小核糖核酸(miRNA) miRNA是一種非編碼RNA分子。血液中miRNA十分穩(wěn)定，具有高度組織特異性、可量化、易于提取和分析等特點，因此具有成為生物標志物的潛力[15]。Takahashi等[16]發(fā)現，sALS多種血漿miRNA的表達顯著下調，sALS患者血漿總RNA水平與疾病的病程呈負相關，let-7f-5p的表達水平與修訂版ALS功能評分量表(ALSFRS-R)的球麻痹分值呈負相關。Chen等[17]對83例sALS患者，24例帕金森病患者和61名健康對照者進行了11種白細胞miRNA表達的檢測后發(fā)現，sALS組中只有hsa-miR-183水平顯著低于帕金森病組和健康對照組，hsa-miR-183可能是sALS的特有生物標志物。此外，與健康對照相比，ALS血清miRNA-206和miRNA-143-3p的表達明顯增加而miRNA-374b-5p的表達明顯降低，且與是否接受利魯唑治療無關。血液中miRNA性質穩(wěn)定，特異性高，表明miRNA具有作為sALS生物標志物的潛力，有助于臨床醫(yī)師對ALS臨床診斷、鑒別診斷和預后判斷[18]。

1.1.4 神經絲(Nf) Nf是軸突骨架的重要組成部分，由3個亞基組成：神經絲輕鏈 (NfL)、神經絲中鏈、神經絲重鏈 (NfH)。研究發(fā)現，CSF、血清或血漿NfL不僅對ALS診斷具有較高的敏感性和特異性，且可量化癥狀前ALS的進展[19-20]，而CSF pNfH對ALS檢測的特異性高達88.2%，是潛在的ALS診斷生物標志物[21-22]。研究顯示，無論是CSF還是血液的pNfH和NfL水平均可用于預測ALS存活率和監(jiān)測疾病進展，其中CSF pNfH對ALS診斷的準確率最高[23]。

雖然諸多可能的生物標志物研究仍在進行，但目前認為Nf是最有希望的生物標志物，無論是CSF還是血液的NfL、pNfH對ALS臨床的診斷、疾病監(jiān)測、預后判斷均具有高敏感性與特異性，在未來臨床應用中潛力巨大。

1.2 尿液

1.2.1 神經營養(yǎng)因子受體p75細胞外結構域(p75ECD) 神經營養(yǎng)因子受體p75是神經營養(yǎng)因子的2種受體之一，可介導疾病或創(chuàng)傷后神經元凋亡。與健康對照相比，ALS患者尿p75ECD水平隨著疾病的快速進展和運動功能的下降而明顯升高，但慢性進展患者中的p75ECD水平則相對恒定，提示尿p75ECD可以作為判斷ALS快速進展的潛在生物標志物[24-25]。Jia等[26]研究表明，臨床分期越靠后，尿p75ECD水平越高，而快速進展性ALS患者的尿p75ECD水平明顯高于緩慢進展者，表明尿p75ECD水平可作為臨床疑似ALS患者的附加診斷依據，并可用于評估ALS嚴重程度。

1.2.2 8-羥基-2′-脫氧鳥苷(8OH2′dG) 8OH2′dG是DNA受氧化應激損傷的標志物。先前的研究[27]發(fā)現，ALS 患者血清中8OH2′dG水平明顯高于健康受試者并與ALSFRS呈負相關。在尿液中也有同樣的發(fā)現，與健康對照相比，ALS患者的尿8OH2′dG水平升高并與ALSFRS-R評分呈負相關，尿8OH2′dG具有作為ALS預后生物標志物的潛力[28]。

尿液檢查取材方便、無創(chuàng)，易于在臨床推廣。尿p75ECD和8OH2′dG可作為臨床ALS疾病進展監(jiān)測和評估嚴重程度的重要參考指標，有助于指導臨床治療和藥物研發(fā)中觀察藥物療效。

2 神經電生理學

EMG在ALS診斷中具有重要作用，利用針極EMG可發(fā)現活動性失神經(纖顫、正銳波和束顫電位)和慢性神經再生的證據[29-30]。EMG中的運動單位數目估計可作為檢測ALS病情變化的電生理標志物[31]，但其操作不方便，耗時較長，近年來逐漸被運動單位數目指數(MUNIX)取代。Neuwirth等[32]在為期3個月的EMG測量中發(fā)現，ALS患者的MUNIX平均每月損失為5.0%，且變化幅度明顯強于CMAP，表明MUNIX對發(fā)現運動神經元的丟失具有更高的敏感性，并且可作為監(jiān)測ALS發(fā)展的可靠指標。同時，MUNIX還被證實是評估ALS患者顱內段神經功能的有效指標[33]。另一個受關注的是神經生理指數(NI)，NI可綜合反映周圍神經近端和遠端的功能，計算式為NI=(CMAP波幅/遠端運動潛伏期) × F波出現率，研究[34]顯示，正中神經NI和尺神經NI與ΔFS均呈負相關，NI記錄的下降速度比常規(guī)的疾病進展臨床指標更敏感，可用于ALS預后的評估。Escorcio-Bezerra等[35]發(fā)現平均MUNIX和NI在慢性進展型ALS患者早期即可有顯著下降，NI和MUNIX異常可以做為ALS早期評估手段。除此之外，電阻抗成像(EIM)通過測量局部組織阻抗提供肌肉健康的定量數據，被認為是ALS進展的生物標志物，而100 kHz可以作為測量ALS EIM相位值的最佳頻率[36]。Shellikeri等[37]發(fā)現,與健康對照相比，ALS患者的舌肌相位值小，電阻大，可用來區(qū)分ALS與健康對照，舌肌EIM可作為ALS潛在生物標志物。

中國ALS診斷和治療指南指出，當臨床考慮為ALS時需要進行神經電生理檢查，以確認臨床受累區(qū)域為下運動神經元病變，并發(fā)現在臨床未受累區(qū)域也存在下運動神經元病變，同時排除其他疾病[38]。神經電生理檢查是臨床體檢的延伸，對于臨床早期識別ALS患者及監(jiān)測疾病發(fā)展具有高敏感性和特異性，臨床醫(yī)師應加以重視并熟練掌握。

3 神經影像

隨著神經影像的飛速發(fā)展，尤其是PET、MRI等多模態(tài)影像的應用極大的拓展了對ALS生物標志物的探索。一項最近的DTI研究顯示，與健康對照相比，ALS患者表現為皮質脊髓束(CST)和胼胝體的徑向擴散率(RD)、平均擴散率(MD)的增加和分數各向異性(FA)的減少。其中左側CST的FA值越高，ALSFRS-R評分越高，而RD值與ALSFRS-R評分呈明顯負相關，提示RD和FA均可作為疾病嚴重程度評估的影像生物標志物，而CST可能是ALS受影響最大的腦白質纖維[39]。靜息態(tài)功能性MRI(rs-fMRI)可通過血流和血氧水平依賴性對比的技術檢測早期腦功能活動的細微改變。最近Bueno等[40]通過rs-fMRI對比了20例ALS患者和11名健康對照者的分數低頻振幅(fALFF)和局部一致性(ReHo)，結果顯示ALS患者局部腦區(qū)的fALFF和ReHo值較健康對照者顯著降低且與疾病持續(xù)時間負相關，是ALS嚴重程度和進展的潛在影像生物標志物。近年來高場強MRI也成為探索ALS神經影像生物標志物的重要工具。Cosottini等[41]通過使用7 T MRI對22例ALS患者和14名健康受試者的運動皮質掃描顯示，ALS患者初級運動皮質深層厚度減少并伴有信號降低，可能是ALS患者上運動神經元損傷的標志。

肌肉超聲可檢測肌肉的厚度和回聲變化，提供肌肉去神經支配的補充證據。有報道指出肌肉超聲檢測肌束震顫比EMG更為敏感[42]，并在ALS患者中檢測出顯著的肌肉厚度下降和回聲強度的增加[43]。其中，拇短展肌的肌肉厚度和回聲強度的聯合是ALS診斷和進展監(jiān)測的可靠生物標志物[44]。

此外，通過使用18F-2-氟代脫氧葡萄糖(18F-FDG) PET還發(fā)現ALS在前額皮質和前運動皮質的代謝減退及小腦、腦干上部和顳葉內側皮質的代謝亢進，這表明18F-FDG PET同樣具有早期區(qū)分ALS與健康對照的潛力[45]。

總之，神經影像如MRI早先僅用于ALS的鑒別診斷以除外其他疾病，而如今多模態(tài)MRI的廣泛應用已成為ALS生物標志物重要的探索工具?；谏窠浻跋癜l(fā)現的結構、功能和代謝等的異常不僅可以作為臨床診斷及監(jiān)測ALS進展、評價治療效果的重要參考，也有助于臨床醫(yī)師及時識別病情變化并評估干預的療效。

4 結論

隨著不斷地深入研究，未來會涌現出越來越多的有潛力的ALS生物標志物，雖然目前尚未出現普遍認可的可應用于臨床的ALS生物標志物，但多種技術方法的應用，如蛋白質組學、代謝組學、多重免疫和多模態(tài)影像等，同時聯合多個潛在生物標志物以提高敏感性與特異性將是下一階段研究的重點。除此之外，開發(fā)更多廉價、方便獲取、依從性高的生物標志物，如取材于血液、尿液、唾液等將會降低樣本收集的難度，為深入研究減少阻礙。ALS生物標志物的研究不僅有利于探索ALS的發(fā)病機制，而且有利于臨床診斷和病情監(jiān)測，所以臨床醫(yī)師也應多重視相關的研究進展，以便在臨床工作中更加準確的把握疾病特征，提高診斷的準確性并及時給出有效的干預。