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脑深部电刺激(DBS)用于治疗运动障碍疾病时存在术后并发症风险,机制不明且缺乏生物标志物。研究人员检测 58 例患者术后血清神经丝轻链(sNfL)和血清胶质纤维酸性蛋白(sGFAP)水平,发现 sGFAP 反应更快,且与术前认知相关,或可评估手术安全性及并发症风险。
在神经科学领域,脑深部电刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)技术为众多运动障碍患者带来了新希望,尤其是帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)、肌张力障碍(dystonia)和特发性震颤(essential tremor,ET)患者。DBS 通过向大脑特定区域发送电刺激,能有效改善患者的运动症状,显著提升他们的生活质量。然而,这项技术并非十全十美。手术存在一定风险,其中延迟性电极周围水肿(peri-lead edema,PLE)和术后认知下降较为棘手。目前,这些并发症的发生机制尚未完全明晰,临床上也缺乏可靠的生物标志物来筛选术后可能出现并发症的患者,这就像在黑暗中摸索,医生难以精准预测并提前干预。
为了打破这一困境,来自德国德累斯顿卡尔?古斯塔夫?卡鲁斯大学医院(University Hospital Carl Gustav Carus Dresden)等机构的研究人员展开了深入研究。他们希望通过探索血清中特定生物标志物的变化规律,找到评估 DBS 手术风险和监测术后恢复情况的有效方法。研究成果发表在《Scientific Reports》上,为该领域带来了新的曙光。
研究人员采用了多种关键技术方法。他们招募了 2018 年 3 月至 2023 年 11 月在德累斯顿大学医院接受 DBS 手术的患者作为样本队列。在手术前后的不同时间点采集患者血清样本,运用特定试剂盒和仪器检测血清神经丝轻链(sNfL,用于反映神经元 - 轴突损伤)和血清胶质纤维酸性蛋白(sGFAP,用于反映胶质细胞损伤)的水平。同时,收集患者的人口统计学数据、临床信息等,并利用统计学方法分析这些数据之间的关联。
下面来看具体的研究结果:
- 血清神经丝轻链(sNfL)的变化:研究涉及 58 例患者,其中 47 例为 PD 患者,11 例为 “非退行性” 疾病(即肌张力障碍或 ET)患者。在 PD 患者中,sNfL 在术后显著升高,术后第一天均值从术前的 18.8 pg/ml(95% CI 16.24 - 21.36)升至 40.92 pg/ml(33.071 - 48.78),术后第二个时间点升至 79.88 pg/ml(68.72 - 91.043) ,之后逐渐下降,术后 3 - 6 个月恢复至术前水平(23.34 pg/ml,19.21 - 27.46)。非退行性疾病患者结果与之相似。这表明 DBS 手术会导致神经元损伤,且 sNfL 的变化趋势在不同疾病患者中具有一致性。
- 血清 GFAP(sGFAP)的变化:sGFAP 的变化与 sNfL 明显不同。在 PD 患者中,仅术后第一个时间点的 sGFAP 值与术前基线差异显著,均值从术前的 136.65 pg/ml(113.51 - 159.78)激增至 540.06 pg/ml(361.5 - 718.62),随后迅速下降,术后 2 - 4 个时间点与术前基线无显著差异。非退行性疾病患者也是术后首次测量值与基线差异显著。这说明 sGFAP 在术后迅速升高,但恢复至基线的速度比 sNfL 快得多。
- 基线值的影响因素:研究发现,sNfL 和 sGFAP 的基线值受年龄和 BMI 影响。在 PD 患者中,基线 log (sNfL) 与 BMI 呈中度负相关,与年龄呈正相关;基线 log (sGFAP) 与年龄相关,但与 BMI 相关性不显著(在非退行性疾病患者中与 BMI 呈显著负相关)。此外,MoCA 评分与基线 log (sNfL) 显著相关,与基线 log (sGFAP) 无显著相关性,且两种蛋白基线值与 PD 特定评估指标及合并症大多无显著相关性。
- 围手术期损伤的相关因素:通过随机森林回归和梯度提升等方法分析发现,年龄、运动和认知症状以及基线 sGFAP 会影响围手术期损伤。例如,认知障碍患者的 log (sGFAP) 变化程度更大,且不同运动表型患者术后 sGFAP 和 sNfL 的变化存在差异,僵直少动型患者术后 sGFAP 升高更明显,混合型患者术后 sNfL 在第三个时间点升高更显著。同时,术后即刻出现并发症的患者,其 log (sGFAP) 变化更高。
综合研究结果和讨论部分,该研究具有重要意义。研究首次前瞻性地测量了 DBS 患者术后 sGFAP 水平,发现 sGFAP 对手术损伤的反应比 sNfL 更快,术后几周就恢复至基线水平,这为评估 DBS 手术的短期安全性提供了重要依据。而且,sGFAP 与术前认知功能相关,术前认知功能越差,术后 sGFAP 升高越明显,提示其可用于筛选手术高风险患者,有助于优化手术决策。虽然该研究存在单中心、部分数据缺失、非退行性疾病患者数量少等局限性,但为后续研究指明了方向,未来需开展多中心研究进一步验证 sGFAP 作为生物标志物在监测 DBS 术后延迟性并发症(如 PLE 和延迟性认知下降)方面的价值。总之,这项研究为深入理解 DBS 手术并发症机制和精准医疗提供了关键线索,有望推动该领域的进一步发展 。