测定血清S100蛋白用于诊断克

实验技术

测定血清S100蛋白用于诊断克－雅病
发布时间 2007/5/25 点击 3153 次

测定血清S100蛋白用于诊断克－雅病：
前瞻性病例对照研究

Diagnosis of Creutzfeldt-Jakob disease by measurement of
S100 protein in serum: prospective case-control study

Markus Otto, Jens Wiltfang, Ekkehard Schütz, Inga Zerr, Anke Otto,
Annette Pfahlberg, Olaf Gefeller. Manfred Uhr. Armin Giese, Thomas Weber,
Hans A Kretzschmar, Sigrid Poser

摘要

目的：分析克－雅病(Creutzfeldt-Jakob disease, CJD)患者及对照组血清中脑特异性S100蛋白浓度。
设计：前瞻性病例对照研究。
研究单位：国家CJD监测站。
研究对象：224例疑为CJD的转诊患者及35例无痴呆的对照病例。
主要结果测定：CJD患者、其他疾病引起的痴呆患者及对照组血清S100浓度。
结果：224例疑为CJD的患者中，65例经病理证实确诊；6例有基因突变而肯定诊断；43例很可能患CJD；36例可能患CJD；74例患有其他疾病。108例为肯定或很可能CJD患者，其血清S100浓度中位数为 395 pg/ml (SD 387 pg/ml)。这明显高于患其他疾病的74例患者(S100浓度中位数为109pg/ml, SD177pg/ml；P=0.0001)。以213pg/ml为界值，S100测定用于CJD诊断的敏感性为77.8%(95%的可信区间为66.8%～85.2%), 特异性为81.1%(70.3%～89.3%)。在Kaplan-Meier曲线上，不同浓度S100患者的存活时间差异有显著性(P=0.023)。
结论：S100血清浓度测定是一种有价值的工具，在CJD的鉴别诊断中，较测定脑脊液更有价值。尚需更多的研究以确定连续测定是否有助于提高此病的诊断准确性。

引言

CJD是一种中枢神经系统进行性致死性疾病，是可传播性海绵状脑病¹。CJD的发病率为0漀???鎬?.5～1个新病例/百万人群²。临床上，CJD特征为迅速的进行性痴呆，发病1年内死亡率达90％以上¹。只有用神经病理或免?????溜蜀??? ?????疫化学方法，在人脑组织中证实有朊蛋白(prion protein)病理异构体才能确诊³。尸检时，于扁桃体组织亦证实此病理异构体，但这并未用于死前CJD的确诊⁴。通常，根据临床及脑电描记所见作出诊断^5，6。确诊有赖于脑脊液生化分析证实有：神经原特异性烯醇式酶(enolase)^7，8,S100蛋白^7，9,tau 蛋白¹⁰及14－3－3蛋白^11-13。然而，因方法学原因，检测血清中上述蛋白一般对诊断无用，例如S100及14－3－3蛋白的检测界限值，以及与非脑特异性异构体有交叉反应的问题。因不能简便地、重复地证实这些生物学标志物，故阻碍了在生前对其临床诊断作出生物学确认。
我们在临床上采用免疫发光法检测血清中脑特异性S100b蛋白(LIA-mat Sangtec 100, Bromma, 瑞典)。该法检测的界限值：血清中是20pg/ml(早期测定的界限值是0.5pg/ml)。S100是酸性钙结合蛋白，为两个亚基α、β（分子量分别为 10.4kD 及10.5kD）的同或异二聚体。在脑组织，S100 主要见于胶质细胞^14，15。已有报道，于重型¹⁶及轻微头部外伤后¹⁷，血清及脑脊液中S100升高。在这些病例，S100浓度迅速降低，这是由于该蛋白由肾排出；S100的估计生物半衰期为2小时¹⁸。最初认为，S100是急性疾病脑破坏的一种标志，但现在认为是激活星形细胞的标志，可见于CJD的各个时期³。作者观察了测定血清S100浓度在CJD鉴别诊断中的价值。

研究对象及方法

自1993年6月始，在德国的所有CJD可疑病例都被报到位于Gttingen的Georg August 大学神经科CJD监测站。报到该站的每一病例均由一名研究医生按标准化的方案作检查；同时检查一名无痴呆的对照病例¹⁹。所有对照病例均在年龄及性别上与可疑CJD患者相匹配。从某些对照者获得血清样本。
1993年6月至1995年12月间，研究组成员发现了300例可疑为CJD的病例。224例留取血清样本；本文只包括这些病例。也分析了最初见到的35例对照病例血样。
所有可疑CJD病例分为肯定CJD、很可能CJD、可能CJD或根据其他医疗机构描述的临床诊断标准而诊为其他疾病^5，20。每一患者均行头颅CT或MRI，或二者均做，以除外作为病因的缺血性卒中、出血或占位病变。
若患者病程为2年以内，且痴呆为迅速进展，脑电图(EEG)上有周期性尖慢波综合者，则归为很可能CJD。他们还必须有下列任何两项症状：肌阵挛、视觉或小脑症状，或两者均有；锥体系或锥体外系体征，或两者均有；或无动性缄默症。把符合很可能CJD标准而EEG上无异常所见的患者分类为可能CJD。不符合很可能或可能CJD诊断标准者，归类为患其他疾病。把脑组织免疫组化确认有朊蛋白病理性异构体的患者归为肯定CJD。

样本收集及分析

血样由一研究医师收集，24小时内贮存于-80℃。
116例检测基因突变的患者中，6例检出有朊蛋白基因突变²¹。224例患者中，至1997年5月1日，死亡151例。依标准化方案对83例行神经病理检查。
用免疫发光试剂盒测定血清S100蛋白浓度。此方法所测的是S100蛋白的β亚单位。S100浓度280 pg/ml的批内变异系数为5.5%,批间变异系数为10.1%。所有样本测定2次，将其均值漀???鎬?用作进一步运算。变异系数采用10％。低于20 pg/ml的浓度被报告为0 pg/ml。

统计分析
按标准计算试验的有效性，包括敏感性、特异性、95％可信区间预测值²²。区分血清S100浓度高低的最佳截点是选择最大的Youden指数²³。计算应变量值控制的特征性曲线，以显示S100蛋白不同浓度截点的敏感性及特异性差异，按连续变量进行测定²⁴。
应用非参数等级检验，比较所研究人群不同组间的S100浓度(两组间比较：Wilcoxon 等级检验及Mann-Whitney U 检验；配对组比较：用Wilcoxon 等级检验；肯定或很可能CJD、可能CJD和有其他疾病3组间比较，用Kruskai-Wallis 检验)。此外，计算Kaplan-Meier 曲线以确定3组间存活时间概率(按血清S100浓度分为3组：<300 pg/ml，300～600 pg/ml，>600 pg/ml)。采用对数等级检验统计并评价预测存活时间曲线间差异。

结果

测定224例疑为CJD患者及35例无痴呆对照病例的血清S100浓度。224例最终诊断：65例经神经病理检查证实为肯定CJD，另6例有遗传突变也归为肯定CJD；43例为很可能CJD；36例为可能CJD；74例为有其他疾病。根据最近的临床资料(包括神经病理检查结果)，将患者分成不同组别。患者的临床诊断及其最终分组的分布情况见表1。归为其他疾病组的最终诊断是根据尸检或医院的随诊结果。CJD患者及对照组的年龄及性别分布见表2。
在有遗传基础的CJD病例中，2例有致死性家族性失眠者伴D178N突变，1例有Gerstmann-Straussler-Scheinker病(GSS病)伴P102L突变，2例伴V210I突变，1例伴插入突变(9^*24)。患致死性家族性失眠症及GSS病患者在临床上均归为可能CJD。最初，有V201I 突变的患者归为很可能CJD，有插入突变的患者分组为患其他疾病。
进一步分析时，将那些被分组为肯定及很可能CJD的病例并为一组，因为几乎所有很可能CJD的病例均在尸检时肯定诊断。入组研究时的患者症状见表3。
归入肯定或很可能CJD合并组患者血清S100浓度范围在90～2016 pg/ml(中位数为395 pg/ml)(图1)。肯定CJD、很可能CJD、可能CJD、其他疾病的病例组，其血清S100范围依次为120～2 016 pg/ml(中位数为439 pg/ml)、95～1199 pg/ml(中位数为347 pg/ml)、<20～742pg/ml(中位数为118 pg/ml)、<20～1198 pg/ml(中位数为97 pg/ml)。表4列出了归为其他疾病组患者的详细情况。表5示无痴呆对照组的诊断及S100浓度。
肯定及很可能CJD合并组、可能CJD组及其他疾病组间S100浓度差异有显著性(P=0.0001)。肯定及很可能CJD合并组与对照组间配对比较，差异亦有显著性(P=0.0001)。可能CJD组与其他疾病组间S100浓度差异无显著性(P=0.1)。肯定及很可能CJD合并组与其他疾病组间差异有极显著性(P=0.0001)。肯定CJD与很可能CJD组间比较，

表1 224例疑为CJD的患者经最初及最终诊断的病例分布情况(病例数)

漀???鎬? ?????溜蜀??? ?????

最初诊断	最终诊断
最初诊断	肯定CJD	很可能CJD	可能CJD	其他疾病
很可能CJD(n=92)	48^*	42	0	2
可能CJD(n=92)	20^**	0	36	6
其他疾病(n=70)	3^△	1	0	66

注：*包括2例有其他疾病遗传基础者 **包括3例有其他疾病遗传基础者 △ 包括1例其疾病有遗传基础者

表2 224例疑为CJD患者及35例无痴呆对照组的年龄及性别分布

分组	性别		年龄中位数 (范围)(岁)
分组	男	女	年龄中位数 (范围)(岁)
CJD
肯定	19	46	67 (31～87)
很可能	14	29	65 (31～81)
可能	16	20	68.5(51～90)
其他疾病	19	55	62.5(25～84)
遗传原因	3	3	56 (34～69)
无痴呆对照组	11	24	67 (46～81)

差异无显著性(P=0.1)。各组间的性别差异无显著性。
以213 pg/ml为截点(Youden 指数0.59)，则其特异性及敏感性最佳。应变量控制的特异性曲线见图2。肯定及很可能CJD合并组和其他疾病组用于计算敏感性及特异性。以213 pg/ml为截点，其敏感性为77.8%(95%可信区间为68.8%～85.2%)，特异性为81.1%(95%可信区间为70.3%～89.3%)。阳性预测值为85.7%(77.2%～92%)，阴性预测值为71.4%(60.5%～80.8%)。将同样截点应用于对照组，则其特异性为85.9%(69%～94.6%)。
表3 224例疑为CJD患者入组研究漀???鎬?时的临床及EEG
所见(数值为病例数，括号内为百分率)

7(9)

症状	肯定或很可能 CJD(n=108)	可能CJD (n=36)	其他疾病 (n=74)
2年内快速进	101(94)	36(100)	32(43)
行性痴呆
EEG有周期性尖	89(82)	0	2(3)
慢波综合
肌阵挛	93(86)	26(72)	26(35)
视觉或小脑症状或	90(83)	34(86)	31(42)
二者均有
锥体系或锥体外系	72(67)	32(89)	38(51)
体征或二者均有
无动性缄默症	62(57)	12(33)

图1 按照最终诊断的各组患者血清S100蛋白浓度
图中显示10%，25%，75%及90%的百分位数。*为脑膜脑炎；+为肌萎缩侧索硬化

表4 其他疾病组S100血清浓度中位数(n=74)
(括号内病例数为神经病理证实者)

漀???鎬?

诊断	病例数	中位数(范围) (pg/ml)
老年性痴呆	16(5)	100.5(0～465)
帕金森病	11	91(24～248)
多灶脑梗塞痴呆	8(2)	393(0～393)
进行性痴呆	5	529(63～592)
肌萎缩侧索硬化	4(3)	179(0～179)
慢性脑病	3	47(58～105)
缺氧性脑损伤	3(1)	249(40～289)
脑膜脑炎	2(1)	(504～1198)
多发性硬化	2(1)	(142～372)
皮克病	2	(20～115)
急性出血性脑灰质炎	2	(53～360)
癫痫	2	(29～ 36)
抑郁症	2	(64～112)
桥脑中央髓鞘溶解	1	57
硬膜下血肿	1	84
精神病	1	0
脊髓小脑共济失调	1	28
创伤后脑损伤	1	130
脑淀粉样血?????溜蜀??? ?????管病	1	106
甲状旁腺功能亢进症	1	142
中毒	1	209
亨廷顿舞蹈病	1	59
B细胞淋巴瘤	1	207
淋巴瘤性甲状腺肿	1	0
副肿瘤综合征	1	167

表5 无痴呆对照组患者的S100血清浓度及最终诊断(n=35)

24.?????溜蜀??? ?????5(0～318)

诊断	病例数	S100浓度(范围)(pg/ml)
短暂性脑缺血发作	6	96．5（0～188）
腰痛	6
抑郁症	4	72 (0～178)
脑瘤	4	170.5(73～240)
多神经病	4	47.5(0～108)
不明原因	2	(0～124)
螺旋体病	1	58
帕金森病	1	125
颅内出血	1	101
肺水肿	1	146
精神病	1	78
肌萎缩侧索硬化	1	657
格林-巴利综合征	1	187
结肠癌	1	155
脊柱骨折	1	316

17例最初诊断为可能CJD，而后来经神经病理检查证实为CJD患者中，14例S100浓度>213 pg/ml。另两例最初诊断为其他疾病，后确诊为很可能或肯定CJD患者，其S100也>213 pg/ml。按不同血清S100浓度标点的Kaplan-Meier存活时间曲线间差异有显著性(图3)(P=0.023)。致死性家族性失眠症患者的S100浓度为<20 pg/ml及22 pg/ml。插入突变患者的S100血清浓度为178 pg/ml。GSS病患者的血清浓度为1434 pg/ml。2例V201I突变患者血清浓度分别为296 pg/ml和757 pg/ml。

讨论

我们发现，在CJD患者血清中的生物学标志物——S100蛋白浓度升高。以前，CJD的诊断很困难，这是因为未发现血清中特异性生物学标志物。以213 pg/ml为截点时，我们得到其诊断特异性为

图2 血清S100蛋白浓度不同截点的应变量特征曲线

图3 S100蛋白不同血清浓度的Kaplan-Meier存活时间曲线
(P=0.023)

81.1%,敏感性为77.8%。肯定或很可能CJD患者S100血清浓度显著不同于其他病例。
此试验的主要用途在于致痴呆疾病的鉴别诊断。在急性及亚急性神经疾病，如卒中、蛛网膜下出血(SAH)及缺氧，可见血清S100蛋白浓度升高^16，17；然而，可用脑CT或MRI排除这些疾病。我们发现，1例多发性硬化及2例亚急性脑膜脑炎患者S100浓度升高(表4)。这些疾病可用MRI或腰穿与CJD相鉴别。在17例起初诊断为可能CJD，经神经病理检查后再分组为肯定CJD患者中，14例S100浓度升高。最初归为其他疾病后再分为肯定或可能CJD的3例患者中，2例S100浓度升高。至少在更特异性试验问世之前，血清中S100蛋白测定可能有助于CJD的早期诊断。将S100浓度为213 pg/ml的截点用于无痴呆对照组时，其特异性是可以接受的。然而，该检测必须在较大样本无痴呆患者中进行评价。
血清S100浓度测定用于诊断CJD的敏感性及特异性不同于脑脊液测定^8，9，11。在一较小样本CJD漀???鎬?患者研究中，测定脑脊液14－3－3蛋白免疫?????溜蜀??? ?????印迹试验的敏感性为98％，特异性为99％²⁵。然而，其他研究报道此试验假阳性较高^13，26。单次测定血清S100蛋白不能替代脑脊液测定，但间隔几天的重复测定可提高诊断准确性。脑脊液结合血清测定是否更有价值，尚待进一步观察。
Kaplan-Meier曲线显示，血清S100浓度不同，其相应患者存活时间的差异有显著性。这些差异支持这样一种假设：血清S100浓度随病程延长而增高，定量测定可提供有关疾病进展的信息。连续测定结果可能为此提供证据。对于我们的发现，另一种解释是，S100升高患者的其疾病进展可能较快。

关键提示
CJD是一种罕见的致死性神经变性疾病。根据临床及神经病理检查可作出诊断。
尚无用于生前诊断的血清学试验。
本研究发现，CJD患者血清S100蛋白浓度升高。
在致痴呆疾病的鉴别诊断中，用S100确定CJD诊断的敏感性及特异性分别为77.8%及81.1%。
连续测定S100浓度有助于提高诊断准确性。

对CJD来说，血清试验优于脑脊液分析。因为S100的生物半衰期短(2小时)¹⁸，在蛛网膜下出血患者及心外科手术的循环暂停期²⁷，升高的血清S100 浓度很快降低，但在CJD病程中，因为星形细胞激活而S100浓度不下降。因而，根据暂时性升高的特点，鉴别诊断很容易排除伴血清S100浓度升高的其他急性疾病。此外，因为人及牛S100的高度同源性²⁸，血清检测也可用于无临床症状牛海绵状脑病的诊断。

(张星虎译许贤豪校)

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[来源：来宝网]

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