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研究背景帕金森病(Parkinson’s disease,PD)是世界第二大神经系统退行性疾病,发病率仅次于阿尔兹海默病(Alzheimer’s disease,AD),且随着年龄的增长逐年升高。PD临床表现分为运动症状(如运动迟缓、震颤及肌强直等)和非运动症状(嗅觉减退、便秘、睡眠障碍、抑郁及认知功能障碍等)两个方面。目前PD诊断主要依靠临床表现,而不典型的帕金森叠加症,如多系统萎缩、进行性核上性麻痹等早期与原发性帕金森病不易鉴别。在实际工作中,即使严格的执行诊断标准,PD仍存在较高的漏诊率和误诊率,因为其最终确诊只能依靠尸检后的病理检查。因此,为了提高PD的诊断准确率,迫切需要寻找合适的生物标志物,很多学者已致力于研究PD相关生物标志物以辅助诊断、监测疾病进展及评估药物治疗效果。生长分化因子15(growth differentiation factor 15,GDF15)属于转化生长因子β超家族的一员,在正常人体多个器官中均有表达,如肾脏、脑、肺、心脏、前列腺、肝脏、胎盘等。当受到炎症、损伤或氧化应激等因素刺激时,GDF15表达水平明显升高,发挥其抗炎、抗凋亡及抗生长等效应。GDF15广泛分布于中枢神经系统和外周神经系统,同时参与了很多神经系统疾病的发生和发展,如脑血管疾病及神经系统变性病。临床研究发现GDF15是脑卒中后残疾的一项独立预测因子,动物实验证实GDF15对黑质纹状体多巴胺神经元具有保护作用,然而亦有研究发现GDF15并不具有神经保护作用。AD作为最具代表性的神经系统变性病,有报道称AD患者血清中GDF15表达水平明显升高。GDF15在PD中的临床研究很少,目前仅有一项研究发现帕金森病痴呆(Parkinson’s disease with dementia,PDD)患者较认知功能正常的PD患者脑脊液中GDF15水平明显升高,且与认知功能呈负相关。PD患者血液中GDF15表达水平如何,是否参与PD的进展,是否对患者黑质多巴胺神经元具有保护作用,是否能作为PD生物标志物等问题值得探讨。成纤维细胞生长因子21(fibroblast growth factor 21,FGF21)属于成纤维细胞生长因子家族的一员,主要由肝脏合成,参与糖及脂质代谢,发挥增加胰岛素敏感性、降低血糖、降低血脂水平等功能。FGF21在脑组织中多个部位均有表达,特别是在中脑,包括黑质、纹状体等部位。体外研究发现FGF21还能够增加线粒体呼吸链活性发挥对多巴胺神经元的保护作用。在PD等神经系统变性病中,FGF21的相关临床研究较少,FGF21在PD患者中的表达水平如何,是否同动物实验一样对多巴胺神经元具有保护作用等问题值得深思。目的:检测PD患者血清中GDF15和FGF21表达水平,并研究与PD严重程度等相关临床指标间的关系,评估其是否可作为PD辅助诊断及监测病情的生物标志物。方法:实验纳入104例原发性PD患者和性别、年龄匹配的88例正常对照人群,收集PD组患者相关信息:性别、年龄、体重指数、发病年龄、PD病程、左旋多巴使用时间,是否使用多巴胺受体激动剂等,另外计算左旋多巴等效剂量(Levodopa equivalent daily dose,LEDD)。依据统一的帕金森病评估量表第三部分(Unified Parkinson’s Disease Rating Scale,UPDRS-Ⅲ),对所有PD患者在“关”期进行运动功能评分。采用酶联免疫吸附试验(enzyme-linked immunosorbent assay,ELISA)检测两组实验对象血清中 GDF15 和 FGF21的表达水平,评估这两项因子与PD各临床指标间的相关关系,同时用多元线性回归分析判断其是否是PD病情严重程度的独立影响因素,最后使用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC curve)分析对 PD 的诊断价值。结果:1.PD组和正常对照组GDF15和FGF21表达水平比较PD组GDF15表达水平(573.50 pg/mL)明显高于正常对照组(288.23 pg/mL;P = 0.000),其平均值接近对照组的2倍。当按照性别分亚组后,男性PD患者GDF15表达水平(650.94 pg/mL)明显高于男性正常对照(308.54 pg/mL,P = 0.000),同样女性PD患者(498.98 pg/mL)亦高于同性别对照(268.83 pg/mL,P=0.000)。但是FGF21在PD(425.26 pg/mL)和正常对照组间(407.88 pg/mL,P= 0.602)差异不具有统计学意义。即使按性别进行亚组分析,PD组和对照组仍无显著性差异。2.PD组内男性患者与女性患者各临床指标比较GDF15在PD组内表现出明显的性别差异,男性PD患者GDF15水平(650.94 pg/mL)显著高于女性患者(498.98 pg/mL,P = 0.001)。而正常健康对照组内却无性别差异(男性vs 女性:308.54 pg/mL vs 268.83 pg/mL,P=0.164)。FGF21 在男性 PD 患者中表达(451.91 pg/mL)略高于女性患者(399.62 pg/mL,P=0.26),但差异无统计学意义。此外,年龄、BMI、病程、发病年龄、左旋多巴使用时间、LEDD、多巴胺受体激动剂使用率、UPDRS-Ⅲ在男性PD患者与女性PD患者中的比较均无显著性差异。3.PD组GDF15与各临床指标间的相关关系Pearson 相关关系显示 GDF15 与年龄(r = 0.236,P = 0.016)、病程(r = 0.231,P=0.019)、UPDRS-Ⅲ(r = 0.386,P= 0.000)呈明显正相关,Spearman相关显示GDF15与性别具有相关性(r= 0.320,P=0.001)。而GDF15与发病年龄(r= 0.158,P=0.109)、BMI= 0.013,P= 0.896)、LEDD(r = 0.164,P= 0.097)、左旋多巴使用时间(r = 0.151,P= 0.127)、是否使用多巴胺受体激动剂(r= 0.061,P= 0.535)均无显著性相关关系。4.UPDRS-Ⅲ的多元线性回归分析以UPDRS-Ⅲ作为因变量,一元线性回归分析提示病程(β=1.978,P=0.000)、左旋多巴等效剂量(β=0.0 16,P=0.004)、左旋多巴使用时间(β=0.141,P=0.000)及GDF15(β=0.020,P=0.000)均是UPDRS-Ⅲ的影响因素。采用多元线性回归分析示,校正年龄、性别、病程、左旋多巴等效剂量、左旋多巴使用时间等因素后,GDF15是UPDRS-Ⅲ的独立影响因素,非标准化相关系数β=0.015,P=0.001。5.GDF15诊断PD的ROC曲线分析对于总体PD患者,GDF15诊断PD的敏感性为71.15%,特异性为87.50%,曲线下面积(theareaunderthecurve,AUC)为 0.86(95%CI 0.803-0.906,P<0.0001),最佳临界值为436.56 pg/mL。按性别进行区分后,男性 PD 患者 AUC 为 0.891(95%CI 0.809-0.946,P<0.0001),敏感性为76.47%,特异性为93.02%,最佳临界值为474.49 pg/mL。GDF15诊断女性PD患者的敏感性和特异性均低于男性患者,分别为62.26%和88.89%,AUC为0.836(95%CI 0.748-0.903,P<0.0001),最佳临界值为 427.63 pg/mL。结论:GDF15在PD患者血清中的表达水平明显高于正常人群;GDF15表达水平与PD病情严重程度相关;GDF15在PD辅助诊断方面具备一定的价值,可能是PD诊断的生物学标志物。