סיב נוירוני - Neurofilament light chain

הדפס

מדריך בדיקות מעבדה
סיב נוירוני
Neurofilament light chain
שמות אחרים	NEFL, CMT1F, CMT2E, NFL, NF68, NFL, PPP1R110, neurofilament, light polypeptide, CMTDIG.
מעבדה	כימיה בדם וכימיה בנוזל עמוד השדרה
תחום	הערכת נזקים ב-CNS
טווח ערכים תקין	בפלזמת הדם 5–17 פיקוגרם/מ"ל, בנוזל השדרה (CSF) - פחות מ-1,500 פיקוגרם /מ"ל.
יוצר הערך	פרופ' בן-עמי סלע

הפיזיולוגיה של neurofilament light chain

Neurofilament light chain (להלן NFL) הוא חלבון נוירופילמנטי דמוי מנסרה, המקודד באדם על ידי הגן NEFL‏ (Miltenberger-Miltenyi וחב' ב-Arch Neurol משנת 2007). הגן באדם ממוקם בזרוע הקצרה של כרומוזום 8 באתר 8p21.2. בעכברים גן זה מוקם בכרומוזום 14. NFL יכול לשמש כסמן בנוזל השדרה או בפלזמת הדם, המשקף נזק לאקסונים של תאי העצב, במגוון גדול של מפגעים נוירולוגיים (Khalil וחב' ב-Nature Reviews in Neurology משנת 2018, ו-Thompson ו-Mead ב- Mol Cell Neurosc משנת 2018). NFL הוא סמן שימושי לניטור מחלה כ-amyotrophic lateral sclerosis‏ (Xu וחב' ב-PLos One משנת 2016), טרשת נפוצה (Cai ו-Huang ב- Neuropsych Dis Treat משנת 2018), מחלת אלצהיימר (Zetterberg ב-Nature Med משנת 2019, ו-Preische וחב' באותו כתב עת מאותה שנה), ובמחלת Huntington‏ (Niemelä וחב' ב-PLos One משנת 2017). NFL נכרך גם עם מחלת Charcot–Marie–Tooth מהסוגים IF ו-2E.

נוירופילמנטים הם מרכיבים שלדיים של תאים נוירוניים השכיחים בעיקר באקסונים. תפקיד הנוירופילמנטים הוא לספק תמיכה מבנית ולשמר את הצורה ואת הגודל של אקסונים (Lycke וחב' ב-J Neurol Neurogurg Psychiatr משנת 1998). נוירופילמנטים שייכים למשפחת ה-intermeiate filaments, והם מורכבים משלוש תת-יחידות עיקריות: neurofilament light chain או NFL, neurofilament medium chain או NFM, ו-neurofilament heavy chain או NFH. המשקל המולקולרי של NFL הוא כ-68 קילו-דלטון, של NFM הוא כ-145 קילו-דלטון, ושל NFH הוא כ-200 קילו-דלטון (Cairns וחב' ב –J Pathol משנת 2004, ו-Chevalier-Larsen ו-Holzbauer ב-Biochim Biophys Acta משנת 2006). תת-יחידה נוספת ידועה כ-α-internexin‏ (Petzold וחב' ב-eurol Sci J משנת 2005). לאחר נזק אקסונלי ב-CNS, חלבונים נוירופילמנטיים מופרשים ל-CSF, ומספקים אינדיקציה לנזק אקסונלי ולמוות של תאי עצב, תת-היחידה הנלמדת ביותר בהקשר זה היא ה-NFL.

סכמה של המבנה של נוירו-פילמנטים ו-NFL. נוירו-פילמנטים הם מבנים בצורת צילינדר בקוטר של 10 ננומטר הממוקמים באופן בלעדי בנוירונים. הם מקנים יציבות מבנית לאקסונים, ומאפשרים את הצמיחה הרדיאלית של האקסונים העטופים במיאלין, ואת מהירות ההולכה המהירה של הסיגנל. כל ארבעת תת-היחידות המפורטות מצד ימין, הם מבנים שמרניים α-helical ובעלי קבוצות קצה קרבוקסי ואמינו טרמינליות מגוונות במבניהם. NFH עם המשקל המולקולרי הגדול ביותר ומכיל בזנב מקטע עשיר בחומצה גלוטמית הידוע כמקטע E, מקטעי KSP העתירים בליזין, סרין, פרולין, ומקטעי KEP העתירים בפרולין, חומצה גלוטמית וליזין. NFM הוא בעל זנב קצר יותר עם שני סגמנטים עתירים בחומצה גלוטמית (E1 ו-E2), שני סגמנטים KSP החוזרים על עצמם, סגמנט KE עתיר בליזין וחומצה גלוטמית, כמו גם סגמנט SP עתיר בסרין ופרולין. הזנב של NFL עתיר בסגמנט E העשיר בחומצה גלוטמית. תת-היחידה α-int מכילה בזנב שלה את הסגמנטים KE ו-E.

היבטים פתולוגיים של רמת NF

בהנחה שהנוירופילמנטים נמצאים בציטופלזמה של נוירונים, בכל המחלות בהן נגרם נזק נוירונלי ואקסונלי, רמות חלבונים אלה ב-CSF יכולות לגדול. במחקרים בחיות, רמות NFL שמשו משך עשרות שנים סמן של נזק אקסונלי (Karlsson וחב' ב-J Neurochem משנת 1991). באדם, נוירופילמנטים שימשו לראשונה סמנים לנזק נוירונלי במחקר שהתבצע על 12 חולים עם ALS, ועל 11 חולים עם מחלת אלצהיימר (Rosengren וחב' ב-J Neurochem משנת 1996). בהמשך נמצא שרמות גבוהות של נוירופילמנטים נמצאו ב-CSF של 60 מטופלים עם relapsing-remitting MS, מה שרמז שחלבונים אלה יכלו לשמש גם כן כסמנים של הפעילות והמהלך של MS.

רמות נוירופילמנטים נמדדו במפגעים נוירולוגיים הכוללים שבץ (Tiedt וחב' ב-Neurology משנת 2018), ALS (Feneberg ב-Neurology משנת 2018), מחלת פרקינסון, שיטיון מצחי-רקתי (Meeter וחב' ב-Ann Clin Transl Neurol משנת 2016), ו-MS‏ (Disanto וחב' ב-Ann Neurol משנת 2017). כמו כן, הוצע ש-NFL יכול להיות כרוך עם מפגעים פארא-נאופלסטיים של ה-CNS‏ (Basal וחב' ב-Neurology משנת 2018), ועם מפגעים של מערכת העצבים ההיקפית (Marioto וחב' J Peripher Nerve Syst משנת 2018). בפגיעה או בניוון אקסונלי רמת ה-NFL עולה משמעותית ב-CSF ולאחר מכן בפלזמה (Olsson וחב' ב-JAMA Neurol משנת 2018).

NFL והאבחון של פגיעה מוחית טראומטית

ב-Traumatic brain injury (להלן TBI), רמות NFL מוגברות ב-CSF ובפלזמה. מחקרים על TBI סיפקו הבנה לגבי הדינמיקה של NFL מהמוח לפריפריה לאחר נזק אקסונלי חריף. בשבועיים הראשונים לאחר TBI חמור, רמת NFL עולה באופן חד ב-CSF ובדם, בהשוואה למטופלים עם מחלות נוירולוגיות אחרות (Shahim וחב' ב-Sci Rep משנת 2016). מחקרים התמקדו ב- TBI מתון בקרב אתלטים בענפי ספורט עם מגע גופני. מתאגרפים היו בעלי NFL מוגבר ב-CSF ובנסיוב, בהשוואה ללא-מתאגרפים, בעיקר לאחר קרבות אגרוף עם למעלה מ-15 חבטות לראש (Zetterberg וחב' ב-Arch Neurol משנת 2006). במקרים אלה רמת NFL ב-CSF מגיע לשיאה כשבועיים לאחר הקרב, וחוזרת לרמתה הנורמלית לאחר 3–9 חודשים (Neselius וחב' ב-Knee Surg Sports Traumatol Arhtrosc משנת 2015). לעומת זאת, בכדורגלנים לא מוצאים עלייה ברמת NFL ב-CSF או בנסיוב לאחר נגיחות בכדור, לאור מדידות שבוצעו בהם 7–10 ימים לאחר משחק שכלל נגיחות (Zetterberg וחב' ב-Br J Sports Med משנת 2007). שימוש קליני פוטנציאלי בסמן זה, הוא בסיוע לקלינאי להחליט האם המטופל צריך לעבור בדיקת CT או MRI של המוח. מחקר אחד הראה שרמת NFL בדם יכולה לסייע בזיהוי מדויק של מטופלים עם תוצאות CT לא תקינות לאחר פגיעה טראומטית בראש עם (עם שטח מתחת לעקומת AUC של 0.84 (Korley וחב' ב-J Neurotrauma משנת 2018).

NFL בהערכה פרוגנוסטית של TBI

TBI הוא גורם סיכון לטווח קצר (זעזוע מוח, ואפילפסיה בתר-טראומטית), אך גם למפגעים נוירולוגיים לטווח ארוך (כגון מחלת אלצהיימר ואנצפלופתיה טראומטית כרונית). לא היה סמן פרוגנוסטי זמין ואמין להערכת נזקים עתידיים אלה. התברר שרמת-NFL ב-CSF ובנסיוב הם סמנים פרוגנוסטיים טובים למטרה זו (Ljungqvist וחב' ב-J Neurotrauma משנת 2017). בנבדקים עם TBI מתון, ערכי NFL שנמדדו בנסיוב שעה אחת ו-36 שעות לאחר הטראומה, יכולים להבדיל בין מטופלים עם תסמינים מתפוגגים במהירות לבין מטופלים עם תסמונת מתמשכת לאחר זעזוע מוח. יתרה מזאת, מתאגרפים עם ערכי NFL גבוהים ב-CSF, לאחר 14 ימי מנוחה מקרב האגרוף, מראים התנהלות קוגניטיבית גרועה יותר במבחנים הבודקים מהירות עיבוד מידע.

באשר לשחקני הוקי-קרח, רמות NFL ב-CSF משקפות את מספר האירועים הקודמים של חבטות בקסדה במהלך קרב, למרות שאירועים אלה בדרך כלל כרוכים ב-TBI מתון. בנוסף, שעה אחת לאחר TBI הנגרם באירוע ספורטיבי, רמת NFL בנסיוב נמצאה מדויקת במידה רבה בהבדלה בין ספורטאים לאחר אירוע של זעזוע מוח שחזרו לפעילות ספורטיבית תוך 10 ימים מהאירוע, לבין אלה שחזרו לפעילות לאחר פרק-זמן ממושך יותר (AUC=0.82, עם משמעות סטטיסטית גבוהה 0.0001p<) ‏(Shahim וחב' ב-Neurology משנת 2018). רמות NFL בנסיוב שנמדדו 6 ימים לאחר אירוע TBI ספורטיבי, היו מאוד מדויקות בזיהוי שחקני הוקי-קרח הפורשים לאחר תסמונת כרונית לאחר זעזוע מוח (AUC=0.89, עם משמעות סטטיסטית גבוהה של p=0.005), רמת NFL בנסיוב היא בעלת ערך של פוטנציאל פרוגנוסטי להערכת פגיעה בעמוד השדרה, שכן ערכיו 24 שעות לאחר הטראומה הראו מתאם טוב עם הממצאים המוטוריים של הנפגע 3–12 חודשים לאחר מכן (r=-0.72 עם 0.001p<).

NFL כסמן של תגובה לתרפיה של מחלות נוירולוגיות

מדידת NFL בנוזלים ביולוגיים הוצעה לצורך ניטור ההשפעה הטיפולית של תרופות שנועדה להפחתת הנזק האקסונלי. בהקשר זה, טרשת נפוצה מייצגת מצב פתולוגי אידיאלי, שכן זמינים מספר disease modifying therapies המכוונים כנגד נזק ל-CNS הנגרם על ידי תגובה אוטו-אימונית. רמת NFL ב-CSF נמוכה יותר בחולי טרשת נפוצה מהסוגים remitting-relapsing או secondary progressive לאחר 6–12 חודשי טיפול ב-natalizumab‏ (Gunnarsson וחב' ב-Ann Neurol משנת 2011, ו-Kuhle וחב' ב-Acta Neurol Scand משנת 2013). ירידה ברמת NFL ב-CSF נמצאה גם במטופלים ב-alemtuzumab, ציקלפוספמיד, fingolimod, mitoxantrone ו-rituximab ‏(Axelsson וחב' ב-Mult Scler משנת 2014, de Flon וחב' ב-Neurology משנת 2016, ו-Novakova וחב' ב-Mult Scler משנת 2017). ניסוי קליני אקראי של חולי טרשת נפוצה בשלב remitting- relapsing המטופלים ב-fingolimod, הראה ירידה משמעותית של NFL ב-CSF, לאחר 12 חודשי טיפול בהשוואה לפלצבו. תוצאות דומות דווחו באשר לערכי NFL בדם במטופלים ב-fingolimod למשך 12 חודשים. כמו גם אלה המטופלים ב-rituximab, ב-natalizumab, ב-glatiramer acetate או באינטרפרון β.

הקשר בין NFL ומאפייני מחלה והערך הפרוגנוסטי הפוטנציאלי שלו

עשויים להיות שני שימושים פרוגנוסטיים של NFL. האחד, כמדידת baseline בהופעת המחלה או אבחונה, והאחר כמדידה מתמשכת לאורך זמן. המדידות המתמשכות של NFL עשויות להיות רלוונטיות במקרה של ניטור לטווח ארוך של מטופל. היכולת של NFL לשקף את דרגת הנזק האקסונלי, מדגישה את יכולתו כסמן אמין במחלות של ה-CNS. נמצאו רמות NFL מוגברות במחלות נוירולוגיות כגון ALS, MS, מחלת אלצהיימר, שיטיון פרונטו-טמפורלי, auditory processing disorder, ו-TBI.

NFL באבחון של ALS

רמת NFL מוגברת ב-CSF של מטופלים עם ALS, בהשוואה עם אנשים בריאים או עם אלה עם מפגעים נוירולוגיים אחרים, וגם בהשוואה לאלה עם motor neuron diseases אחרים דוגמת primary lateral sclerosis, spinal muscular atrophy ומחלת Kennedy ‏(Feneberg וחב' ב-Neurology משנת 2018), וכן למצבים הדומים ל-ALS, כגון chronic inflammatory demyelinated polyneuropathy, multifocal motor neuropathy ו-cervical myeloradiculopathy‏ (Poesen וחב' ב-Neurology משנת 2017). רמת NFL ב-CSF היא בעלת הדיוק הגבוה ביותר (AUC=0.99, רגישות של 97%, ספציפיות של 95% ו-0.0001p<), בהבדלה בין אלה עם ALS לבין ביקורת בריאה (Lu וחב' ב-Neurology משנת 2015). גם הדיוק של מדד NFL גדול בהבדלה בין חולים עם ALS בשלב התסמינים המוקדם (במהלך 6 חודשים מתחילת התסמינים), לבין מחלות נוירולוגיות אחרות (AUC=0.95), וכן בהבדלה ממחלות המחקות את ALS (עם AUC=0.94).

ממצאים אלה מאוד רלוונטיים כיוון שהם מספקים ראיות ל כך ש-NFL הוא בעל שימוש אבחוני, גם בהערכה הראשונית של חולה עם חשד ל-neuron motor disease. יתרה מכך, ב-ALS רמות NFL ב-CSF ובנסיוב נמצאות במתאם חזק (r=0.78, ו-0.0001p<), אך מתאם זה נמצא חלש יותר בביקורת בריאה (r=0.57, ו-0.01p<), מה שמוביל להשערה שפגיעה אקסונלית ב-ALS עם רמת NFL גבוהה יותר ב-CSF, בהשוואה לביקורת בריאה, עשויה להיות כרוכה עם פיזור מהיר יותר של NFL מה-CSF לדם דרך מחסום דם-מוח.

בהתחשב במתאם הגבוה בין רמות NFL ב-CSF ובנסיוב, ב-ALS רמת NFL בדם נמצאה בעלת דיוק מצוין (AUC=0.99), בהבדלה בין ALS בשלביו המוקדמים לבין מפגעים המחקים ALS. ערך-סף של 62 מיקרוגרם/מ"ל נמצא בעל רגישות של 85.5% וספציפיות של 81.8%, בהבדלה בין ALS לבין מחלות נוירולוגיות אחרות (Verde וחב' ב-J Neurol Neurosurg Psychiatr משנת 2019).

בנשאים של מוטציות א-תסמיניות של ALS, לא נמצאו הבדלים ברמת NFL ב-CSF בהשוואה לביקורת בריאה, לעומת עלייה חדה ברמת NFL ב-CSF בנשאים של מוטציות תסמיניות של ALS, מה שמרמז שבחולים אלה רמת NFL יכולה גם כן לשמש כסמן של תחילת המחלה (Weydt וחב' ב-Ann Neurol משנת 2016). בחולים אלה, כאשר מעריכים לאורך זמן את רמת NFL בנסיוב, רמות מוגברות נמצאו בנשאי מוטציות א-תסמיניות של ALS שפיתחו בהמשך ALS שהקדים ב-11.6 חודשים את ההיפוך הפנוטיפי. בנוסף, רמות NFL בנסיוב המשיכו לעלות ב-6 החודשים הראשונים לאחר תחילת התסמינים. לעומת זאת, בחולים עם ALS, רמות NFL בנסיוב נותרים באופן בסיסי יציבות לאורך תקופה ממוצעת של שנה (Benatar וחב' ב-Ann Neurol משנת 2018). ממצאים אלה מצביעים על כך שההתנוונות הנוירולוגית ב-ALS, מתחילה כנראה כמעט שנה לפני הופעת התבטאות קלינית, וכן ש-NFL בנסיוב יכול לשמש סמן לזיהוי מוקדם של ההתנוונות הנוירולוגית.

בין תת-היחידות של הנוירו-פילמנטים, NFH נמצא נוכח בריכוזים גבוהים ב-CSF של חולים עם ALS, והראה דיוק מצוין בהבדלה בין תסמינים מוקדמים של המחלה לבין מפגעים המחקים ALS (עם AUC=0.98). נאספו מעט נתונים על רמות NFH בנסיוב ב-ALS. הקריטריונים האבחוניים הנוכחיים לגבי ALS, מבוססים על דרגת המעורבות של upper motor neuron ו-lower motor neuron. כיוון שרמות NFL ב-CSF כמו גם רמות NFH, נמצאים במתאם עם מספר האזורים עם מעורבות, השימוש בהם יכול לאפשר אבחון מוקדם של ALS.

NFL בהערכה הפרוגנוסטית של ALS

בהתייחסות למספר מחקרים רמת NFL ב-CSF ב-baseline נמוכה יותר במטופלים עם ALS עם התדרדרות איטית יותר של המחלה, בהשוואה לאלה עם מהלך מחלה מהיר יותר (Galani וחב' ב-JAMA Neurology משנת 2017). עם זאת, מדידות לאורך זמן של רמת NFL בנסיוב של חולים עם ALS, לא הראו שינויים ברמת מדד זה לאורך זמן (Steinacker וחב' ב-ALS Frontotemporal degener משנת 2017).

NFL נמצא כסמן פרוגנוסטי בלתי-תלוי ל-ALS. למעשה, רמות NFL ב-CSF ובנסיוב, כרוכות במספר אזורים עם מעורבות של upper motror neuron ושל lower motor neuron (על פי Gille וחב' ב-Neuropathol Appl Neurobiol משנת 2018). בנוסף, NFL ב-CSF הוא מנבא של הזמן הדרוש להופעת תסמינים מוטוריים (HR=7.9, כאשר 0.0001p<) לאחר מעקב של שנה. לפיכך, ערכים גבוהים יותר של NFL ב-CSF ובדם, כרוכים בהתקדמות מהירה יותר ובהישרדות נמוכה יותר (Skillback וחב' ב-ALS Frontotemporal Degener משנת 2017). לדוגמה, מטופלים בשלישון העליון של רמת NFL ב-CSF הם בעלי HR של תמותה הגדול פי-31.82, עם 0.002p<, ואילו אלה עם רמת NFL גבוהה בדם הם בעלי HR לתמותה המוגבר פי-3.82 (עם 0.001p<).

NFL באבחון של פרקינסון ומפגעי תנועה נוספים

בחולים עם פרקינסון, נראה שרמות NFL ב-FSF אינן מוגברות, שכן הודגם במספר מחקרים שרמות אלה דומות למה שמוצאים בביקורת של אנשים בריאים (Peterson וחב' ב-J Neurol משנת 2016). לעומת זאת, רמות NFL ב-CSF מוגברות במטופלים עם progressive supranuclear palsy (להלן PSP), ב-multiple systemic atrophy (להלן MSA) וב-corticobasal syndrome (להלן CBS), בהשוואה לביקורת בריאה או לחולי פרקינסון. בין המטופלים עם APD או atypical Parkinsonian disorders רמת NFL ב-CSF ובדם, גבוהה יותר ב-ב-PSP מאשר באלה עם MSA. יתרה מכך, רמת NFL ב-CSF יכולה לשמש להבדיל בין PD ו-APD עם דיוק אבחוני גבוה (0.82=AUC, רגישות של 75% וספציפיות של 96.9% לגבי MSA לעומת מחלת פרקינסון (Herbert וחב' ב-Front Neurol משנת 2015). לרמות NFL בדם ביצועים אבחוניים דומים (Hansson וחב' ב-Neurology משנת 2017).

נראה שמטופלים עם שיטיון עם גופיפי Lewy, ושיטיון על רקע פרקינסון, הם בעלי רמות נמוכות יותר של NFL ב-CSF מאשר מטופלים עם MSA, או עם PSP או עם CBS (על פי Hall וחב' ב-Arch Neurol משנת 2012), וכן בהשוואה למטופלים עם שיטיון על רקע ניוון נוירולוגי, כגון frontotemporal dementia או מחלת פרקינסון עם הופעת תסמינים מאוחרים (Skillback וחב' ב-Neurology משנת 2014). רמת NFL ב-CSF אינה מתאימה להבדיל בין מחלת אלצהיימר ו-מחלת שיטיון עם גופיפי Lewy (עם 0.53=AUC, רגישות של 33% וספציפיות של 82% (על פי de Jong וחב' ב-J Neurol Neurosurg Psychiatry משנת 2007). אך אם מוסיפים למדידה זו גם מדידת סמנים אחרים ב-CSF כגון Aβ42, וכן p-tau ו-α-synuclein, משפרים את הדיוק האבחוני (AUC=0.90, רגישות 90% וספציפיות 81%).

NFL בהערכה הפרוגנוסטית של פרקינסון ומפגעי תנועה נוספים

הערך הפרוגנוסטי של NFL נלמד בחולי פרקינסון וב-progressive supranuclear palsy דוגמת תסמונת Steele-Richardson-Olszewski, בה יש איבוד שיווי משקל, תנועה מואטת וקושי בתנועת העיניים. במקרה של פרקינסון ערכי הבסיס של NFL ב-CSF כרוכים בשינוי השנתי הממוצע בפתולוגיה של המחלה (correlation coefficient=-0.25, עם p=0.03). מחקרים מנבאים שהסיכון למעבר לשיטיון של מחלת פרקינסון (PDD) במהלך 5–9 השנים הבאות כאשר רמת NFL ב-CSF גבוהה מ-1,100 פיקוגרם/מ"ל, הוא בעל HR של 2.6 עם p=0.03, אם כי הדיוק של ניבוי זה גדול יותר במשולב עם מדדים נוספים כגון Aβ42 ב-CSF (על פי Backstrom וחב' ב-JAMA Neurology משנת 2015). ב-progressive supranuclear palsy, רמות בסיס גבוהות יותר של NFL ב-CSF ובדם הן במתאם עם החמרה מהירה יותר של תסמינים מוטוריים וקוגניטיביים. לדוגמה, מטופלים עם ערכי בסיס של NFL בפלזמה שמעל 36.7 פיקוגרם/מ"ל, סבלו מהחמרה בולטת יותר של PSP במהלך שנה אחת של מעקב, בהשוואה לאלה עם ערכי NFL בפלזמה הנמוכים מ-36.7 פיקוגרם/מ"ל (Rojas וחב' ב-Ann Clin Transl Neurol משנת 2016). השילוב של רמות NFL עם סמנים נוספים (כגון היחס ב-CSF בין NFL ל-p-tau), שיפר עוד יותר את היכולת לנבא את השינוי השנתי ב-progressive supranuclear palsy (על פי Rojas וחב' ב-Neurology משנת 2018).

NFL וההערכה הפרוגנוסטית של מחלת אלצהיימר ושל frontotemporal dementia

בשלב הפרודורמלי של מחלת אלצהיימר, ערכי NFL ב-CSF ובדם יכולים לנבא שינויים לאורך זמן בקוגניציה ולהתבצע במקביל לבדיקות MRI להערכת אטרופיה מוחית. באופן ספציפי, ערכי NFL בפלזמה נמצאים במתאם עם ערכים נמוכים של מבחן MMSE או mini-mental state examination, ושל Alzheimer Disease Assessment Scale Cognition. יתרה מכך, ריכוזים מוגברים של NFL בפלזמה, נכרכו עם גידול מהיר יותר של חדרי המוח (0.001p<), עם אטרופיה של ההיפוקמפוס (0.001p<), וירידה בעובי של הקורטקס המוחי באזורים ה-enterhinal, ה-inferior temporal, ה-middle temporal וה-ventral temporal cortex, כל אלה במעקב של מעל 4 שנים.

שימוש פוטנציאלי נוסף של מדידת NFL הוא בניטור של נבדקים עם גורמי סיכון גנטיים ללקות באלצהיימר. ואמנם, הודגם שרמת NFL בנסיוב נמצאת במתאם עם מספר השנים החולפות עד להופעת תסמיני המחלה, באלה הנשאים של מוטציות אלצהיימר שולטניות אוטוזומאליות (correlation coefficient=0.75, עם 0.001p<) על פי Sancez-Valle וחב' ב-Alzheimers Res Ther משנת 2018).

במטופלים עם שיטיון פרונטו-טמפוראלי, רמות מוגברות של NFL ב-CSF, נמצאות במתאם בלתי-תלוי עם פרוגנוזה גרועה יותר, ומשך הישרדות קצר יותר. לדוגמה, בעוד שההישרדות למשך 5 שנים נמצאה ב-73% מהמטופלים עם FTD ורמת בסיס של NFL ב-CSF הנמוכה מ-1,989 פיקוגרם/מ"ל, הרי שרמת הישרדות זו פחתה ל-36% כאשר רמת NFL ב-CSF הייתה גבוהה מ-3,675 פיקוגרם/מ"ל (דהיינו HR של 1.7 ו-0.001p<) על פי Meeter וחב' ב-Neurology משנת 2018). השפעה פרוגנוסטית זו של NFL, גדולה יותר מזו של היחס ב-CSF בין p-tau/t-tau (עם HR משוער של 0.7 ו-p=0.001).

בנוסף, רמות הבסיס של NFL בנסיוב נמצאות במתאם עם קצב תהליך האטרופיה של אונות המוח הקדמי וה-parietal, לאורך מעקב של שנה אחת (Ruhrer וחב ב-Neurology משנת 2016). גם NFL ב-CSF הראה מתאם חיובי עם הדעיכה בדרגת ה-MMSE המתבצעת מדי שנה במטופלים עם שיטיון פרונטו-טמפוראלי (correlation coefficient=0.5, ו-p=0.003). במחקרים אחרים, NFL ב-FSF ובנסיוב, לא הראו מתאם טוב עם ההתקדמות בדעיכה הקוגניטיבית (Mattsson וב' ב-Mol Med Rep משנת 2008).

רמות מוגברות של NFL בדם במחלות נוירו-ניווניות

Gaiottino וחב' מדדו רמות NFL בדם של 20 חולי אלצהיימר, 19 מאובחנים עם תסמונת Guillain-Barre, ו-45 חולים עם ALS, והשוו אותן לרמות NFL בקבוצת ביקורת של 68 חולים נוירולוגיים ללא עדות של נזק מבני ב-CNS, ולקבוצת ביקורת נוספת של 67 אנשים בריאים. תוצאות מדידות אלו היו כדלקמן: הרמה הממוצעת NFL בדם של חולי אלצהיימר נקבעה כ-30.8 פיקוגרם/מ"ל, בדם של Guillain-Barre רמת NFL הממוצעת הייתה 79.4 פיקוגרם/מ"ל, וב-ALS נקבעה רמה ממוצעת של 95.4 פיקוגרם/מ"ל. בקבוצת הביקורת של חולים נוירולוגיים ללא נזק מבני ל-CNS, הרמה הממוצעת בדם של NFL הייתה 4.4 פיקוגרם/מ"ל, ובאנשים בריאים הרמה הממוצעת בדם נקבעה כ-3.3 פיקוגרם/מ"ל. הבדלים דומים בין רמות NFL בקבוצות הנבדקים, נמצאו גם במדידת NFL בדגימות CSF. רמות NFL ב-CSF ובנסיוב נמצאו במתאם טוב בחולי אלצהיימר (r=0.48, עם p=0.033), באלה עם Guillain-Barre (עם r=0.79 ו-0.0001p<), וכן בחולי ALS (עם r=0.70 ו-0.0001p<), אך לא בחולים נוירולוגיים ללא נזק מבני ב-CNS (עם r=0.11 ו- p=0.3739). הרגישות והספציפיות של רמות NFL בנסיוב לצורך הבדלה בין חולי ALS לבין אנשים בריאים נקבעה כ-91.3% ו-91.0%, בהתאמה. בשיטת ECL sandwich immunoassay בה עשו שימוש במחקר זה, נמצא שרמות NFL בנסיוב היו פי-20 יותר גבוהות מרמות NFL באנשים בריאים.

רמות NFL בפלזמה של חולי פרקינסון ואלצהיימר והקשר לתפקוד הקוגניטיבי במחלות אלו, נחקרו על ידי Lin וחב' ודווחו ב-Sci Rep משנת 2018). במחקר זה השתתפו 119 חולי אלצהיימר, 56 מטופלים עם פגיעה קוגניטיבית מתונה, 26 חולי פרקינסון ללא שיטיון, ו-26 חולי פרקינסון עם שיטיון, וכן 56 אנשים בריאים ללא פגיעה קוגניטיבית. כל אחד ממשתתפי הניסוי עבר בחינה נוירו-פסיכולוגית. מדידות NFL נעשו תוך שימוש בערכות Simoa, ממצאי הניסוי הראו עלייה משמעותית ברמות NFL בקבוצת חולי אלצהיימר, בהשוואה לכל הקבוצות האחרות שנלמדו. רמות גבוהות של NFL בפלזמה נמצאו במתאם עם רמת קוגניציה נמוכה בחולי אלצהיימר ובחולי פרקינסון, אך לא עם תסמינים מוטוריים בקרב חולי פרקינסון. בניסוי זה נקבע שחולי אלצהיימר נתנו את התוצאות הגרועות ביתר במבחני קוגניציה, בהשוואה לקבוצות הנבדקים האחרות. מבחנים אלה כללו MMSE, זיכרון מושהה, ורהיטות ורבאלית.

ממצאי הניסוי היו כדלקמן: רמה ממוצעת של NFL בפלזמה נקבעה כ-±25.532.9 פיקוגרם/מ"ל בחולי אלצהיימר, 20.0±7.3 פיקוגרם/מ"ל באלה עם פגיעה קוגניטיבית מתונה (להלן MCI), רמה של 15.4±9.9 פיקוגרם/מ"ל בחולי פרקינסון ללא שיטיון (להלן PDND), רמה של ±10.823.3 פיקוגרם/מ"ל בחולי פרקינסון שיטיוניים (להלן PDD), ו-±6.417.8 פיקוגרם/מ"ל בביקורת בריאה. בגברים רמת NFL בפלזמה הייתה גבוהה מאשר בנשים (0.03p<). רמת NFL בפלזמה עלתה עם הגיל (Pearson r=0.427 ו-0.001p<). לאחר התאמה לגיל, למגדר, לשנות השכלה, ולסטאטוס הנשאוּת של APOEε4, נמצא שלחולי אלצהיימר היו בפלזמה ערכי NFL גבוהים יותר בהשוואה למטופלים עם MCI או עם PDND (עם משמעות סטטיסטית 0.001p<), למטופלים עם PDD או לביקורת הבריאה. מטופלים עם PDD היו בעלי רמות NFL בפלזמה גבוהות משמעותית בהשוואה לאלה עם PDND או לביקורת הבריאה. רמות NFL בפלזמה, היו דומות במטופלים עם MCI או עם פרקינסון, וכן במטופלים עם MCI ובאלה עם PDND. לאחר התאמה לגיל, מגדר, שנות השכלה ונשאוּת של APOEepsilon4, וההתייחסות למבחני MMSE, חולי אלצהיימר היו בעלי NFL מוגברים בפלזמה, בהשוואה לביקורת בריאה (p=0.0021) ובהשוואה לאלה עםPDND ((p=0.006.

רמות NFL בנסיוב בניסוי של Gaiottino וחב' ב-PLos One משנת 2013. הקו המקוטע האופקי מייצג את סף הנורמה העליון (cutoff value) של 26.6 פיקוגרם/מ"ל.

רמות NFL ב-CSF של 4 הקבוצות הנחקרות בניסוי של Gaiottino וחב' ב-PLos One משנת 2013. חולים עם ALS נמדדו עם רמה ממוצעת של 5,513 פיקוגרם/מ"ל, באלה עם תסמונת Guillain-Barre הרמה הממוצעת ב-CSF נקבעה כ-1,361 פיקוגרם/מ"ל, במחלת אלצהיימר רמת NFL ממוצעת נקבעה כ-1,396 פיקוגרם/מ"ל, ובאלה עם מחלה נוירולוגית ללא נזק מבני ל-CNS (או CP) נמצאה ב-CSF רמת NFL של 324 פיקוגרם/מ"ל.

NFL בניטור ובהערכה הפרוגנוסטית של טרשת נפוצה

הניטור של MS תלוי בעיקר על בדיקות MRI תקופתיות, אך גישה זו מוגבלת בגין מגבלת מתן גדוליניום כחומר ניגוד. בנוסף, קיים קושי של דימות עמוד השדרה לאורך זמן. לפיכך, מדידה ב-CSF או בדם של מדד מוכח עשויה להיות חלופה לניטור MS לאורך זמן. נמצאה נטייה של הפחתת ערכי NFL בנסיוב לאורך זמן במטופלים עם RRMS שהיו יחסיים באופן משמעותי לערכים אלה לערכי הבסיס, לאחר 6 חודשים (p=0.008) לאחר 12 חודשים (p=0.001) ולאחר 24 חודשים (p=0.007) (Kuhle וחב' ב-Neurology משנת 2017). עם זאת, בניסוי זה החולים טופלו ב-disease modifying therapy כבר ב-baseline של המחלה, מה שיכול היה לתרום לירידה ברמת NFL בנסיוב.

רמות NFL ב-CSF ובנסיוב נבחנו כמספקי אינדיקציה על פעילות MS, ונמצא שרמת NFL ב-CSF היא בעלת דיוק טוב (AUC=0.77, רגישות של 67% וספציפיות של 75%), ואילו רמת NFL בנסיוב מראה דיוק מספיק (AUC=0.63 רגישות של 45% וספציפיות של 80%) באבחון מטופלים עם מחלה פעילה. הדיוק של קביעת רמת NFL בנסיוב משתפר כאשר הוא משמש כאינדיקטור לנגעים חדשים המתגלים ב-MRI עם גדוליניום (AUC=0.85 עם רגישות של 84% וספציפיות של 66%). הוצע שרמת NFL בדם תתווסף למדדים הקיימים לאשש את סטאטוס המחלה (Bonnan וחב' ב-Mult Scler Related Disorders משנת 2017). אמנם, מדידת NFL עשויה לספק מידע נוסף על דרגת הנזק האקסונלי בחומר לבן הנראה תקין הגישה סטנדרטית של MRI‏ (Tallantyre וחב' ב-Mult Scler משנת 2010).

הדיוק הנמוך יחסית של רמת NFL בנסיוב לגילוי פעילות קלאסית של המחלה, משמעותו שמדידות מחזוריות של רמת NFL, אינן מספיקות לשמש כשלעצמן כתחליף להערכה קלינית או ל-MRI. בהקשר של השימושיות הפרוגנוסטית הפוטנציאלית של NFL, ניתן היה להשתמש בו לזיהוי של חולים עם MS קדם-קליני (radiologically isolated syndrome או RIS) המועמדים לפתח MS. נמצא שככל שרמת NFL ב-CSF גבוהה יותר, כן גדול הסיכון לפתח MS באלה עם RIS‏ (p<0.003), זאת בהשוואה למדד פרוגנוסטי אחר דוגמת פסים אוליגוקלונליים של IgG ב-CSF ‏(Matute-Blanch וחב' ב-Brain משנת 2018).

היכולת של NFL ב-CSF לנבא מעבר של מטופלים עם CIS ל-MS, אינה מוכחת. חלק מהחוקרים דיווחו שערכים גבוהים יותר של NFL ב-CSF ב-baseline של חולים עם CIS מנבאים את מעברם של אלה בהמשך לסטאטוס של MS, אחרים מדווחים על ממצאים סותרים (Disanto וחב' ב-J Neurol Neurosurg Psychiatr משנת 2016). יתרה מכך, אפילו במחקרים בהם רמות NFL ב-CSF נמצאו גורם סיכון בלתי-תלוי להתפתחות MS המוגדר קלינית, ממצא זה היה פחות רלוונטי בהשוואה לפסים אוליגוקלוניים ב-CSF, או לממצאים ב-MRI של נגעים ב-T2, עם עלייה בסיכון של 1.005 לכל עלייה של 100 ננוגרם/ליטר של NFL ב-CSF, זאת בהשוואה לעלייה בסיכון של פי-2.6 במקרים של פסים אוליגוקלונלים חיוביים, או עלייה בסיכון של פי-11.3 במקרים של נגעים המתגלים עם MRI ב-T2 ‏( Arrambide וחב' ב-Neurology משנת 2016). בדומה ל-NFL ב-CSF, גם רמות NFL בנסיוב אינם מראים מתאם ברור עם סיכון מוגבר לעבור מ-CIS ל-MS.

עם זאת, רמת NFL ב-CSF בתחילת CIS, נראית במתאם עם נגעים חדשים ב-T2‏ (p<0.003) בשנה החמישית, ובמתאם עם נגעים חדשים ב-T2 בשנה הראשונה (p<0.004). תוצאות דומות נמצאו עם רמות NFL בנסיוב במטופלים עם RRMS, והיה מתאם טוב עם מספר גדול של נגעים מתגלים עם גדוליניום (רמת NFL גדולה פי-10 הייתה כרוכה בהגדלה פי- 2.9 של נגעים חדשים. בנוסף, שינויים לאורך זמן ברמת NFL, היו בעלי ערך פרוגנוסטי זהה לזה שהתקבל במדידה יחידה של NFL ב-baseline. לדוגמה, עלייה פי-10 ברמת NFL בנסיוב לאורך 24 חודשים, כרוכה בעלייה פי-4.7 במציאת נגעים בסיוע גדוליניום, באותו פרק זמן (p<0.001).

שימוש פרוגנוסטי פוטנציאלי נוסף של NFL, הוא בניבוי של מוגבלות פיזית במהלך המחלה. NFL ב-CSF ובנסיוב בשלב ה-baseline, הם מנבאים בלתי-תלויים של ה-EDSS או Extended Disability Status Scale במהלך המעקב, וכן של ה-MSSS או MS Severity Score, באותו מעקב. ב-optic neuritis, רמת הבסיס של NFL ב-CSF נראית גם כן במתאם חיובי עם MSSS שהוערך לאחר זמן ממוצע של 13 שנים (p<0.018) (Modvig וחב' ב-Mult Scler משנת 2015). יתרה מכך, NFL ב-CSF נמצא כגורם סיכון בלתי-תלוי למעבר לפנוטיפ השניוני המתקדם. ואמנם, מחקר רטרוספקטיבי עם תקופת מעקב ממוצעת של 14 שנה הראה שבמטופלים עם רמות מוגברות של NFL ב-CSF (מעל 386 ננוגרם/מ"ל) ב-baseline, המעבר מ-RRMS למצב של SPMS (או secondary progressive MS) היה יותר סביר מאשר היה במטופלים עם ערכים נמוכים של NFL ב-CSF (פחות מ-60 ננוגרם/ליטר) (Salzer וחב' ב-Mult Scler משנת 2010).

הגידול ברמת NFL בנוזל הצרברו-ספינלי במגוון של מחלות נוירולוגיות הכרוכות בנזק אקסונלי. העמודות מייצגות ערכים ממוצעים + SEM של ערכי NFL ב-CSF במחלות נוירולוגיות בהשוואה לביקורת בריאה. עמודות בצבע כתום מתארות מחלות CNS עם הגברה ממוצעת של NFL שמעל פי-10, העמודות בצבע כחול עם רמות NFL הגדולות פי-2–10 מרמותיו בביקורת בריאה, והעמודות בצבע אפור משקפות עלייה ברמתNFL ב-CSF הנמוכות מפי-2 ביחס לביקורת בריאה. HAD-HIV associated dementia ; ALS – amyotrophic lateral sclerosis; CJD-Creutzfeldt-Jakob disease; MS-multiple sclerosis; MSA-multiple system atrophy; CBD-corticobasal degeneration; PSP-progressive supranuclear palsy; mild TBI-mild traumatic brain injury; FTD-frontotempoal dementia; NPH-normal pressure hydrocephalus; DLB-dementia with Lewy bodies; AD-Alzheimer disease; PDD-Parkinson's disease dementia ; PD-Parkinson's disease

שיטות זמינות למדידה של NFL

שיטות לקביעת רמה של NFL ב-CSF:

שיטת ELISA. טכניקת ELISA sandwich מבוססת על קישור של נוגדנים חד-שבטיים ל-NFL, זמינה בערכות מסחריות החל משנת 2003, והרוב הגדול של מחקרים על NFL ב-CSF עושים שימוש בערכות אלו. שיטת ELISA חדשה לכימות NFL ב-CSF פותחה בשנת 2018 והיא מתאימה ומוגבלת רק ל-CSF כיוון שהרגישות שלה נמוכה לצורך מדידת הריכוזים הנמוכים של NFL בדם.

שיטת ECL לקביעת רמה של NFL בדם: שיטת ECL מתבססת על הקישור של נוגדנים חד-שבטיים ספציפיים ל-NFL בתוך בארות מועשרים באלקטרונים, עם יצירה מלווה של אות electrochemiluminescence. בשנת 2013 הוכנסה שיטת ECL לשגרת המדידות של NFL בדם, עם שיפור ברגישות האנליטית, אם כי דגימות דם של אנשים בריאים עם רמות נמוכות מדי של NFL לא מתאימות למדידה בגלל הרגישות הלא-מספקת (Kuhle וחב' ב-J Neurol Neurosurg Psychiatry משנת 2015).

שיטת Simoa: טכנולוגיה זו מבוססת על arrays של מולקולה בודדה, וספירה סימולטנית של singulated capture microbeads. ערכות simoa מסחריות זמינות, והתוצאות של ערכי NFL בנסיוב או בפלזמה החלו להתפרסם משנת 2016 ואילך. שיטה זו הגדילה באופן חד את הרגישות של מדידת NFL בדם, ואפילו נמצאה אמינה במדידת NFL בדגימות דם של אנשים בריאים צעירים (Disanto וחב' ב-Ann Neurol משנת 2017). בשיטת Simoa נמצא באופן מתמיד מתאם חזק בין רמות NFL בדם וב-CSF, מה שיכול לקדם שימוש בדגימות דם שנטילתן פשוטה בהרבה מנטילת דגימות CSF (על פי Mattsson וחב' ב-JAMA Neurol משנת 2017).

הוראות לביצוע הבדיקה

בערך 5 מ"ל של דם ורידי נלקחות במבחנות ספירת-דם (פקק סגלגל, המכילות EDTA). הנבדקים אמורים להיות בצום של 4 שעות טרם נטילת הדם, המסורכז בטמפרטורה של 4ºC- משך 8 דקות במהירות 2,000g. סרכוז הדם צריך להתבצע תוך שעתיים מנטילתו. הפלזמה נאספת, ומוקפאת בטמפרטורה של 80ºC- עד לבדיקה עם ערכת Simoa (על פי Ashton וחב' ב-Acta Neuropathol Commune משנת 2019).

ראו גם

• חזרה לדף מדריך בדיקות מעבדה
• בדיקות מעבדה - מפגעי מערכת העצבים והמוח
• בדיקות מעבדה - נוזל שדרה

המידע שבדף זה נכתב על ידי פרופ' בן-עמי סלע, המכון לכימיה פתולוגית, מרכז רפואי שיבא, תל-שומר;
החוג לגנטיקה מולקולארית וביוכימיה, פקולטה לרפואה, אוניברסיטת תל-אביב (יוצר הערך)