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腫瘤標志物科普系列–神經元特異性烯醇化酶(NSE)升高原因分析

NSE內容提要1、NSE簡介2、NSE的正常參考區間是多少?3、非腫瘤人群NSE升高原因分析4、參考文獻正文1、NSE簡介神經元特異性烯醇化酶(NSE)1965 年 Moo

NSE內容提要

1、NSE簡介

2、NSE的正常參考區間是多少?

3、非腫瘤人群NSE升高原因分析

4、參考文獻


正文

1、NSE簡介

神經元特異性烯醇化酶(NSE)

1965 年 Moore等在研究神經系統蛋白時發現瞭 14-3-2蛋白,迄今為止研究表明,自然界共存在五種烯醇化酶,其中NSE 為 γγ 型。國外研究表明,在神經分化早期 NSE 的活性比較低,但伴隨著神經系統的逐步發育,NSE 的活性也隨之逐漸升高,直到大腦在形態和功能上達到成熟為止,由此可見NSE 是神經元分化的標志。Bakay 等認為此酶與非神經性烯醇化酶無交叉免疫性,故可作為神經元損害的特異性指 標。NSE 催化 2 -磷酸甘油酸,使之裂解生成烯醇式磷酸丙酮酸,主要存在於神經組織、神經內分泌系統和這些組織來源的 腫瘤組織中。NSE 在腦組織的活性最高,外周神經和分泌組織的活性水平居中,非神經組織、血清和脊髓液最低。

NSE 生物半壽期可能大於20 h,其分子量為78 kD,等電點為pH 4.7,是一種酸性蛋白酶。NSE 基因核苷酸序列全長2423 bp,共編碼434 個氨基酸的殘基。γ亞基的三維結構包括大約130 個氨基酸的N-端區域,大約300 個氨基酸組成8 個α 螺旋-β 折疊的桶狀結構,其中β 折疊結構位於桶狀結構的核心。β 折疊結構是NSE 的活性中心,α 螺旋結構環繞在筒狀結構周圍。NSE 的活性中心主要由組氨酸-189、精氨酸-371 和賴氨酸-393 三種堿性氨基酸組成。NSE 的所有抗原決定簇都分佈在48~96、188~293、399~433 氨基酸序列區域,這些抗原決定簇可用於NSE 的檢測。人類的NSE 二聚體復合物的空間結構是不對稱的,其中一個亞基中含有一個硫酸根離子和兩個鎂離子,其構象是閉合的,通過觀察發現該亞基可與酶底物或其類似物相結合;而另外一個亞基沒有發現可結合的任何底物或類似物的空間構象。這表明不同亞基之間與配體結合後所表現出的負協同效應。

NSE被認為是監測小細胞肺癌的首選標志物,60~80%的小細胞肺癌患者NSE升高。在緩解期,80~96%的患者NSE含量正常,如NSE升高,提示復發。小細胞肺癌患者首輪化療後24~72小時內,由於腫瘤細胞的分解,NSE呈一過性升高。因此,NSE是監測小細胞肺癌(SCLC)療效與病程的有效標志物,並能提供有價值的預後信息。

NSE也可作為神經母細胞瘤的標志物,對該病的早期診斷具有較高的臨床應用價值。神經母細胞瘤患者的尿中NSE水平也有一定升高,治療後血清NSE水平降至正常。血清NSE水平的測定對於神經母細胞瘤的監測療效和預報復發均具有重要參考價值,比測定尿液中兒茶酚胺的代謝物更有意義。另外對胺前體攝取脫羧細胞瘤、精原細胞瘤及其它腦腫瘤的診斷也有重要意義。

2、NSE的正常參考區間是多少?

NSE的正常參考值:0~16.3 ng/ml。也有的采用0~20 ng/ml。

3、非腫瘤人群NSE升高原因分析

3.1 樣本原因

NSE樣本在采血後,後盡快離心並檢測。紅細胞和血小板中含有NSE, 會逐漸釋放NSE到離心得到的血清中,從而引起檢測結果的升高。

如果樣本發生瞭溶血,NSE檢測結果會異常升高。研究顯示, 溶血每產生 1 g 血紅蛋白, 可使NSE 的測定平均值達到 34 .53 μg/ L, 屬於假陽性結果。對血紅蛋白進行梯度稀釋發現, 血紅蛋白含量越高, 對NSE 的測定結果影響越大, 當樣本中血紅蛋白含量達到4g/L時,NSE的檢測結果竟從1.11ng/ml升高到瞭136ng/ml。可見溶血對NSE 的測定結果影響是很大的。

因此NSE 測定要絕對避免溶血, 標本抽取後盡快分離血清立即測定。如果不能立即測定, 也應當立即分離血清, 放入冰箱冷凍保存。目的就是盡量避免因標本久置和標本溶血使紅細胞中 NSE 釋放進入血清, 影響測定結果。

血液樣本應在采集後0.5h 內迅速分離血清並立即檢測,盡量不超過1h,雖然上述結果中顯示0.5h 離心後立即檢測 NSE 結果與0.5h離心後室溫放置1h、2h、3h後檢測差異均有統計學意義(P<0.05),但是1h結果較0.5h升高不明顯,而與2h、3h差異較明顯。

近年來雖有一些關於NSE 影響因素的研究,但是對於樣本離心後放置不同時間未探討過,因此本實驗加入瞭這一影響因素。標本采集後放置不同時間離心後立即檢測結果中可以看出:NSE 結果較0.5h離心立即檢測結果差異均有統計學意義(P>0.05),而且差異較大,所以血液標本盡量在0.5h 離心,並在1h 內檢測,結果才具有真實性、可靠性以及可比性。

臨床上常常由於樣本離心後標本放置過久,或是標本放置過久離心導致紅細胞中部分αγ亞基釋放至血清中,從而導致 NSE 檢測結果偏高。在與溶血組比較中可以看出溶血對 NSE 檢測結果的影響非常大,主要由於溶血後紅細胞中釋放的αγ 亞基與 NSE 存在免疫交叉反應,使結果升高,造成結果的不準確。因此為瞭避免得出錯誤的結果,在臨床工作中,整個檢驗流程都應該標準化。在抽血過程中要嚴格註意,檢驗科人員更要認識到檢驗質量的重要 性,處理標本要嚴格按照操作規程,避免溶血,如果發生溶血, 則應與臨床聯系確定是否抽血復查,此結果僅供參考。而從冰凍組可以得出血清放置於-20 ℃ ,3d後復融檢測並不影響實驗結果,這就給作者提供瞭一個信息:如果離心後的血清不能立即檢測,可以立刻收集起來放置於-20 ℃冰箱內,需要時再復融檢測。

3.2 NSE參考值的設置

NSE參考值建立時采用的時非參數法,簡單來說,檢測100例健康人群的NSE結果,從小到大進行排序,第95大的結果定為參考值。這樣,就會有5%的健康人群的NSE檢測結果會高與參考值。

所以,如果你的檢測結果略高於參考值,可能你就是那5%的人。

3.3 良性肺部疾病

肺炎患者NSE與CEA水平均明顯高於正常對照組。

以結核性胸膜炎患者作為觀察組,並以同期收治的65例肺炎旁積液或細菌性胸膜炎患者作為對照組.檢測並比較兩組患者治療前及治療後半年血清CA125及NSE水平,采用受試者工作特征(ROC曲線)分析CA125,NSE水平及聯合檢測對結核性胸膜炎的診斷評價效能.結果:治療前觀察組血清CA125及NSE水平均明顯高於對照組。

3.4 腦部疾病

一般正常情況下,血清以及腦脊液中幾乎不含有NSE。近年來的相關研究發現,顱腦神經受損後,部分神經元壞死繼而崩解,腦神經組織細胞膜的完整性遭到損壞,迫使神經細胞中NSE 擴散入腦脊液和細胞間隙中;由於損傷所致血腦屏障的破壞,使其完整性遭到破壞或通透性增強,其天然的屏障作用減弱,致使一些蛋白成分透過血腦屏障釋放入血液及腦脊液中。顱腦損傷後血液及腦脊液中NSE 的含量隨著顱腦損傷的程度越重、死亡崩解的神經元細胞越多、血腦屏障受破壞程度越重而增高的。這種機制成為腦神經元損傷後檢測NSE 的變化來評判神經受損程度的理論依據,並由此認為NSE 是評判顱腦損傷程度和疾病預後的一項特異性敏感檢測指標。

3.5 特殊人群

特殊人群,如兒童如果檢測NSE,結果會高於參考值,根據文獻研究兒童的NSE參考值一般會比成人的高2倍。我們通常見到的體檢查報告單上參考值一般都是成人的參考值。

此外,NSE檢測值升高主要見於下列疾病患者的CSF中:腦血管性腦脊膜炎、彌漫性腦炎、脊髓與小腦退化、腦缺血、腦梗死、顱內血腫、蛛網膜下出血、腦外傷、炎性腦病、器質性癲癇、精神分裂癥和Jakob‑Creutzfeld病。

4、專傢共識、指南中的NSE

(1) 原發性肺癌診療指南 ( 2022 年版)

血清學腫瘤標志物檢測: 目前美國臨床生化委員會和歐洲腫瘤標志物專傢組推薦常用的原發性 肺癌標 志 物 有 癌 胚 抗 原 ( carcinoembryonic antigen, CEA) ,神經元特異性烯醇化酶 ( neuron specific enolase,NSE) ,細 胞 角 蛋 白 19 片 段 抗 原 21-1 ( cytokeratin 19 fragment antigen 21-1,CYFRA21-1) 和胃泌素釋放肽前體 ( pro-gastrin-releasing peptide,ProGRP) , 以及鱗狀上皮細胞癌抗原 ( squamous cell carcinoma antigen,SCCAg) 等。以上腫瘤標志物聯合使用,可提高其在臨床應用中的靈敏度和特異度。

輔助診斷: 臨床診斷時可根據需要檢測肺癌 相關的腫瘤標志物,行輔助診斷和鑒別診斷,並瞭解 肺癌可能的病理類型。①SCLC: NSE 和 ProGRP 是輔助診斷 SCLC 的理想指標。②NSCLC: 在患者的血清 中,CEA、SCCAg 和 CYFRA21-1 水平的升高有助於NSLCL 的診斷。一般認為 SCCAg 和 CYFRA21-1 對肺 鱗 癌 有 較 高 的 特 異 性。若 將 NSE、CYFRA21- 1、 ProGRP、CEA 和 SCCAg 等指標聯合檢測,可提高鑒別 SCLC 和 NSCLC 的準確率。

不合格標本如溶血、凝血、血 量不足等可影響凝血功能、NSE 等腫瘤標志物甚至 肝、腎指標等的檢測結果。

(2) 肺癌實驗室診斷專傢共識

肺癌相關腫瘤標志物 美國國傢臨床生物化學研究院( National Academy of Clinical Biochemistry, NACB) 、中華醫學會檢驗醫學分會等[5-6]均推薦神經元特異性烯醇化酶( neuron-specificenolase, NSE) 、胃泌素釋放肽前體( pro-gastrin-releasingpeptide,ProGRP) 、細胞角蛋白片段 19 ( cytokeratin 19 fragment,CYFRA21-1) 、鱗狀上皮細胞癌抗原( squamouscell carcinomaantigen, SCC ) 和 癌 胚 抗 原 ( carcino embryonic antigen,CEA) 等為常用的原發性肺癌標志物。此外,糖類抗原( carbohydrate antigen,CA) 125、CA15-3、CA19-9、組織多肽抗原等 TM 也與肺癌有一定的相關性,需要時可聯合用於肺癌 的輔助診斷。

NSE NSE 是烯醇化酶的一種同工酶。烯醇化酶是催化糖原酵解途徑中甘油分解的酶,由 α、 β、γ 3 種不同的亞基組成 αα、ββ、γγ、αβ 和 αγ 5 種 二聚體同功酶。其中 γγ 亞基組成的同功酶主要在神經元和神經內分泌細胞合成,故命名為 NSE[7]。

NSE 可由中樞或外周神經元以及神經外胚層性 腫瘤分泌,是 SCLC 首選的 TM,患者組織或血清中 檢測到的 NSE 水平增高,可在組織學證據缺乏時支持 SCLC 的診斷[8]。NSE 在 SCLC 中的陽性率高達 65% ~ 100%[7],可用於 SCLC 的鑒別診斷和放、化 療的療效監測。首次化療開始後的 24 ~ 72 h,NSE 水平可因腫瘤細胞溶解等出現短暫性升高,是化療有效的先期征兆。治療前升高的 NSE 水平可在化 療開始後 1 周或第 1 輪化療結束前出現快速下降, 提示化療有效; 若化療後 NSE 水平仍持續增高,則 提示化療無應答或疾病惡化[9]。復發時血清 NSE 水平升高,且通常早於臨床表現。

此外,在神經內分泌細胞腫瘤,如嗜鉻細胞瘤、 胰島細胞瘤、甲狀腺髓樣癌、黑色素瘤、視網膜母細 胞瘤等,血清 NSE 也可增高; 某些良性肺部疾病和 神經系統疾病,如結核、腦膜炎、腦缺血、腦梗死、顱 內出血等,可有血清 NSE 水平升高; 紅細胞中含有 豐富的 αγ 混合體,因此溶血是造成 NSE 假陽性的主要原因。

(3) 中國人群肺癌血清標志物臨床應用及參考區間建立規范化流程專傢共識2021

SCLC 患者血清 NSE 水平顯著性升高,而腺癌和鱗癌患者的 NSE 水平接近,兩者均顯著低 於 SCLC,因此 NSE 具有良好的鑒別診斷價值。晚期 肺癌患者的 NSE 水平明顯高於早期肺癌。血清 NSE 水平隨患者年齡增長而升高[17]。肺癌治療後 NSE 水 平下降,復發時會再度升高,因此 NSE 對 SCLC 的診 斷和治療效果監測有一定價值。NSE 也可用於 SCLC 化療的療效監測 ,在患者首次化療開始後 24~72 h,NSE 水平因腫瘤細胞溶解等出現短暫性升高,是化療有效的前兆;NSE 水平在化療開始後 1 周 或第 1 輪化療結束前出現快速下降,提示化療有效。 疾病復發時血清 NSE 水平再次升高,且通常早於臨床 表現。連續 2 次 NSE 和 ProGRP 升高的幅度較前次 測定增加 10% 以上,或 1 次測定較之前增加 50% 以 上對 SCLC 的復發具有很好的預測價值[2-4]。約有 10%~20% 的 NSCLC 患者癌組織中有神經內分泌分 化,因而也會出現血清 NSE 水平升高[18]。在表皮生長因子受體(epidermal growth factor receptor,EGFR)突 變陽性的肺癌患者,接受 EGFR 酪氨酸激酶抑制劑 EGFR-tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)治療後 監測血清 NSE 水平可判斷患者生存期[19]。使用 EGFR-TKIs 治療的 NSCLC 患者其術前血清 NSE 高 水平可提示預後較差。

(4) 行業標準WS/T 459—2018常用血清腫瘤標志物檢測的臨床應用 和質量管理

神經元特異性烯醇化酶(neuron specific enolase;NSE)烯醇化酶根據α , β , γ三個亞基的組分不同,可分為αα , ββ , γγ , αβ和αγ五種二聚 體同功酶。 γ亞基主要存在於神經組織,γγ同功酶屬神經元和神經內分泌細胞特有,故命名為神經元 特異性烯醇化酶。 NSE是一種酸性蛋白酶,參與糖酵解代謝過程。腫瘤組織糖酵解作用加強,細胞增殖 周期加快,細胞內的NSE釋放進入血液增多。起源於神經內分泌組織的腫瘤如神經母細胞瘤和小細胞肺 癌(SCLC),血清NSE升高。1 參考區間血清 NSE 檢測的參考區間可因方法、儀器、試劑不同而有不同,各實驗室應根據試劑說明書和自己 的臨床實踐建立自己的參考區間。2 篩查血清 NSE 一般不用於肺癌的篩查。3 輔助診斷3.1 血清 NSE 是小細胞肺癌(SCLC)首選標志物之一。小細胞肺癌患者 NSE 水平明顯高於肺腺癌、 肺鱗癌、大細胞肺癌等非小細胞肺癌(NSCLC), 具有輔助診斷價值。並可用於小細胞肺癌與非小細胞 肺癌的鑒別診斷。

3.2 血清 NSE 也是神經母細胞瘤的腫瘤標志物,患者明顯升高,而腎母細胞瘤(Wilms 瘤) 患者 較少升高, 因此,可用於神經母細胞瘤與 Wilms 瘤的鑒別診斷。

3.3 血清 NSE 升高還常見於神經內分泌細胞腫瘤, 如嗜鉻細胞瘤、 甲狀腺髓樣癌、黑色素瘤、胰 島細胞瘤、 視網膜母細胞瘤等。

3.4 血清 NSE 在某些神經系統疾病和肺部疾病,如腦膜炎、肺炎等也可見升高, 但陽性的百分率

較低。

4 預後評估

血清 NSE 是小細胞肺癌和神經母細胞瘤的重要預後評估指標。血清 NSE 持續升高, 提示預後不良。

5 療效和復發監測

5.1 血清 NSE 水平可反映小細胞肺癌化療的應答情況, 在化療後 24h 至 72h 可發生 NSE 的暫時性 升高(腫瘤的消散現象) 。化療應答良好的患者血清 NSE 水平會在第一個療程結束後迅速下降。患者 NSE 水平的持續升高或暫時性下降均提示治療效果不佳。

5.2 血清 NSE 可用於小細胞肺癌的隨訪和復發監測。一般在治療後 2 年內,宜每 3 個月檢測一次, 3~5 年內每 6 個月檢測一次。

(5) 健康體檢基本項目專傢共識(2022)

5、參考文獻

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