【醉翁之艺】术后认知功能系列之三：临床上谵妄相关蛋白标志物的系统综述

谵妄严重增加了医疗负担，每年有超过200万的美国老年人被诊断为谵妄。在外科手术人群中，谵妄仍然是老年患者中最常见的并发症，并且与更长的住院时间、更高的护理费用、更高的死亡率和功能损害有关。谵妄发生的病理机制尚不清楚，目前缺乏明确的诊断生物标志物。在这里，Wiredu K等总结了2016年至2021年谵妄相关蛋白生物标志物中的研究成果，分析了不同测量平台和实验方法的优点，并提供了优化样品制备以检测低丰度生物标志物的观点，其结果发表于2023年3月的Anesth Analg杂志。

方法

根据系统评价和荟萃分析(PRISMA)指南的首选报告项目，我们搜索了 MEDLINE、SCOPUS、Central, Web of Science和Dimensions等5个数据库，使用关键术语[谵妄、急性混淆、急性脑衰竭]和[生物标志物、生物标记物]和[蛋白质、蛋白质组学]。检索结果仅限于2016年~2021年期间发表的英文文献。使用EndNote参考书目软件版本X9.3.3进行重复删除。通过初筛的文献均由K.W.和E.A.-P独立审查。分两个阶段进行。Rayyan free-ware是一个免费的系统审查网络工具，用于加快初筛(标题和摘要)。对符合以下纳入标准的文献再进行全文二次审查：(1)非靶向蛋白质组学分析，(2)谵妄生物标志物，(3)针对老年受试者进行的。当出现不一致时由K.W.和E.A.-P共同协商确认。如果作者指定相对于研究对照组的折叠变化程度为±1，且显著性水平≤0.05，则认为该生物标志物具显著性差异。使用来自UniprotKB的基因本体(GO)数据库(最后一次访问于2022年5月18日)对过度代表的功能主题(即生物过程、细胞成分和分子功能)进行分析。使用R环境（v4.1.1）进行分析以实现数据检索和可视化。

结果

我们从5个数据库检索(MEDLINE、SCOPUS、Central、Web of Science和Dimensions)中共筛选出1172篇文献。在初筛过程中被剔除的大部分文献为综述类、非生物标记类、海报摘要、会议记录、社论和评论。对280篇文献进行了全文审查，涉及谵妄的靶向生物标志物研究、动物研究及非蛋白谵妄生物标志物研究等被予以剔除。下图是筛选步骤和排除标准的流程图，最终8项纳入最终分析。

研究设计、患者选择和对照的选择

除2项研究外，其余研究均采用嵌套式病例对照研究设计。谵妄患者的平均年龄为73岁。来自484名受试者(病例和对照组)的样本独立用于生物标志物分析。除了一项研究分析了非手术患者的生物标志物外，符合条件的受试者均为接受心脏或非心脏手术患者。

谵妄病例可通过CAM、基于图表的谵妄识别工具(CHART-DEL)或第五版《诊断》和《精神障碍统计手册》(DSM-V)(表) 进行鉴别。MINDDS试验的受试者每天接受两次术后谵妄评估，而SAGES试验的受试者每天接受一次评估。在7项研究中展示了研究受试者的基线神经认知(表)。Lindblom等没有指定病例识别方法和基线神经认知方法。所有8项研究都使用非谵妄对照来建立统计基线，在对照的选择上存在一些差异。虽然SAGES队列包括基线认知表现作为附加的匹配参数，但5项研究中通过年龄和性别匹配的对照。Han等选择了与年龄和简易精神状态检查（MMSE）相匹配的对照。在Peters van Ton等研究中，选择了健康组和除谵妄外的神经认知障碍组作为谵妄病例的对照。同样，Lindblom等也选择了经历过其他神经损伤但未诊断为谵妄的手术患者作为对照。

样品制备和蛋白质组学技术

发现生物标志蛋白质的来源包括外周血(5项研究)、脑脊液（CSF）(2项研究)、外周血及CSF(1项研究)。当使用脑脊液时，腰椎穿刺样本只收集一次。这与基于血液的研究的连续收集样本形成对比。6项血液研究中有3项使用血浆，其余3项使用血清。3项研究使用MS作为分析方法，3项研究使用PEAs，其余2项使用SOMAscan技术。两项研究尝试用等压标记进行样本复用。然而，在任何研究中都没有提到分析前样品分馏以进一步降低样品复杂性。

蛋白生物标志物

在所有8项研究中，共446种不同的蛋白质被作为谵妄的候选生物标志物，其中370用于围手术期筛查。图2说明了每项研究对候选生物标志物总库的贡献以及研究之间生物标志物的重叠。白细胞介素-6 (IL-6)是在最常发现具有表达丰富的蛋白质，抗凝血素- III(serinc1)、细胞因子fractalkine (CX3CL1)和几丁质酶-3样蛋白1 (CHI3L1)至少3项研究中发现表达丰富的生物标志物。在基线(手术前)，CHI3L1、CNDP1、serinc1和细胞外基质蛋白1 (ECM1)是仅有的重叠差异显著的生物标志物。

图2：8项研究之间生物标志物的交叉重叠情况

对370种围手术期生物标志物库的功能分析表明，参与免疫反应、炎症反应和凝血级联反应的蛋白质的广泛激活和失调是一种系统性反应(图3)。

图3：370种围手术期生物标志物库的功能分析图

结论

诊断和预测谵妄的生物标志物不仅对正确识别病例很重要，而且对术前风险分层和可能的长期神经认知后遗症的随访也很重要。自2016年NIDUS成立以来，人们对谵妄研究的兴趣稳步上升。尽管如此，谵妄生物标志物研究似乎才刚刚兴起。只有少数研究从人类患者样本中提供了谵妄的系统生物学观点。出于诊断目的，一组生物标记物，而不是单一的生物标记物，似乎有可能区分谵妄病例和非病例。总的来说，来自这些研究的生物标记物表明手术损伤后的免疫和炎症反应，细胞外空间细胞因子和信号活性丰富。需要进一步的研究来支持这一观察结果。

醉翁之艺点评

在2016年之前，由于缺乏统一的命名法或通用的诊断工具严重阻碍了研究工作。当时常用的谵妄生物标志物包括乙酰胆碱酯酶（AChE）、神经元特异性烯醇化酶（ENO2）和S100-B Ca2+结合蛋白。一项针对2011年前基于CSF的谵妄生物标志物的系统回顾中，作者发现谵妄与5-羟色胺和多巴胺能信号传导增加、生长抑素和β-内啡肽信号传导的减少有关，且高AChE水平与不良临床结果之间存在显著相关性。由于符合纳入标准的研究之间没有重叠的生物标志物，作者无法进行比较。

尽管目前对谵妄生物标志物的研究很感兴趣，谵妄的神经炎症模型可能已经发生了转变，但可靠的诊断分子特征尚未出现。近年来，谵妄生物标志物领域格局发生了显著变化。

该研究对近6年的相关文献的回顾，为谵妄提供了系统的生物学观点。该研究汇总了8项研究中谵妄患者中差异失调的446种生物标志物。对370个围手术期生物标志物的功能分析表明，免疫反应、炎症反应和凝血级联反应广泛激活。考虑到感染性谵妄可能涉及不同的病理生理过程，仅对围手术期发现的生物标志物进行了功能分析。考虑到白介素-2 (IL-2)、CXCL11和CXCL13等在术前水平升高，因此推断术前炎症状态同样有可能增加谵妄的风险。其中，IL-6仍然是谵妄患者中结论最一致的蛋白质之一；CRP，它是一种急性期反应物，是炎症、感染和组织损伤的非特异性标志物。许多作者认为，CRP水平升高与谵妄的高风险相关，并可能用于监测谵妄的临床病程；总胆固醇和低密度脂蛋白(LDL)的升高与AD中神经斑块密度的增加相关。

当然，该研究主要纳入的均为嵌套式病例对照研究。由于此类研究对照取样，在精度、推断性结论和功效方面受到一定限制。即使在调整了大多数混杂变量之后，也只能从嵌套式设计中得出关联而不能得出因果推论。因此，该研究结论具有一定局限性。总之，谵妄生物标志物领域有待更进一步高质量、同质化的研究加以探讨和明确。

编译：王欣

审校：李金宝

原始文献：

Wiredu K, Aduse-Poku E, Shaefi S, Gerber SA. Proteomics for the Discovery of Clinical Delirium Biomarkers: A Systematic Review of Major Studies. Anesth Analg. 2023 Mar 1;136(3):422-432. doi: 10.1213/ANE.0000000000006246. Epub 2022 Dec 29. PMID: 36580411; PMCID: PMC10257346.

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