Serum neurofilament light (NF-L) und glial fibrillary acidic protein (GFAP) Konzentrationen und deren Assoziation mit MRT Parametern in Patienten mit akuter Rückenmarkverletzung

Abstract-Text deutsch

Einleitung: Der neurologische Schweregrad einer Rückenmarkverletzung (SCI) wird in einer standardisierten Untersuchung erhoben. Diese ist jedoch subjektiv, wenig prädiktiv und vor allem in der Akutphase oft beeinflusst durch Begleitverletzungen und sedierende Medikamente. Daher wären Biomarker, die den Schweregrad objektivieren und das Erholungspotential vorhersagen können für die klinische Entscheidungsfindung von großer Bedeutung. Erste Studien haben GFAP und NF-L als potentielle Marker im Serum identifiziert. Zudem wurde versucht präoperative MRT Parameter als Surrogatparameter heranzuziehen. Diese Studie versucht MRT Parameter mit serologischen Markern zu kombinieren, um die Aussagekraft verschiedener Biomarker zu erhöhen.

Material und Methoden:  Dies ist eine retrospektive Analyse von prospektiv gesammelten Daten. Akute SCI Patienten wurden eingeschlossen und erhielten regelmäßige Blutabnahmen innerhalb der ersten 5 Tage nach Verletzung. Die Konzentrationen von GFAP und NF-L wurden mittels SimoaTM Technoloige (ultrasensitiver Immunoassay) bestimmt. ASIA Impairment Scale (AIS) Grad wurden standardmäßig gemäß internationaler Empfehlung erhoben. Als MRT Parameter wurden vorab publizierte Surrogatparameter analysiert. Alle Patienten mit vorhandener serologischer Auswertung und präoperativem MRT wurden eingeschlossen.

Resultate: Diese Studie umfasst 74 akute SCI Patienten. GFAP wurde schnell in die Blutbahn ausgeschüttet und zeigte einen rapiden und vom Schweregrad abhängigen Anstieg. NF-L stieg innerhalb der ersten 5 Tage kontinuierlich an. Beide serologischen Marker korrelierten mit dem neurologischen Schweregrad. Zudem zeigten beide eine Abhängigkeit zu diversen MRT Parametern. In der folgenden unbiased recursive partioning Analyse waren der BASIC Score, die intramedulläre Läsionlänge und GFAP Levels nach 24 Stunden die signifikantesten Marker für den Schweregrad der Verletzung. Die Läsionslänge und GFAP nach 72 Stunden waren die am stärksten prädiktiven Marker für die neurologische Erholung.

Diskussion: Gewisse präoperative MRT Parameter und GFAP Konzentrationen zu bestimmten Zeitpunkten erlauben den Schweregrad von Rückenmarkverletzungen zu objetivieren und könnte die neurologische Erholungswahrscheinlichkeit voraussagen.  

Abstract-Text englisch

Introduction: Injury severity after traumatic spinal cord injury (SCI) in the acute setting is assessed by a standardized neurological examination that is subjective, poorly predictive of outcome and often impossible or severely confounded by pharmacological sedation, or concomitant injuries. Therefore, biomarkers that objectively characterize severity and are able to predict outcome are urgently needed for clinical decision-making, communication with patients and their families as well as study design. Preliminary data shows that serological values of NF-L and GFAP are interesting candidates for objective diagnostic and prognostic biomarkers. Previous studies also tried to assess magnetic resonance imaging (MRI) findings as potential surrogate markers for SCI. The following study aims to combine certain MRI findings with serum values of NF-L and GFAP as potential markers to characterize injury severity, predict outcome and eventually monitor treatment response.

Material and Methods: This is a retrospective analysis of prospective collected data. Patients with acute traumatic SCI were included in an observational trial in which serial serum samples were collected in the first 5 days after injury. The concentrations of NF-L as well as GFAP were analyzed using SimoaTM technology. ASIA impairment Scale (AIS) grade and motor scores were obtained according to the International Standards for Neurological Classification of Spinal Cord Injury at presentation and at 6-months post-injury. As MRI parameters we assessed the Maximal Canal Compromise (MCC), Maximal Spinal Cord Compromise (MSCC), intramedullary lesion length, intramedullary hemorrhage, AO Spine fracture classification, BASIC score and sagittal grade. We included all patients from our institution that were enrolled in the prospective trial and had preoperative MRI available.

Results: We included 74 patients. GFAP is rapidly released into the blood stream in a severity dependent manner, whereas NF-L increases within the first 5 days after injury. Both, GFAP and NF-L, are associated with motor scores. Further, they are associated with multiple MRI findings. Unbiased recursive partitioning revealed the BASIC Score, intramedullary lesion length as well as GFAP levels after 24 hours as the most important predictors for injury severity. Intramedullary lesion length in the preoperative MRI as well as GFAP levels after 72 hours were able to predict the neurological outcome after 6 months of follow-up.

Discussion: Initial data indicates that certain MRI parameters as well as serological GFAP levels qualify as potential biomarkers after acute human SCI to stratify patients according to the severity and may be able to predict outcome.