文摘
摘要目的:直接比较的诊断效用增长分化15倍的防晒系数(GDF-15)与我们之前的纤维母细胞生长factor-21 (FGF-21)发现在同一个成人线粒体疾病群。
方法:使用定量ELISA血清GDF-15水平测定。GDF-15数据的统计分析比较FGF-21研究成果发表。
结果:平均血清GDF-15浓度升高患者的线粒体疾病和所有实验群体之间的不同,镜像FGF-21组结果。是有区别的患者诊断的肌肉活检和基因诊断,这表明血清GDF-15测量可能是更广泛的比肌肉线粒体疾病的具体展现线粒体疾病,FGF-21相比。GDF-15明显表现出更高的诊断与FGF-21相比优势比(75.3 vs 45.7),是一个更好的预测基于诊断疾病敏感性(77.8% vs 68.5%),和表现FGF-21接受者操作特征曲线分析曲线下的面积(94.1% vs 91.1%)。结合这两个生物标志物没有改善在GDF-15曲线下的面积非常孤单。线粒体疾病(GDF-15是最好的预测p多元逻辑回归分析后< 0.002)。
结论:GDF-15优于FGF-21作为线粒体疾病的指标。我们的数据表明,GDF-15通常表明遗传的线粒体疾病无论临床表型,而FGF-21似乎更能反映线粒体疾病时肌肉表现。
证据的分类:本研究第三类提供证据证明血清GDF-15准确区分线粒体疾病的患者。
术语表
- AUC=
- 曲线下的面积;
- CI=
- 置信区间;
- FGF-21=
- 纤维母细胞生长factor-21;
- GDF-15=
- 增长分化指数15;
- 位差=
- 四分位范围;
- 米拉斯=
- 线粒体肌病、脑病、乳酸酸中毒和strokelike集;
- MRC=
- 医学研究委员会;
- 门冬氨酸=
- 纽卡斯尔线粒体疾病量表的成年人;
- 或=
- 优势比;
- 中华民国=
- 接受者操作特性;
- TK2 =
- 胸苷激酶基因2
线粒体疾病的常规诊断部分复杂明显缺乏敏感的血清生物标志物。从历史上看,不敏感标记如肌酸激酶、乳酸、丙酮酸、乳酸:丙酮酸比已经使用,以最小的诊断工具。1,- - - - - -,3最近努力识别指标更敏感的线粒体疾病导致协会增加细胞表达,提高血清水平的纤维母细胞生长factor-21与线粒体肌病(FGF-21)小鼠模型。4后续研究病人群显示血清浓度FGF-21线粒体紊乱肌肉展现的是一个有用的指标,大大提高古典推理的疾病标记。2,3最近,基因表达研究在人类胸苷激酶2 (TK2)基因突变确定增长分化15倍的防晒系数(GDF-15)作为潜在疾病的指标。5GDF-15已经被报道与疾病严重程度,但没有进展,患者的m。3243 G >突变6,7和被发现反映改善线粒体功能补充丙酮酸在体外。8根据最近的报告,6,- - - - - -,8我们提出的分析血清GDF-15水平表明线粒体疾病的诊断能力,并比较它在FGF-21以前公布的数据。2
方法
证据的主要研究问题和分类。
是GDF-15线粒体疾病的更好的诊断指标FGF-21相比呢?这个病例对照研究提供了第三类证据表明GDF-15线粒体疾病的更好的诊断指标与FGF-21相比(诊断敏感性,77.8%和68.5%;诊断优势比[或],73.5 vs 45.7;接受者操作特征曲线下面积,0.941和0.911)。
研究对象纳入和排除标准。
本研究中使用的队列前面描述的。2简单地说,66年的成人群体包括控制,连续20 nonmitochondrial神经肌肉疾病控制和54线粒体疾病患者。线粒体疾病患者招募了2011年11月至2012年10月从成人线粒体疾病在皇家北岸医院诊所,悉尼,澳大利亚,如果他们符合沃克的标准9线粒体疾病和肌肉活检证实基因诊断或变化表明线粒体肌病。参与者年龄从20到84年,57.9%的参与者是女性。54的线粒体疾病患者,27岁有一个基因诊断和27个肌肉活检变化表明线粒体肌病患者(9基因诊断也有肌肉活检显示变化和线粒体肌病一致)。我们将诊断准确性的标准报告图发布之前对这群包含和排除的细节。2成年人如果可能,纽卡斯尔线粒体疾病量表(nmda)10临床评定量表进行线粒体疾病患者。此外,患者经常评估近端肌肉无力据医学研究理事会(MRC)标准。11
标准协议的审批、登记和病人同意。
书面知情同意当时从所有参与者获得的样本收集和伦理批准授予了悉尼当地的卫生区北部人类研究伦理委员会。
生化分析。
血清肌酸激酶、乳酸和丙酮酸的水平(以及其他生化参数)来衡量2这里使用了分析血清GDF-15水平。
血清GDF-15测量。
GDF-15水平以存档血清样本的定量夹心ELISA (BioVendor, Laboratorni其子as药物。布尔诺,捷克共和国),根据制造商的指示。吸光度读数为570 nm是从吸光度读数减去在450 nm正常化空井的平均吸光度。每个样品一式三份测量平均和浓度决定从4-parameter物流标准曲线(www.myassays.com)。ELISA测量进行了一式三份,每个试验和重复至少重复化验。的科学家进行了化验(R.L.D.)盲样品和他们的分组。
统计分析。
统计分析,如前所述,2使用SPSS版本20 (、IBM公司,纽约Armonk)和临床研究计算器在瓦萨尔大学统计网络接口(http://vassarstats.net/)。当2-tailed组之间的差异被认为是具有统计学意义p值小于0.05。所有p值低于0.0001表示为p< 0.0001。的参考截止浓度GDF-15被设定为对照组血清浓度的95,至于FGF-21。2
我们使用Mann-WhitneyU和克鲁斯卡尔-沃利斯非参数测试来确定统计组之间的差异。我们计算的诊断敏感性和相应的95%置信区间。未经调整的诊断或与FGF-21决心进行比较。接受者操作特征(ROC)曲线绘制在连续使用敏感性vs 100−特异性规模和曲线下的面积(AUC)是用来确定相对诊断能力。生物标志物水平与其他生化测量和临床评估工具使用非参数斯皮尔曼相关测试。线性回归分析是用来确定统计相关参数可以预测GDF-15浓度。多元线性回归分析来确定因素能够预测疾病控制混杂因素,可能影响血清GDF-15浓度。
结果
平均血清GDF-15浓度差异3组间组:对照组血清GDF-15浓度中值为1183。5 pg / mL(四分位距(差)1037 5 - 1475。3),疾病控制的浓度中位数1791 .0 pg / mL (IQR 1148 .0 - 3406。8)和线粒体疾病患者平均浓度3956 .0 pg / mL (IQR 2516 5 - 8676 - 8)。interassay的变异系数为9.6%重复样本(40个样品重复重复和42个样本来自3实验重复一组),分析质量控制为10.7%。平均血清GDF-15浓度2和4.6倍控制水平的疾病控制和线粒体疾病组,分别。意味着FGF-21水平相比,疾病控制与线粒体疾病组控制的水平,分别为2.2和7.3倍。2与FGF-21(阈值截止350 pg / mL),对照组的第95百分位被设置为阈值截止GDF-15(阈值截止2330 pg / mL) (图1)。同一关系中生物标志物浓度组之间观察到的生物标记和非参数Mann-WhitneyU测试显示血清生物标志物浓度之间的不同组(图1)。
血清FGF-21(红色)和GDF-15(绿色)浓度对这三组实验显示在对数刻度。相同的组中位数浓度之间的关系对于生物标志物可以看出,高水平的线粒体疾病组相比,疾病控制和控制。生物标志物浓度使用非参数Mann-Whitney实验组之间比较U测试。第95个百分位阈值达标(确定的对照组生物标志物浓度)所示蓝色横线的350 pg / mL为GDF-15 FGF-21和2330 pg / mL。
此外,Mann-WhitneyU(肌肉活检vs基因诊断,mtDNA vs nDNA突变,肌肉展现vs non-muscle展现,线粒体肌病、脑病、乳酸酸中毒、vs non-MELAS strokelike集(看见),男性与女性,糖尿病患者与正常心血管介入和无心血管介入)和克鲁斯卡尔-沃利斯(沃克标准可能的,明确的,糖尿病状态(正常、I型糖尿病、2型糖尿病、空腹血糖受损、葡萄糖耐量、胰岛素抵抗),身体质量指数(厌食症患者,正常、肥胖),心血管状态(正常、心肌病、缺血性心脏病、节律障碍,和周期性心肌梗塞,心肌病,节奏紊乱,周期性心肌梗塞和])非参数分析显示只有一个统计所有的团体和类别之间的差异比较。肌肉活检诊断与基因诊断的标准显示边际差异血清GDF-15浓度(3206 pg / mL (IQR 2152 - 6028) vs 6415 pg / mL (IQR 2704 - 12345),分别;p= 0.046)。值得注意的是,在我们之前的FGF-21研究中,是有区别的肌肉展现和non-muscle显化疾病病人,表明FGF-21海拔痛疾病状态。2这种差异是不明显的在分析GDF-15 (p= 0.324),这表明GDF-15生产可能不是相关修复途径,而是通路共同组织。这突显出一个潜在的更广泛的线粒体疾病的迹象GDF-15 FGF-21并不明显。
绝大多数的文献讨论GDF-15作为疾病生物标志物与心血管异常,特别是缺血性心脏病。虽然心脏介入是一种比较常见的合并症,线粒体疾病,大多数患者在这项研究中没有心脏病理。在分析GDF-15对所有心脏介入,也对子类的心脏介入,无明显统计学差异之间的血清GDF-15浓度(n = 11)或没有(n = 43)心脏介入(p= 0.788),或者当subcategorized(克鲁斯卡尔-沃利斯,p= 0.451)。
血清生物标志物浓度超过阈值截止统计分析被认为是疾病的象征。在规定的阈值设定在控制浓度的95,特异性人为确定为95.5%(95%可信区间[CI] 86.4% -98.8%) FGF-21和GDF-15疾病控制和线粒体疾病组。灵敏度检测线粒体疾病如果提高血清GDF-15浓度为77.8% (95% CI 64.1% - -87.5%),比FGF-21为68.5%(95%可信区间54.3% - -80.0%)。疾病控制集团的敏感性预测线粒体疾病时没有为30.0% (95% CI 12.8% -54.3%)使用GDF-15,比例为35.0% (95% CI 16.3% -59.1%)使用FGF-21。当subcategorizing组线粒体疾病的诊断,病人由肌肉活检诊断的敏感性为59.3% (95% CI 39.0% -77.0%)使用血清FGF-21浓度和70.4%(95%可信区间49.7% - -85.5%)使用血清GDF-15浓度。对病人诊断为基因突变,敏感性为77.8%(95%可信区间57.3% - -90.6%)使用血清FGF-21浓度和85.2%(95%可信区间65.4% - -95.1%)使用血清GDF-15浓度。9名患者的基因诊断也有肌肉活检显示变化符合线粒体疾病。灵敏度在考虑患者为66.7% (95% CI 30.92 - -90.96)使用血清FGF-21浓度和88.9% (95% CI 50.67 - -99.42)使用血清GDF-15浓度。
有疾病的可能性如果FGF-21水平是高于阈值截止350 pg / mL,称为诊断,或者被计算在我们之前的研究中是45.7 (95% CI 12.5 - -166.5,p< 0.0001)。2在这项研究中,GDF-15诊断或计算是73.5 (95% CI 19.6 - -276.3,p< 0.0001)。进一步,ROC曲线分析FGF-21和GDF-15 GDF-15稍微更好(AUC 0.941 (95% CI 0.893 - -0.989))比FGF-21 (AUC 0.911 (95% CI 0.855 - -0.968))在组合预测疾病的敏感性和特异性,尽管AUC并没有统计上的不同。结合这两种生物标志物没有增加AUC显著(0.944 (95% CI 0.895 - -0.994))在单独GDF-15,表明几乎没有一起协同诊断当考虑生物标记中获益。
之间的统计依赖GDF-15从最初的研究和其他所有测量参数2评估疾病组使用斯皮尔曼等级相关系数测试。GDF-15与乳酸(斯皮尔曼相关系数r年代)= 0.583,p< 0.0001),乳酸:丙酮酸(r年代= 0.544,p< 0.0001),FGF-21 (r年代= 0.554,p< 0.0001),身体质量指数(r年代=−0.322,p< 0.02),MRC近端肌肉无力11(r年代=−0.302,p< 0.05),而沃克标准9(r年代= 0.322,p< 0.02)。有趣的是,与其他GDF-15研究不同,6,7,12线粒体疾病组的患者来说,一个门冬氨酸10已经完成招聘的时候(n = 30)显示nmda总分或分数之间没有相关部分(》)和血清FGF-21吗2或GDF-15浓度。
多元线性回归分析后的每个组来确定任何可以预测血清GDF-15水平的变量,只有乳酸:丙酮酸(p< 0.002)和FGF-21 (p< 0.01)仍然是相关的线粒体疾病组。尽管GDF-15中度相关性和FGF-21 (r年代= 0.554),协会坚持线性回归后,没有对疾病预测当2生物标志物组合ROC曲线分析(图2),如上所述。最后,在考虑GDF-15水平控制和线粒体疾病组在多元逻辑回归模型,包括可能的混杂因素(年龄、乳酸:丙酮酸、胰岛素、葡萄糖、胆固醇、甘油三酯和FGF-21), GDF-15线粒体疾病的最佳预测值(p< 0.002)。
讨论
在我们的成年患者线粒体疾病,GDF-15表现为线粒体疾病的一个敏感指标,优于FGF-21和古典标记。GDF-15血清浓度平均值显示相同的关系FGF-21实验观察组(图1),但GDF-15是一个更好的预测基于诊断敏感性疾病,诊断,ROC曲线(图2)和多元线性回归。尽管一个温和的血清GDF-15和FGF-21浓度之间的相关性,关系持续线性回归分析后,没有考虑GDF-15 FGF-21一起协同效益(图2)。此外,GDF-15是线粒体疾病的更广泛的代表,而不是优先显示肌肉展现像FGF-21线粒体疾病。
本研究的设计在很多方面不同于先前的研究。首先,我们调查了患有线粒体疾病的成人群体,而其他FGF-21 GDF-15诊断研究看着成人和儿科军团。3,7,8在儿科患者表现出循环生物标志物水平较高,3,7分析结合这些数量可能会人为地斜血清生物标志物浓度,因此分析结果。第二,我们的群体包括患者基因的组合和肌肉组织学诊断,代表当前的临床诊断方法。因此,我们的研究代表了更严格的生物标志物的诊断效度估计,与其他研究相比只考虑基因诊断军团。3,6,7,12鉴于我们的结果,我们提出,生物标志物筛选的病人怀疑线粒体紊乱可能是一个更有效的诊断模式执行时使用新一代测序结合详尽的基因测序分析。13第三,我们组代表一个广泛的线粒体疾病与其他研究相比,使用有限的遗传的线粒体疾病组,如m。> 3243 G, Kearns-Sayre综合症,线粒体DNA缺失,或者TK2突变。5,- - - - - -,8最后,我们使用分析工具来自同一制造商(FGF-21 GDF-15;BioVendor,布尔诺,捷克共和国),与其他研究相比,使用化验来自不同制造商(FGF-21;BioVendor GDF-15;研发系统、明尼阿波利斯、MN),6,- - - - - -,8,12减少潜在的方法和实验输出的变化。
控制在这个研究GDF-15浓度中位数(1183 5 pg / mL[差1037 5 - 1475。3])与平均GDF-15浓度控制在良好的协议(1020 pg / mL(差803 - 1362 pg / mL)的男性和1017 pg / mL(差809 - 1297 pg / mL)女性)的弗雷明汉的后代的研究中,14尽管不同的量化方法。然而,当年龄,弗雷明汉的研究中心设立sex-matched第97.5百分位值作为阈值为基因诊断m截止。3243 > G欧洲病人队列研究,只有53%的诊断灵敏度计算。6,14弗雷明汉的研究通过比较第97.5百分位值(范围1085 - 5006 pg / mL,年龄,sex-dependent14使用precommercial自动电化学发光免疫分析法)的阈值截止最近日本线粒体疾病病人GDF-15诊断研究(710 pg / mL,7使用研发系统Quantikine ELISA),获得使用相同的ELISA试验作为研究欧洲,6显然,使用不同的化验可以明显不同的结果和使用数据从一个试验类型与不同的试验可能会误导人。尽管如此,血清GDF-15和FGF-21浓度之间的相关性之间的协议是本研究和欧洲研究(r年代= 0.554 vsr年代分别为= 0.54)和关闭在日本的研究报告(r年代= 0.64)。6,7
我们的研究表明,GDF-15水平升高表明线粒体疾病无论有肌肉的参与。这与日本研究,声称GDF-15肌肉的可能是一个更好的指标比FGF-21显化疾病,尽管一定程度的肌肉参与并不在这研究中使用,因此比较相关的肌肉参与生物标志物浓度是不可能的。此外,研究不同的阈值用于GDF-15:他们同意我们之前确定FGF-21阈值截断值350 pg / mL,当使用相同的ELISA BioVendor,2,7但GDF-15截止值的阈值设定在较低水平(研发系统= 710 pg / mL7vs BioVendor = 2330 pg / mL在这项研究),可能由于使用ELISA的差异。
在这项研究中FGF-21和我们之前的研究,2我们没有发现相关的患者总或子类nmda成绩完成这个量表在招聘的时候。这与其他的研究发现中度到强大的生物标志物浓度之间的相关性和疾病严重程度测量使用nmda和日本的线粒体疾病评定量表。6,7,12,15在欧洲研究,GDF-15和NMDAS-rated严重程度之间的相关性被发现无症状患者,适度影响病人,或适度影响患者(r年代= 0.54,p< 0.001),但不是严重影响病人。6这种差异可能是由于分析方法,据报道,一个参数相关测试(皮尔森)是用于严重组然后相比,非参数相关测试(枪兵)无症状,轻度和中度组。缺乏血清生物标志物浓度之间的相关性和疾病进展可能表明当前的评估疾病进展不足或太窄的表型多样性这些疾病组。或者,可能表明缺乏联系,这些生物标记来推断疾病进展的能力的基础上被代理标记而不是疾病的介质,一个细节需要进一步调查。最后,单后续抽样FGF-21和GDF-15在欧洲。3243一个>G cohort, 2 years after the initial sample, may not provide adequate frequency or time scales for these markers to reliably track disease progression in combination with the NMDAS.6,12估计的进展可能会因此提高抽样除了更敏感更频繁的严重程度评估的手段。因此,更大规模的研究和更敏感的临床工具来衡量疾病进展,表现在更长的随访期和更频繁的取样点,可能需要澄清是否生物标志物如GDF-15和FGF-21能够表明疾病进展。
线粒体疾病的临床诊断前景已经显著提高在过去5年的识别FGF-21肌肉展现线粒体疾病的作为一个有用的指标,现在更多的所以GDF-15更敏感和广泛的线粒体疾病的指示性标志。继续调查这些标记与线粒体疾病的病理生理的关系可能会加强他们的诊断效用或确定更好的候选生物标志物。在任何情况下,一线诊断指标测试,如血清GDF-15浓度,再加上详尽的基因测序方法,提供新一代测序技术的进步,可能预示着一个新时代的线粒体疾病的诊断。13希望临床、财政和个人负担的线粒体疾病可以通过更好的管理改善和治疗带来改进的诊断功能。
作者的贡献
统计分析是由R.L.D.援助从j·帕特森(柯灵医学研究学院,圣伦纳德,澳大利亚)。博士R.L.D.概念化和设计研究,获得的数据,分析数据,进行统计分析,解读数据,起草了手稿,修订后的手稿。中一段博士获得数据,修订后的手稿。C.M.S.教授设计并资助的这项研究,解释数据,修订后的手稿。
研究资金
没有针对性的资金报告。
信息披露
作者报告没有披露相关的手稿。去半岛投注体育官网Neurology.org为充分披露。
承认
R.L.D. NHMRC早期职业博士后,中一段NHMRC研究生学者,C.M.S. NHMRC从业者研究员。作者感谢j·帕特森博士和a .小姐统计分析的讨论,以及病人和他们的医生参与。
脚注
去半岛投注体育官网Neurology.org为充分披露。资金信息和披露认为作者相关的,如果有的话,年底提供这篇文章。本文由作者支付加工费。
- 收到了2015年12月27日。
- 接受的最终形式2016年2月21日。
- ©2016美国神经病学学会的半岛投注体育官网
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