神經元特異性烯醇化脢(neuron-specific enolase (NSE))或γ- enolase，主要會在神經元細胞、神經內分泌細胞以及源於前二者的腫瘤中偵測到。60-81%的小細胞支氣管癌都發現有NSE昇高的情況。NSE和腫瘤轉移的部位或腦部的轉移並無關，但對於臨床分期卻有良好的相關性， NSE是監控小細胞支氣管癌治療和病程非常有用的單一預測因子和活性指標：診斷敏感度為93%，陽性預測值為92%。 Apudoma：34%的病例，NSE血清值有昇高的現象(> 12.5 ng/mL)。
神經母細胞瘤(Neuroblastoma)：62%罹病的孩童NSE血清值大於30 ng/mL，中間值會依罹病的階段而有所不同，NSE異常的程度或頻率和病程之間有重大的關聯，與無病存活率(illness-free survival)呈反比。其它腫瘤：非肺部的惡性疾病，其中22%NSE值大於25 ng/mL(所有階段的腫瘤)。例如：神經膠瘤(glioma)、腦膜瘤(meningioma)、纖維神經瘤(neurofibroma)以及神經鞘瘤(neurinoma)等腦部腫瘤只有偶爾會伴隨有NSE上昇的情形。
良性疾病：罹患良性肺部和腦部疾病的病人，血清中NSE的濃度會上昇(< 12 ng/ml)。腦血管腦膜炎(cerebrovascular meningitis)、散播性腦炎(disseminated encephalitis)、脊髓和小腦的退化(spinocerebellar degeneration)、大腦局部缺血(cerebral ischemia)、腦中風(cerebral infarction)、腦內血腫(intracerebral hematoma)、蛛網膜下出血(subarachnoid hemorrhage)、頭部外傷、腦部發炎疾病、器質性癲癇(organic epilepsy)、精神分裂症(schizophrenia)以及 Jakob-Creutzfeld disease等疾病，NSE主要會在CSF中增加。
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