核心生物標志物用于阿爾茲海默病診斷的研究進展

王思翔，曾紅梅

(南昌大學第二附屬醫院神經內科，南昌 330006)

1906年醫生Alois Alzheimer第一次對該病例進行報道，并以阿爾茨海默病(AD)命名該病。2016年國際研究阿爾茲海默病組織統計：全球癡呆人數達到4700萬人，到本世紀中葉隨著人口老齡化，癡呆人數將達到1.31億[1]。中國作為人口大國，已步入老齡化社會，到2050年，年齡超60歲的人數可由2015年的2億發展到4.9億人，癡呆的人數，到2030年估計由2015年的950萬人發展到1600萬人[1]。將對社會、家庭照料者帶來沉重的負擔。

癡呆的類型大體分神經退行性及繼發因素兩大類，其中常見的AD占60%～80%，其次是血管性癡呆占10%[1]。隨著對AD研究的深入，其診斷標準也隨之改進。美國老齡化研究所-阿爾茨海默病協會(NIA-AA)相繼于1984、2007、2011年提出AD的修訂診斷標準[2-3]。國際工作組(IWG)于2007、2010、2014年提出新改進的AD診斷指南[4]。這兩個組織在最新的AD診斷指南中提出，引入核心生物標志物的概念對AD進行分期、分型[3-4]。即IWG利用核心生物標志物將AD分為臨床前期AD、典型AD、非典型AD、混合性AD。而NIA-AA將AD分為3期：無癥狀期(臨床前期AD)、癡呆前期(AD源性的輕度認知功能障礙MCI)、癡呆期(AD來源)，在后兩期的分型中根據生物標志物信息再將其分型為：很可能、可能、不太可能(MCI、癡呆期)[3-4]。本文就目前體液中AD的核心生物標志物進行系統論述。

1 淀粉樣蛋白代謝核心生物標志物

1.1 腦脊液(CSF)Aβ淀粉樣蛋白

淀粉樣前體蛋白(APP)通過α、β、γ分泌酶裂解生成含碳端的降解產物即多種淀粉樣蛋白異構體(Aβ)，一般由36～43種氨基酸組成。最常見的形式是Aβ40和Aβ42。Aβ40是最常見的一種形式。而Aβ42神經毒性更大，占Aβ的10%[5]。其他可溶性的Aβ蛋白亞型在動物模型中發現與神經毒性有關，包括Aβ25-35和Aβ31-35，Aβ源性擴散配體(ADDLs)，Aβ二聚體和Aβ寡聚體[6]。在CSF中發現的其他20種生成的Aβ裂解肽形式，這顯示出一種新的APP酶解生成途徑[7-8]。

早期的Aβ42淀粉樣蛋白研究中，STROZYK等[9]通過對AD死后尸檢證實CSF Aβ42水平降低可反映腦內神經炎性斑塊的形成。后續研究[10-11]通過淀粉樣蛋白PET示蹤劑發現腦內的滯留和CSF Aβ1-42有關，表現為CSF中CSF Aβ42越低，淀粉樣蛋白腦內滯留越多。在OLSSON等[12]的一篇系統分析CSF Aβ42的研究中，納入了142組AD隊列研究組和134組正常對照組(NC)，共9949名AD患者和6841名正常對照組，得到2組人群CSF Aβ42比值比0.56(95%CI0.55～0.58，P<0.000 1)，提示CSF Aβ42比值存在明顯差異，可作為臨床指南推薦的核心標志物之一。

CSF Aβ40是續Aβ42之后研究淀粉樣蛋白代謝的生物標志物。在OLSSON等[12]的meta分析顯示，AD研究組與NC組的CSF Aβ40未見差異，其他研究組相較于CSF Aβ42，CSF Aβ40水平并不能預測AD的進展[13]。還有許多研究者[14-15]對其他CSF Aβ亞型(Aβ37、Aβ38、Aβ39)的研究中發現，在鑒別AD和其他神經退行性疾病如帕金森病癡呆、路易體癡呆、克雅病(PDD)有優勢，但其特異性(SP)需要進一步驗證。

在APP代謝過程中，APP的氨基端域被裂解生成含有α、β端前體淀粉樣蛋白(sAPPα及sAPPβ)釋放到CSF中。在散發性的AD和MCI中，發現sAPPα及sAPPβ的CSF水平保持不變或略微增加[16-17]。有系統分析[12]顯示，AD人群和NC組的CSF sAPPα、sAPPβ比較差異無統計學意義。

1.2 血漿Aβ淀粉樣蛋白生物標志物

CSF是研究AD生物標志物的理想樣本來源，而血漿中Aβ也被最早用于AD的研究。血漿Aβ生成有兩個途徑：外圍組織及CSF通過BBB循環到血液中[18]。一項來自AD神經成像計劃(ADNI)，對血漿Aβ42與淀粉樣蛋白標記PET成像(11C-PIB-PET)和CSF Aβ42相關性進行研究，結果發現血漿Aβ與淀粉樣沉積的病理過程標志物及腦白質病變(MRI白質高密度)未見相關性[10，19-21]。但在有些研究中出現相左的結果，如唐氏綜合征(DS)，即早發性遺傳家族AD患者血漿中早期會出現Aβ水平升高[22]；HAMLETT等[23]發現與年齡相仿的對照組相比，DS患者中血漿Aβ42和磷酸化tau蛋白(p-tau)顯著升高，未發現有明顯的性別差異。同樣類似的研究[23-24]也顯示，早發遺傳家族性AD患者血漿Aβ水平與認知能力下降密切相關。即使沒有表現有癡呆的DS個體中，也同樣出現上述的改變。

2 tau蛋白核心生物標志物

2.1 CSF中tau蛋白

CSF中tau蛋白生物標志物，納入了2014年國際工作組的診斷標準中[2]。tau蛋白由352～441個氨基酸組成，有6個亞型。這些氨基酸的長度受到各種轉錄后修飾的影響[25]。在其中最長的tau亞型存在79個絲氨酸和蘇氨酸磷酸化位點，其中25個被鑒定為異常磷酸化位點。tau蛋白的磷酸化狀態是激酶和磷酸酶活性平衡的最終結果[26]?？?tau(t-tau)高反映了神經元和軸突的退化和損傷程度[27-28]。p-tau的高水平提示神經纖維纏結的形成[29]，該病理發現也被尸檢證實[30]。一篇有關CSF t-tau、CSF p-tau的薈萃分析[12]顯示，CSF t-tau(2.54 95%CI2.44～2.64,P<0.000 1)，CSF p-tau(1.88,1.79～1.97,P<0.000 1)，提示CSF t-tau、CSF p-tau，AD組與控制NC對照組差異大，可用于臨床區分AD與正常對照組。同樣通過歐洲瑞典癡呆數據庫(SveDem)，對臨床診斷確診AD患者數據發現,得到簡易智能精神狀態檢查量表(MMSE)得分越低，即認知功能越差，呈現CSF Aβ42越低，CSF t-tau、p-tau呈現高水平[31]。

要明確指出的是t-tau顯示的是一種腦內神經軸突損傷，除AD疾病外，在多發性硬化癥、腦卒中和CJD等疾病也可見到相關性表達[32-33]。而在CJD或急性腦卒中患者中未觀察到CSF t-tau和p-tau兩者之間存在相關性，僅僅出現CSF t-tau的升高，p-tau則輕度升高或正常[34]。FAGAN等[35]將CSF Aβ42、p-tau用于明確診斷AD的SP、敏感性(SE)，結果示Aβ42的SE為83%、SP為70%，t-tau的SE為82%，SP為67%，p-tau的SE為83%，SP為49%。

2.2 血漿中tau蛋白

一項薈萃分析[12]提出，血漿中t-tau蛋白結合6組AD和5組對照組隊列人群，結果示(1.95,95%CI1.12～3.38,P=0.02)，表明AD組相較NC對照組，在AD人群血漿t-tau蛋白升高明顯，可用于診斷、區分這2組人群。梅奧診所[36-37]兩項關于血漿t-tau水平與認知的縱向研究發現，認知正常(NC)參與者，若持續高的t-tau蛋白水平，可增加進展為輕度認知功能障礙(MCI)風險。而MCI者的血漿t-tau高與進展癡呆風險沒有顯著相關(其他類型癡呆或AD)，血漿t-tau越高與記憶表現越差。血漿和CSF t-tau之間未見明顯的相關性。

3 核心生物標志物的聯合應用

聯合使用生物標志物能更好地用于AD的診斷。有研究[38]顯示，CSF Aβ42/40 ROC曲線下面積(0.974)比單用Aβ42 ROC曲線面積(0.827)大(P<0.000 1)。在臨床單用Aβ42的SE為69.3%，SP為88.9%，而聯合CSF Aβ42/40比值SE為93.3%，SP為100%，其SE、SP明顯提高。FAGAN等[35-36]發現tau/Aβ42和p-tau/Aβ42比值的改變用于臨床前期AD診斷。在LISTA等[39]的研究中，通過CSF Aβ42聯合神經成像生物標志物對AD進行檢測和診斷，他們認為利用神經影像可直接提供腦病理生理學的結構功能代謝，用于預防和藥理干預試驗，能提供預測和監測進展為潛在AD疾病的可能。隨著新型生物標志物發現，應用代謝組學、蛋白組學檢測技術的發展，未來聯合應用生物標記物的研究將越來越多[24,40-41]。

4 展望

雖然，對AD的CSF及血液中研究核心生物標志物取得蠻多研究進展，從AD的病理機制Aβ淀粉樣蛋白沉積、神經纖維纏結入手，在許多不同獨立對照研究中被驗證及meta分析評估其診斷性能。目前，需要對核心生物標志物進行臨床上實用性的推廣，并通過對核心生物標志物劃出界限值用于AD的進展程度分級，將得到驗證、公認的臨床標準用于未來繼續研究[37-38,42-43]。而國內外各研究小組也需要利用高通量技術領域的方法創新，如測序、微陣列和蛋白質/多肽的質譜分析等，在體液、細胞、組織和器官中對基因、信使RNA(mRNA)、蛋白質和代謝物產物(與疾病狀態相關的蛋白質和代謝產物)發現新的、潛在的生物標記物，明確AD進展的潛在機制，探尋新的治療AD的途徑[44-46]。