輕度認(rèn)知障礙的相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物

吳婧琳 孟慶慧 侯文霞 (濰坊醫(yī)學(xué)院護(hù)理學(xué)院，山東 濰坊 261053)

輕度認(rèn)知障礙(MCI)是介于正常老化與癡呆之間的一種過渡狀態(tài)，近年來已成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。MCI是一個(gè)不穩(wěn)定的狀態(tài)，由于MCI本身的異質(zhì)性，可能出現(xiàn)4種不同的轉(zhuǎn)歸，即：轉(zhuǎn)為正常，穩(wěn)定型，進(jìn)展型或死亡〔1，2〕。MCI的危險(xiǎn)在于其發(fā)展成為癡呆的概率明顯增高，美國(guó)神經(jīng)病學(xué)研究所(ANN)報(bào)道每年大約有6% ～25%MCI患者轉(zhuǎn)變?yōu)榘V呆，在Petersen等〔3〕的研究中，MCI向癡呆的轉(zhuǎn)化率平均每年約為12.9%，而正常老年人每年僅1%～2%發(fā)展為癡呆。也有學(xué)者認(rèn)為只要有足夠的時(shí)間，大多數(shù)甚至所有MCI者病情將加重并進(jìn)展為癡呆〔4〕。如能早期診斷并予以干預(yù)則有助于延緩病程。

1 血液中的生物學(xué)指標(biāo)

1.1 細(xì)胞因子 阿爾茨海默病(AD)患者腦組織病理變化中伴隨某些腦內(nèi)免疫反應(yīng)，并與病情變化有一定的聯(lián)系，在疾病的進(jìn)程中，神經(jīng)炎癥反應(yīng)包括有利和有害作用〔5〕。AD患者神經(jīng)病理研究表明，小膠質(zhì)細(xì)胞的活化比較早，要先于老年斑(SP)和神經(jīng)纖維纏結(jié)(NFTs)的形成?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生并釋放潛在的毒性物質(zhì)，包括氧自由基，致炎癥細(xì)胞因子，興奮性毒素和蛋白酶，這可能破壞鄰近的神經(jīng)元。炎性反應(yīng)是AD出現(xiàn)認(rèn)知和記憶障礙的重要機(jī)制，抗炎治療是防治AD的重要途徑。Burguillos等〔6〕最新研究發(fā)現(xiàn)Caspase信號(hào)通路控制小膠質(zhì)細(xì)胞活性和神經(jīng)毒性作用，其中caspase8、caspase3/7通過PKC-δ通路調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞活性。激活的小膠質(zhì)細(xì)胞增生且趨化性增強(qiáng)，并產(chǎn)生炎癥介質(zhì)，如炎前細(xì)胞因子(如 IL-1β、TNF-α等)補(bǔ)體和活性，導(dǎo)致神經(jīng)活性降低。Magaki等〔7〕對(duì)MCI的研究中，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子IL-6，IL-8，IL-10產(chǎn)生增加，表明免疫活化是一個(gè)在AD之前的早期現(xiàn)象，而MCI作為癡呆的臨床前期，輔助性T淋巴細(xì)胞(TH)受到的影響更大;在癡呆患者中，TH比例稍增加，推測(cè)可能是隨著疾病的進(jìn)程，認(rèn)知功能的下降，免疫狀態(tài)處于新的動(dòng)態(tài)平衡，CD4+免疫細(xì)胞數(shù)目略微恢復(fù)。細(xì)胞主要是通過分泌細(xì)胞因子，如 γ-干擾素(IFN-γ)，IL-2，IL-10等發(fā)揮免疫功能，IFN-γ活化巨噬細(xì)胞，還能促進(jìn)IgG的生成，IgG能夠通過調(diào)理作用和激活補(bǔ)體系統(tǒng)促進(jìn)巨噬細(xì)胞的吞噬和殺傷能力;IL-2刺激激活的T細(xì)胞增生和產(chǎn)生細(xì)胞因子，促進(jìn)炎癥反應(yīng);IL-10可以抑制促炎癥細(xì)胞因子的產(chǎn)生，抑制T細(xì)胞產(chǎn)生IL-2，并且抑制抗原特異性T細(xì)胞的激活，以及抑制單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的活性。目前研究較多的炎癥因子有 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、IL-10 和 TNFα，研究發(fā)現(xiàn) AD 病人血清中 IL-1β、TNFα、IL-6 明顯升高〔6，7〕，并且顯示 MCI患者IL-1β、TNFα、IL-6、IL-12 也明顯升高〔8〕，不過郭峰等〔9〕研究報(bào)道顯示，血清IL-6含量較正常對(duì)照組卻無明顯差異。α1-酸性糖蛋白、銅藍(lán)蛋白以及觸珠蛋白為非特異性急性反應(yīng)相蛋白，血清中含量如果升高，可能預(yù)示某種疾病或病理狀態(tài)，其在AD中的研究相對(duì)較少〔10〕，而在MCI中研究則未見報(bào)道。

1.2 氧化因子 soprostane 8，12-iso-iPF(2α)-Ⅵ是體內(nèi)脂質(zhì)過氧化的特異指標(biāo)，在AD病人的血漿中升高。Pratico等〔11〕發(fā)現(xiàn)MCI病人的大腦氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)，其血漿、腦脊液和尿液中均檢測(cè)到8，12-iso-iPF(2α)-Ⅵ水平增高，且預(yù)示著有發(fā)展為AD的趨勢(shì)。通過soprostane的檢測(cè)可以預(yù)測(cè)脂質(zhì)體過氧化增強(qiáng)的病人是進(jìn)展為AD的危險(xiǎn)因素。

1.3 一氧化氮(NO)NO可介導(dǎo)能量代謝抑制促進(jìn)APP異常斷裂為Aβ，Aβ又與小膠質(zhì)細(xì)胞結(jié)合，誘導(dǎo)NOS表達(dá)產(chǎn)生大量的NO，同時(shí)小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子又與Aβ協(xié)同誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞釋放NO，大量的NO通過氧化應(yīng)激、破壞能量代謝過程中的多種酶類減少ATP生成，損傷膜性結(jié)構(gòu)、蛋白質(zhì)及DNA，導(dǎo)致神經(jīng)元壞死和凋亡，并形成AD的病理標(biāo)志NFT和SP〔12〕。

1.4 血小板APP 淀粉樣前體蛋白(APP)是AD的Aβ沉積發(fā)病機(jī)制的關(guān)鍵所在。Borroni等〔13〕對(duì)血小板 APPr異常的MCI患者進(jìn)行為期2年的隨訪，發(fā)現(xiàn)83%的MCI轉(zhuǎn)變成了AD。Padovani等〔14〕用Western印跡分析法發(fā)現(xiàn)MCI和早期AD病人血小板中APP形式(APPr)同正常老年化相比發(fā)生了明顯的改變。他們認(rèn)為血小板中APPr比率可以作為診斷和早期的生物學(xué)指標(biāo)。

1.5 其他 CCL5〔15〕(泛素)是一種單核細(xì)胞，記憶性T細(xì)胞，在炎癥部位可刺激白細(xì)胞的升高。CCL7(單核細(xì)胞趨化蛋白3)可以誘導(dǎo)和活化單核細(xì)胞，并且調(diào)節(jié)了巨噬細(xì)胞的功能。CCL15(單核抑制性蛋白-1-δ)、CCL18(單核抑制性蛋白4)也介導(dǎo)了炎癥反應(yīng)。

2 腦脊液的生物學(xué)指標(biāo)

2.1 tau蛋白 老年癡呆的神經(jīng)病理學(xué)特點(diǎn)是大腦皮層和海馬出現(xiàn)大量SP和NFTs，并伴隨出現(xiàn)神經(jīng)元喪失，而tau蛋白是NFTs的主要組成成分。在病理狀態(tài)下，與神經(jīng)元軸突中的微管結(jié)合的tau蛋白過度磷酸化，形成雙股螺旋細(xì)絲(PHF)，使微管失去了在神經(jīng)元中的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)功能，沉積在細(xì)胞內(nèi)形成NFTs。CSF中的tau蛋白作為AD的生物學(xué)標(biāo)志于1993年首次報(bào)道。Riemenschneider等〔16〕在一項(xiàng)縱向研究中，隨訪18個(gè)月后發(fā)展成為AD的所有MCI患者或進(jìn)展型MCI患者，在MCI階段CSF中tau蛋白水平都升高;而隨訪后仍為靜止型的MCI患者，其CSF中的tau蛋白水平卻沒有升高，經(jīng)Logistic回歸分析表明，CSF中tau蛋白升高是認(rèn)知功能減退的預(yù)測(cè)因素?？梢奀SF中tau蛋白水平對(duì)于預(yù)測(cè)MCI患者是否會(huì)發(fā)展為AD有一定價(jià)值。Andreasen等〔17〕還研究了44例1年后轉(zhuǎn)化為AD的MCI患者，發(fā)現(xiàn)79.5%患者 CSF中 tau蛋白明顯增高;70.4%患者CSF中P-tau蛋白明顯增高;77.3%患者CSF中Aβ1～42濃度水平明顯下降。

2.2 Aβ1～42Aβ是SP的主要成分，由APP經(jīng)分泌酶剪切而成。Aβ有兩種主要的C端變異體，即含40(Aβ40)和42(Aβ42)個(gè)氨基酸的多肽，Aβ42最先沉積于腦中且毒性更大。1992年首次報(bào)道檢測(cè)腦脊液(CSF)中的Aβ水平可用以診斷AD，被認(rèn)為是AD研究中的重要進(jìn)展之一。越來越多的證據(jù)表明，Aβ是各種原因誘發(fā)AD的共同通路，是AD形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素，目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，Aβ在大腦皮層內(nèi)的蓄積是AD病理發(fā)生過程中的一個(gè)早期必然事件，超前于其他腦區(qū)損傷和臨床癥狀數(shù)年。在發(fā)生順序上，Aβ的出現(xiàn)早于NFTs、軸索缺乏營(yíng)養(yǎng)等病理變化以及臨床癥狀。目前研究認(rèn)為〔18〕，AD組CSF中的Aβ1～42比對(duì)照組明顯減少，提示為AD組病人的CSF中可溶性Aβ減少，而腦組織中不可溶性Aβ增加并形成彌漫性和典型SP之故。對(duì)MCI的追蹤研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)展型MCI較穩(wěn)定型MCI病人CSF中 Aβ1～42水平為低〔19〕。這些研究結(jié)果具有互補(bǔ)效應(yīng)，表明CSF中Aβ1～42水平的變化與MCI的進(jìn)展、與AD的病程變化密切相關(guān)。

AD病人和MCI病人血漿中的Aβ1～42并不與CSF中同步變化，這種不同步變化可能與腦部淀粉樣物的沉積打破了血液和CSF中Aβ的平衡有關(guān)。在對(duì)AD和MCI病人血漿中Aβ水平及其中幾個(gè)有代表性的長(zhǎng)期研究〔20～22〕中，表明AD病人與正常對(duì)照之間無顯著差異〔20〕，而MCI病人血漿Aβ42水平較年齡匹配的正常對(duì)照增高〔21〕。血漿中Aβ42水平增高是進(jìn)展為AD的危險(xiǎn)因素。進(jìn)展為AD的個(gè)體有較高的血漿Aβ42水平，對(duì)進(jìn)展為AD的病人進(jìn)行跟蹤觀察發(fā)現(xiàn)，3年后其血漿Aβ42水平下降很快〔22〕。將血漿中 Aβ40、Aβ42結(jié)合起來進(jìn)行評(píng)估，追蹤結(jié)果發(fā)現(xiàn)血漿Aβ42/Aβ40比值低的個(gè)體，進(jìn)展為MCI或AD的危險(xiǎn)性更高〔23〕。

2.3 P-tau Buerger等〔24〕對(duì)77例MCI患者的縱向研究表明，是CSF中P-tau231而不是總tau蛋白與認(rèn)知功能障礙和MCI向AD轉(zhuǎn)化有關(guān)，說明P-tau蛋白更能預(yù)示MCI發(fā)生。近年來，用靈敏的單克隆抗體能檢測(cè)多種不同磷酸化位點(diǎn)的tau蛋白水平，包括蘇氨酸181、231位點(diǎn)和絲氨酸 199、235、396、404位點(diǎn)的P-Tau。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，測(cè)定CSF中tau蛋白、tau181、tau231、Aβ42濃度水平，并結(jié)合測(cè)量腦室體積來矯正CSF中蛋白質(zhì)的稀釋程度，計(jì)算 tau(tau231、taul81)/Aβ42比率，有助于MCI的早期診斷，且對(duì)預(yù)測(cè)MCI患者是否發(fā)展為AD有一定價(jià)值。在跟蹤調(diào)查中，進(jìn)展為AD的MCI病人較穩(wěn)定型MCI病人CSF中P-tau，獨(dú)立于性別、年齡、MMSE得分及ApoE分型，因而P-tau231的增高被認(rèn)為是與AD相關(guān)的腦和認(rèn)知損傷的準(zhǔn)確和特異的預(yù)測(cè)因子〔25〕。

2.4 炎癥因子 近年研究表明，AD的發(fā)病機(jī)制與炎癥反應(yīng)有關(guān)，應(yīng)用抗炎藥物有助于改善AD癥狀。Weaver等〔26〕通過前瞻性分析發(fā)現(xiàn)，血漿白介素-6(IL-6)基礎(chǔ)水平升高與后期發(fā)生的認(rèn)知功能損害有密切關(guān)系，是導(dǎo)致認(rèn)知障礙的危險(xiǎn)因素。同時(shí)他們利用過表達(dá)IL6的轉(zhuǎn)基因鼠發(fā)現(xiàn)，IL-6在導(dǎo)致記憶和學(xué)習(xí)能力下降的神經(jīng)病理生理方面發(fā)揮作用。該研究結(jié)果還提示，通過檢測(cè)血漿中IL-6水平有助于早期發(fā)現(xiàn)認(rèn)知功能損害。有研究檢測(cè)了CSF中干擾素，誘導(dǎo)蛋白-10(IP-10)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-l)、白介素-8(IL-8)水平，結(jié)果表明IP-10在遺忘型MCI患者中顯著增高，而隨著AD的發(fā)展則逐漸下降。由于MCP-1在炎癥的病理過程中扮演重要角色，其水平增高是臨床前AD的早期生物標(biāo)記〔27〕有研究發(fā)現(xiàn)。另外MCI患者組白細(xì)胞表達(dá)CD36水平較正常對(duì)照組顯著下降，而在老年與青年對(duì)照組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，說明白細(xì)胞表達(dá)CD36水平下降與年齡無關(guān)，而是一種疾病相關(guān)現(xiàn)象，且從AD的早期階段即MCI開始就已發(fā)生。

2.5 C-反應(yīng)蛋白(CRP)CRP是急性炎癥期的一種反應(yīng)蛋白，最近的研究發(fā)現(xiàn)腦脊液和血清中的CRP比MCI、AD患者的高。Schmidt等〔28〕對(duì)一組人群(1 050名)進(jìn)行25年的隨訪，發(fā)現(xiàn)血清中非特異性高敏CRP量比正常高出至少3倍，顯著增加了發(fā)展為癡呆的危險(xiǎn)性，故認(rèn)為：可溶性CRP也可作為診斷癡呆的生物指標(biāo)，且在臨床癥狀出現(xiàn)前就已長(zhǎng)期存在。

2.6 高半胱氨酸(Hcy)Seshadri等〔29〕在歷經(jīng)8年(1 092例)的前瞻性研究后發(fā)現(xiàn)，血漿中高半胱氨酸水平在癡呆發(fā)病前已升高，是發(fā)展為癡呆或AD獨(dú)立高危因素。Religa等〔30〕的研究認(rèn)為，高半胱氨酸的升高可能與亞甲基四氫葉酸還原酶(MTHFR)基因型有關(guān);同時(shí)還檢測(cè)到血清中葉酸水平、維生素B12下降。Annerbo等〔31〕研究發(fā)現(xiàn)，血漿高半胱氨酸水平與MCI患者轉(zhuǎn)化為AD的危險(xiǎn)度間明顯相關(guān)，作者推測(cè)低或正常的高半胱氨酸水平可能是MCI患者向AD轉(zhuǎn)化的一個(gè)保護(hù)機(jī)制。MCI轉(zhuǎn)化為AD患者組的血漿高半胱氨酸水平高于未轉(zhuǎn)化組，提示MCI轉(zhuǎn)化為AD可能依賴于毒性代謝產(chǎn)物高半胱氨酸的沉積。

綜上所述，研究MCI的生物學(xué)標(biāo)志對(duì)AD的早期診斷和治療具重要意義。在沒有精確的生物學(xué)標(biāo)志物出現(xiàn)前，我們認(rèn)為以上生物學(xué)標(biāo)志與標(biāo)準(zhǔn)的認(rèn)知功能測(cè)定、詳細(xì)的病史詢問、臨床檢查及神經(jīng)影像學(xué)技術(shù)的互相結(jié)合是MCI臨床判定的有價(jià)值手段。

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