阿爾茨海默病腦脊液和血液生物學(xué)標(biāo)志物的研究進(jìn)展*

彭竹蕓 綜述，晏 寧，晏 勇△審校

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科 400016；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬大學(xué)城醫(yī)院神經(jīng)中心 401331)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是老年期癡呆中最常見的類型,發(fā)病率為1.0%～2.0%，并隨著年齡增長而增高。AD發(fā)病率在中國65～75歲人群中為4.8%，>75～85歲為11.5%，85歲以上大于30.0%。AD不僅嚴(yán)重危害老年人群的身體健康，并給家庭和社會增加了沉重的負(fù)擔(dān)。目前對確診的中、重度AD尚無特效治療方法，而早期識別和干預(yù)該病對患者、家庭和社會均有極其重要的意義。Prince等[1]代表國際癡呆協(xié)會所寫《2011世界AD報(bào)告》中提出AD能夠早期診斷，指出早期診斷和干預(yù)可明顯改善AD患者的認(rèn)知功能，推遲患者入住醫(yī)療和看護(hù)機(jī)構(gòu)的時(shí)間，且早期診斷的效益顯著。早期診斷就是盡早發(fā)現(xiàn)癥狀很輕微、特別是發(fā)現(xiàn)僅有腦部AD病理改變而無臨床癥狀的臨床前期AD(preclinical phase AD，PCAD)患者。近年來對AD早期診斷的探索主要集中在腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)和血液中生物標(biāo)志物研究，本文就此進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 CSF中相關(guān)標(biāo)志物

目前對CSF中生物標(biāo)志物的研究多聚焦β樣淀粉蛋白(amyloid β-protein，Aβ)和tau蛋白等含量異常。證實(shí)二者改變最直接最可靠的方法是腦組織活檢，但臨床廣泛開展較困難。因CSF直接與中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)的細(xì)胞外空間聯(lián)系，腦的生物學(xué)變化會在CSF中反映出來，故檢測CSF中Aβ和tau蛋白等能較客觀地反映腦組織的病理、生理變化。

1.1Aβ AD最主要的病理特征性改變之一是細(xì)胞外聚集的Aβ構(gòu)成老年斑(senile plaque,SP)。淀粉樣前體蛋白(APP)經(jīng)過一系列酶切過程產(chǎn)生Aβ。生理情況下，APP經(jīng)過α途徑代謝不生成Aβ。病理狀態(tài)下，APP經(jīng)β途徑代謝產(chǎn)生過多不溶性Aβ，導(dǎo)致腦組織大量Aβ沉積，從而使CSF中Aβ水平降低。老年斑的核心成分是Aβ40和Aβ42，疏水性的Aβ42比Aβ40的毒性更強(qiáng)，更易聚集。AD患者CSF中Aβ42的水平較Aβ40更低。因Aβ40變化較小，Aβ42/Aβ40比值對于AD的診斷更有幫助。Carol等[2]報(bào)道CSF中Aβ40降低對AD診斷的敏感性為80.0%，特異性為90.0%，Aβ42降低的敏感性87.0%，特異性90.0%；兩個(gè)指標(biāo)聯(lián)合檢測Aβ40/Aβ42比值在診斷AD的敏感性大于95.0%，特異性為90.0%。Welander等[3]用Aβ標(biāo)準(zhǔn)肽定量研究發(fā)現(xiàn)散發(fā)性和家族性AD患者腦Aβ斑塊和額葉皮質(zhì)區(qū)存在Aβ43，提出Aβ43比Aβ40更常見，毒性可能比Aβ42更強(qiáng)，是非常重要的生物學(xué)標(biāo)志物。但目前還未被廣泛認(rèn)可，有待進(jìn)一步研究。曾有較多對Aβ14、Aβ15、Aβ16、Aβ25、Aβ32、Aβ35、Aβ37、Aβ38、Aβ39等其他單體在AD患者CSF中變化研究，但其敏感性和特異性均較低。

1.2tau蛋白 tau蛋白是神經(jīng)元內(nèi)維持微管結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的細(xì)胞內(nèi)蛋白。在正常狀態(tài)下，CSF中含有少量tau蛋白，隨著年齡的增長而增多。AD患者腦神經(jīng)元中tau蛋白過度磷酸化并與微管蛋白分離，聚合成不溶的成對螺旋纖維絲(PHF)，最終形成神經(jīng)元纖維纏結(jié)(neurofibrillary tangles,NFTs)，tau蛋白釋放入CSF中，總tau蛋白(T-tau)顯著增加。磷酸化tau蛋白(P-tau)是NFTs的主要成分，可在39個(gè)位點(diǎn)異常過度磷酸化，造成軸突傳導(dǎo)功能障礙。目前國際老年癡呆協(xié)會建議將T-tau和P-tau作為診斷AD的生物標(biāo)記物。

有研究表明，AD、血管性癡呆和額顳葉癡呆患者T-tau水平增高，在90%進(jìn)展為AD的輕度認(rèn)知障礙(MCI)患者的CSF內(nèi)，T-tau水平顯著增加，而穩(wěn)定型MCI不增加[4]。Mattsson等[5]多中心檢測AD組(MCI發(fā)展為AD 271例)和非AD組(MCI發(fā)展為其他癡呆59例)患者CSF中tau蛋白，顯示AD組P-tau181和T-tau高于非AD組。de Souza等[6]證實(shí)AD患者的海馬容積與CSF中P-tau和T-tau的含量相關(guān)，而與CSF中Aβ不相關(guān)，原因可能與神經(jīng)元缺失和AD病理、生理過程相關(guān)。P-tau181和P-tau231可用來鑒別AD與其他類型癡呆[7]。MCI患者CSF和腦組織中BACE1蛋白及酶活性升高，Aβ42水平降低、T-tau和P-tau升高等具有預(yù)示MCI向AD轉(zhuǎn)化的價(jià)值。Tau蛋白其他亞型還有P-tau199、P-tau235、P-tau396和P-tau404等，在AD和其他類型癡呆均有異常，某些亞型可作為癡呆早期診斷的生物學(xué)指標(biāo)。但其他神經(jīng)變性疾病如克-雅腦病(Creutzfeldt-Jakob disease，CJD)、路易體癡呆(dementia with Lewy bodies，DLB)等患者CSF 中tau蛋白水平也可升高。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)AD患者CSF中tau蛋白水平高于多發(fā)性梗死性癡呆、血管性癡呆、非AD癡呆以及MCI和其他癡呆患者。

1.3Aβ聯(lián)合tau蛋白 實(shí)踐證明檢測單個(gè)生物標(biāo)志物的敏感性和特異性明顯弱于多個(gè)標(biāo)志物聯(lián)合檢測。Blennow等[8]對有癡呆高危因素的認(rèn)知功能障礙患者聯(lián)合檢測CSF中Aβ42、T-tau和P-tau蛋白，結(jié)果顯示一例患者常有多個(gè)標(biāo)志物同時(shí)異常，較單一標(biāo)志物診斷AD具有更高的特異性和準(zhǔn)確性。此3項(xiàng)指標(biāo)聯(lián)合檢測對預(yù)測MCI發(fā)展為AD的特異性和敏感性約為85.0%。Tapiola等[9]選擇交叉研究123例可能AD患者的CSF，以Aβ42下降、P-tau升高和Aβ42/P-tau比值診斷AD，其敏感性為91.6%、特異性為85.7%。

1.4神經(jīng)元蛋白和其他替代標(biāo)記物 其他腦淀粉樣蛋白沉積標(biāo)志物包括APP、淀粉前體樣蛋白(Amyloid precursor like protein，APLP) 。APLP有3種亞型即APLP1β25,APLP1β27 和APLP1β28。Yanagida等[10]報(bào)道在散發(fā)性和家族性AD患者CSF中 APLP1β28水平顯著增高。而在家族性AD患者CSF中Aβ42卻沒有降低，認(rèn)為APLP1β28可替代Aβ42而作為診斷標(biāo)記物。 分揀蛋白相關(guān)受體(sortilin-related receptor,SORL1，又稱 SorLA 或LR11) ，是一種跨膜神經(jīng)元分揀蛋白，引導(dǎo)APP進(jìn)入產(chǎn)生Aβ的再循環(huán)通路。SORL1的下降與淀粉樣斑塊、NFTs呈負(fù)相關(guān)。Ma等[11]報(bào)道在AD患者CSF中SORL1顯著降低，建議其可作為AD診斷性標(biāo)志物。神經(jīng)元損傷后漏出蛋白-類視錐蛋白1(visinin-like protein 1，VLP-1)在AD患者的CSF中高表達(dá)。該蛋白預(yù)測AD的敏感性和特異性與CSF 中T-tau、P-tau、Aβ42相似[12]。有學(xué)者報(bào)道異構(gòu)前列腺素(isoprostanes)和超氧化物歧化酶(superoxide Dismutase,SOD)，可作為AD和MCI患者氧化應(yīng)激損傷的標(biāo)志物。

2 血液中的生物學(xué)標(biāo)志物

2.1血漿中的Aβ 血液標(biāo)本較CSF獲取更方便，血液生物標(biāo)志物檢查一直是學(xué)者們探索的方向。目前研究顯示AD患者血漿中存在Aβ變化而tau蛋白檢測較為困難。血漿Aβ42水平變化與CSF并非同步變化。Ringman等[13]研究發(fā)現(xiàn)FAD基因突變型患者血漿Aβ42、Aβ42/Aβ40比值在出現(xiàn)臨床癥狀前已明顯升高，而CSF中Aβ42/Aβ40比值降低、T-tau和P-tau升高。Schupf等[14]跟蹤研究無認(rèn)知損害的老年人群約4.5年，發(fā)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)早期血漿中Aβ42高表達(dá)，而轉(zhuǎn)變成癡呆后血漿中Aβ42下降且血漿中Aβ42/Aβ40比值也下降。Blasko等[15]也報(bào)道血漿中Aβ42高表達(dá)組較對照組在5年后患癡呆的風(fēng)險(xiǎn)增大。AD患者早期血漿與CSF的不同步變化可能與血腦屏障較完整有關(guān)，而晚期血漿和CSF中Aβ均降低的一致性可能與中樞與外周血中Aβ的平衡有關(guān)。血漿中Aβ42水平升高、Aβ42/Aβ40比值降低者是進(jìn)展為AD的高度危險(xiǎn)因素，可作為預(yù)測PCAD和MCI患者發(fā)展為AD的生物標(biāo)志物。也有研究表明血漿中Aβ沒有變化。家族性AD和唐氏綜合征時(shí)，血漿中的Aβ水平升高，但是在散發(fā)性AD患者血漿中Aβ水平并不一定增高。其結(jié)果的多樣性可能與Aβ的疏水性和血漿中Aβ來源于周圍組織而不是腦組織相關(guān)。

2.2血漿炎性反應(yīng)因子 腦內(nèi)不溶性Aβ過度沉積可引起一系列炎性反應(yīng)。血漿其他標(biāo)志物包括炎性反應(yīng)因子CD40在AD患者中表達(dá)較顯著。CD40是腫瘤壞死因子受體超級家族中的成員之一，與Aβ的代謝相關(guān)?？扇苄訡D40(sCD40)在AD患者的血漿中比在同齡對照組的血漿中高表達(dá)。Buchhave等[16]檢測136例MCI和30例同齡對照組血漿sCD40和CD40的同源配體(CD40L)，以此為基線，在隨后臨床觀察4～7年，MCI轉(zhuǎn)變AD的60例患者組二者均增高，而在認(rèn)知未繼續(xù)下降或轉(zhuǎn)為血管癡呆組二者均無變化，提示CD40可作為AD的早期的標(biāo)志物。AD病理、生理過程涉及炎性反應(yīng)，O′Bryant等[17]選用白細(xì)胞介素(IL)、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)、肌酸激酶MB(CKMB)、單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP1)、巨噬細(xì)胞移動抑制因子(MIF)、巨噬細(xì)胞炎性蛋白1(MIP1)、組織抑制劑的金屬蛋白酶1(TIMP1)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)等炎癥相關(guān)血清蛋白作為測試集的邏輯回歸模型診斷AD，其敏感性為80.0%、特異性為91.0%。此模型計(jì)算再加上性別、年齡、教育及載脂蛋白E(ApoE)的準(zhǔn)則，其敏感性可為94.0%、特異性為88.0%。AD患者CD44在淋巴細(xì)胞膜上表達(dá)增強(qiáng),CD44是黏附分子甚至在中樞神經(jīng)系統(tǒng)也參與免疫反應(yīng)，其增強(qiáng)表達(dá)似乎與p53升高相一致[18]。有研究還認(rèn)為AD患者血清中IL-1β、IL-6、TNF-α明顯升高，MCI患者IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α明顯升高。在對MCI患者的追蹤調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，進(jìn)展為AD的MCI患者CSF中有較高的TNF-α和IL-8水平均增高，給AD的診斷和治療提供了新的途徑。

2.3周圍系統(tǒng)其他標(biāo)志物 Khan等[19]報(bào)道磷酸化的細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERKs)1與ERKs 2的比值指數(shù)，在包括解剖病理驗(yàn)證的病例樣本中診斷AD比臨床標(biāo)準(zhǔn)診斷具有更高的敏感性和特異性，特別是診斷早期(AD期第一個(gè)4年)。 在經(jīng)臨床和病理診斷AD癡呆患者各病程階段血清中PlsEtn水平均顯著下降,并與癡呆的嚴(yán)重程度相關(guān)，在患者癥狀加劇時(shí)降低更顯著[20]。

3 基 因

3.1p53 p53基因是抑癌蛋白，又稱“基因組的守護(hù)神”。它通過產(chǎn)生一種能引發(fā)細(xì)胞凋亡的蛋白質(zhì)來保護(hù)人類細(xì)胞，或是在DNA受到嚴(yán)重?fù)p傷時(shí)促使細(xì)胞自殺，以阻止遺傳突變的擴(kuò)展和癌癥的形成。當(dāng)p53受損或缺失時(shí)，就會導(dǎo)致癌癥。而p53極度活躍，瘤抑制蛋白比正常水平更高時(shí)，衰老進(jìn)程就會加速并且壽命縮短。主要機(jī)制是p53使細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)折疊導(dǎo)致阻力增加而致細(xì)胞死亡，導(dǎo)致Aβ沉積，而成為AD早期的標(biāo)志物。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)AD組患者血液中p53突變型高于非AD組，且p53突變型與年齡相關(guān)，與病程和簡易精神狀態(tài)量表(MMSE)無關(guān)。p53預(yù)測MCI患者2年后發(fā)展為AD的敏感性和特異性均較強(qiáng)[21]。

3.2微RNA(miRNA) miRNA是一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為22個(gè)核苷酸的非編碼單鏈RNA分子,通過與靶基因mRNA的3′非翻譯區(qū)(3′UTR)結(jié)合在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因表達(dá)。miRNA在腦發(fā)育、神經(jīng)特異性以及突觸可塑性等方面有重要的作用，miRNA與AD相關(guān)的APP、BACE-1等基因的靶mRNA相互作用，與AD等神經(jīng)變性疾病有密切的關(guān)系。體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)miRNA-29a/b-1的表達(dá)與Aβ產(chǎn)生的因果關(guān)系支持在散發(fā)AD中特定的miRNAs與淀粉樣途徑相關(guān)[22]。 Cogswell等[23]的研究表明在AD患者中miRNA在CNS和CSF中均異常表達(dá)。在Braak分級5～6級的AD患者小腦、海馬和額中溝區(qū)發(fā)現(xiàn)miR-9、miR-132下降。在AD患者CSF中miR-146b水平下調(diào)，而在腦中miR-138則高表達(dá)。miRNA在腦及CSF的變化，使其可能成為AD早期診斷的標(biāo)志物。但神經(jīng)元或者其他神經(jīng)細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)中miRNA和細(xì)胞外的miRNA的變化及相關(guān)性等尚不明確，因此能否作為確診AD的生物標(biāo)志物還需進(jìn)一步研究。

3.3基因多態(tài)性 大量研究表明ApoE的多態(tài)性與AD的關(guān)系密切。晚發(fā)性家族型AD患者ApoE的等位基因ε4頻率增多。ApoE4與CSF中低Aβ1-42、高T-tau、高P-tau及高tau/Aβ聯(lián)合可改變測試性能和能力，能夠區(qū)分出不同程度的認(rèn)知損害，ε4更能預(yù)示患者的認(rèn)知水平進(jìn)一步下降[24]。Elias-Sonnenschein等[25]系統(tǒng)分析得出，ApoE4與MCI發(fā)展成為AD的高危因素相關(guān)，為了更好的預(yù)防MCI轉(zhuǎn)為AD，ApoE4是很好的篩選工具。家族性早發(fā)型AD患者中75%有早老蛋白-1(Presenilin-1，PS1)的多態(tài)性異常，多為點(diǎn)突變。多于50%的早老基因錯(cuò)義突變可引起早發(fā)性AD。AD患者早老蛋白-2(Presenilin-2，PS2)基因突變體與GSF的Aβ含量相關(guān)，研究基因?qū)?biāo)志物的影響可指示尋找更好的治療方法[26]。目前對于基因的檢測仍面臨很大的問題，尋找基因作為標(biāo)志物需要更大的樣本和更多的人力財(cái)力。

4 展 望

近年來對診斷AD生物標(biāo)志物的探索研究中較為成熟的是CSF中Aβ(特別是Aβ42及Aβ42/Aβ40比值)和tau蛋白及其亞型的變化。但其特異性、敏感性和易重復(fù)性等還需進(jìn)一步的研究。而血液、尿液和唾液等生物標(biāo)志物的研究還有待探索，除Aβ、tau蛋白以外的其他癡呆相關(guān)生物標(biāo)志物的研究亦應(yīng)拓展，多種敏感性強(qiáng)和特異性高的診斷性標(biāo)志物組合，可能對AD特別是無癥狀的PCAD和早期AD進(jìn)行早期診斷及干預(yù)，以及判斷AD藥物治療效果更有裨益。

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