核心生物標(biāo)志物用于阿爾茲海默病診斷的研究進(jìn)展

王思翔，曾紅梅

(南昌大學(xué)第二附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，南昌 330006)

1906年醫(yī)生Alois Alzheimer第一次對(duì)該病例進(jìn)行報(bào)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(tǒng)計(jì)：全球癡呆人數(shù)達(dá)到4700萬人，到本世紀(jì)中葉隨著人口老齡化，癡呆人數(shù)將達(dá)到1.31億[1]。中國作為人口大國，已步入老齡化社會(huì)，到2050年，年齡超60歲的人數(shù)可由2015年的2億發(fā)展到4.9億人，癡呆的人數(shù)，到2030年估計(jì)由2015年的950萬人發(fā)展到1600萬人[1]。將對(duì)社會(huì)、家庭照料者帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

癡呆的類型大體分神經(jīng)退行性及繼發(fā)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(duì)AD研究的深入，其診斷標(biāo)準(zhǔn)也隨之改進(jìn)。美國老齡化研究所-阿爾茨海默病協(xié)會(huì)(NIA-AA)相繼于1984、2007、2011年提出AD的修訂診斷標(biāo)準(zhǔn)[2-3]。國際工作組(IWG)于2007、2010、2014年提出新改進(jìn)的AD診斷指南[4]。這兩個(gè)組織在最新的AD診斷指南中提出，引入核心生物標(biāo)志物的概念對(duì)AD進(jìn)行分期、分型[3-4]。即IWG利用核心生物標(biāo)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(rèn)知功能障礙MCI)、癡呆期(AD來源)，在后兩期的分型中根據(jù)生物標(biāo)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(biāo)志物進(jìn)行系統(tǒng)論述。

1 淀粉樣蛋白代謝核心生物標(biāo)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(chǎn)物即多種淀粉樣蛋白異構(gòu)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(jīng)毒性更大，占Aβ的10%[5]。其他可溶性的Aβ蛋白亞型在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)與神經(jīng)毒性有關(guān)，包括Aβ25-35和Aβ31-35，Aβ源性擴(kuò)散配體(ADDLs)，Aβ二聚體和Aβ寡聚體[6]。在CSF中發(fā)現(xiàn)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(duì)AD死后尸檢證實(shí)CSF Aβ42水平降低可反映腦內(nèi)神經(jīng)炎性斑塊的形成。后續(xù)研究[10-11]通過淀粉樣蛋白PET示蹤劑發(fā)現(xiàn)腦內(nèi)的滯留和CSF Aβ1-42有關(guān)，表現(xiàn)為CSF中CSF Aβ42越低，淀粉樣蛋白腦內(nèi)滯留越多。在OLSSON等[12]的一篇系統(tǒng)分析CSF Aβ42的研究中，納入了142組AD隊(duì)列研究組和134組正常對(duì)照組(NC)，共9949名AD患者和6841名正常對(duì)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(biāo)志物之一。

CSF Aβ40是續(xù)Aβ42之后研究淀粉樣蛋白代謝的生物標(biāo)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(yù)測AD的進(jìn)展[13]。還有許多研究者[14-15]對(duì)其他CSF Aβ亞型(Aβ37、Aβ38、Aβ39)的研究中發(fā)現(xiàn)，在鑒別AD和其他神經(jīng)退行性疾病如帕金森病癡呆、路易體癡呆、克雅病(PDD)有優(yōu)勢(shì)，但其特異性(SP)需要進(jìn)一步驗(yàn)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(fā)性的AD和MCI中，發(fā)現(xiàn)sAPPα及sAPPβ的CSF水平保持不變或略微增加[16-17]。有系統(tǒng)分析[12]顯示，AD人群和NC組的CSF sAPPα、sAPPβ比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

1.2 血漿Aβ淀粉樣蛋白生物標(biāo)志物

CSF是研究AD生物標(biāo)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(gè)途徑：外圍組織及CSF通過BBB循環(huán)到血液中[18]。一項(xiàng)來自AD神經(jīng)成像計(jì)劃(ADNI)，對(duì)血漿Aβ42與淀粉樣蛋白標(biāo)記PET成像(11C-PIB-PET)和CSF Aβ42相關(guān)性進(jìn)行研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)血漿Aβ與淀粉樣沉積的病理過程標(biāo)志物及腦白質(zhì)病變(MRI白質(zhì)高密度)未見相關(guān)性[10，19-21]。但在有些研究中出現(xiàn)相左的結(jié)果，如唐氏綜合征(DS)，即早發(fā)性遺傳家族AD患者血漿中早期會(huì)出現(xiàn)Aβ水平升高[22]；HAMLETT等[23]發(fā)現(xiàn)與年齡相仿的對(duì)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(fā)現(xiàn)有明顯的性別差異。同樣類似的研究[23-24]也顯示，早發(fā)遺傳家族性AD患者血漿Aβ水平與認(rèn)知能力下降密切相關(guān)。即使沒有表現(xiàn)有癡呆的DS個(gè)體中，也同樣出現(xiàn)上述的改變。

2 tau蛋白核心生物標(biāo)志物

2.1 CSF中tau蛋白

CSF中tau蛋白生物標(biāo)志物，納入了2014年國際工作組的診斷標(biāo)準(zhǔn)中[2]。tau蛋白由352～441個(gè)氨基酸組成，有6個(gè)亞型。這些氨基酸的長度受到各種轉(zhuǎn)錄后修飾的影響[25]。在其中最長的tau亞型存在79個(gè)絲氨酸和蘇氨酸磷酸化位點(diǎn)，其中25個(gè)被鑒定為異常磷酸化位點(diǎn)。tau蛋白的磷酸化狀態(tài)是激酶和磷酸酶活性平衡的最終結(jié)果[26]?？?tau(t-tau)高反映了神經(jīng)元和軸突的退化和損傷程度[27-28]。p-tau的高水平提示神經(jīng)纖維纏結(jié)的形成[29]，該病理發(fā)現(xiàn)也被尸檢證實(shí)[30]。一篇有關(guān)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(duì)照組差異大，可用于臨床區(qū)分AD與正常對(duì)照組。同樣通過歐洲瑞典癡呆數(shù)據(jù)庫(SveDem)，對(duì)臨床診斷確診AD患者數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn),得到簡易智能精神狀態(tài)檢查量表(MMSE)得分越低，即認(rèn)知功能越差，呈現(xiàn)CSF Aβ42越低，CSF t-tau、p-tau呈現(xiàn)高水平[31]。

要明確指出的是t-tau顯示的是一種腦內(nèi)神經(jīng)軸突損傷，除AD疾病外，在多發(fā)性硬化癥、腦卒中和CJD等疾病也可見到相關(guān)性表達(dá)[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(guān)性，僅僅出現(xiàn)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(jié)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(xiàng)薈萃分析[12]提出，血漿中t-tau蛋白結(jié)合6組AD和5組對(duì)照組隊(duì)列人群，結(jié)果示(1.95,95%CI1.12～3.38,P=0.02)，表明AD組相較NC對(duì)照組，在AD人群血漿t-tau蛋白升高明顯，可用于診斷、區(qū)分這2組人群。梅奧診所[36-37]兩項(xiàng)關(guān)于血漿t-tau水平與認(rèn)知的縱向研究發(fā)現(xiàn)，認(rèn)知正常(NC)參與者，若持續(xù)高的t-tau蛋白水平，可增加進(jìn)展為輕度認(rèn)知功能障礙(MCI)風(fēng)險(xiǎn)。而MCI者的血漿t-tau高與進(jìn)展癡呆風(fēng)險(xiǎn)沒有顯著相關(guān)(其他類型癡呆或AD)，血漿t-tau越高與記憶表現(xiàn)越差。血漿和CSF t-tau之間未見明顯的相關(guān)性。

3 核心生物標(biāo)志物的聯(lián)合應(yīng)用

聯(lián)合使用生物標(biāo)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(lián)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(fā)現(xiàn)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(lián)合神經(jīng)成像生物標(biāo)志物對(duì)AD進(jìn)行檢測和診斷，他們認(rèn)為利用神經(jīng)影像可直接提供腦病理生理學(xué)的結(jié)構(gòu)功能代謝，用于預(yù)防和藥理干預(yù)試驗(yàn)，能提供預(yù)測和監(jiān)測進(jìn)展為潛在AD疾病的可能。隨著新型生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用代謝組學(xué)、蛋白組學(xué)檢測技術(shù)的發(fā)展，未來聯(lián)合應(yīng)用生物標(biāo)記物的研究將越來越多[24,40-41]。

4 展望

雖然，對(duì)AD的CSF及血液中研究核心生物標(biāo)志物取得蠻多研究進(jìn)展，從AD的病理機(jī)制Aβ淀粉樣蛋白沉積、神經(jīng)纖維纏結(jié)入手，在許多不同獨(dú)立對(duì)照研究中被驗(yàn)證及meta分析評(píng)估其診斷性能。目前，需要對(duì)核心生物標(biāo)志物進(jìn)行臨床上實(shí)用性的推廣，并通過對(duì)核心生物標(biāo)志物劃出界限值用于AD的進(jìn)展程度分級(jí)，將得到驗(yàn)證、公認(rèn)的臨床標(biāo)準(zhǔn)用于未來繼續(xù)研究[37-38,42-43]。而國內(nèi)外各研究小組也需要利用高通量技術(shù)領(lǐng)域的方法創(chuàng)新，如測序、微陣列和蛋白質(zhì)/多肽的質(zhì)譜分析等，在體液、細(xì)胞、組織和器官中對(duì)基因、信使RNA(mRNA)、蛋白質(zhì)和代謝物產(chǎn)物(與疾病狀態(tài)相關(guān)的蛋白質(zhì)和代謝產(chǎn)物)發(fā)現(xiàn)新的、潛在的生物標(biāo)記物，明確AD進(jìn)展的潛在機(jī)制，探尋新的治療AD的途徑[44-46]。