阿爾茨海默病腦脊液和替代基質(zhì)中生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

方涵 楊再興

阿爾茨海默氏?。ˋD）是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，是老年人中最常見的癡呆類型。AD主要表現(xiàn)為神經(jīng)精神癥狀，例如進(jìn)行性記憶障礙，認(rèn)知功能障礙，性格改變和語(yǔ)言障礙，嚴(yán)重影響社交、職業(yè)和生活功能。2011年，美國(guó)國(guó)家老齡研究所和阿爾茨海默病學(xué)會(huì)聯(lián)合發(fā)布了AD診斷指南，該指南將AD分為三個(gè)階段，即無(wú)癥狀的臨床前AD，AD源性輕度認(rèn)知損害（MCI）和AD癡呆［1］。在2018年，NIAAA建議進(jìn)一步更新，統(tǒng)一了影像學(xué)和生物標(biāo)志物的研究框架，并將生物標(biāo)記物分為AT（N）組，表明淀粉樣蛋白沉積（A），病理性纖維性Tau蛋白（T）和神經(jīng)變性（N）。目前，神經(jīng)心理學(xué)測(cè)試量表，實(shí)驗(yàn)室測(cè)試和影像學(xué)測(cè)試通常在臨床實(shí)踐中用于阿爾茨海默氏病的早期診斷。大量證據(jù)表明，在AD臨床診斷之前某些生物標(biāo)志物已發(fā)生變化，而在臨床前AD和MCI向AD的進(jìn)展中幾乎無(wú)變化［2］，因此確定生物學(xué)標(biāo)志物可有助于診斷AD早期，并在病情進(jìn)展以及療效的評(píng)價(jià)中發(fā)揮重要作用。本文回顧了可早期診斷AD的腦脊液中的生物標(biāo)志物和替代基質(zhì)中的生物標(biāo)志物，以供參考。

1 腦脊液中的生物標(biāo)志物

腦脊液由腦室中的脈絡(luò)膜叢產(chǎn)生，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中起重要作用。因?yàn)橥嘶瘔乃赖纳窠?jīng)元將直接與腦脊液交換其代謝產(chǎn)物，所以腦脊液中生物標(biāo)志物的檢測(cè)將更加直接，并且可以排除體內(nèi)許多代謝紊亂，是理想的鑒定標(biāo)本。

1.1 β-淀粉樣蛋白 研究表明，β-淀粉樣蛋白（Aβ）的產(chǎn)生增加和清除減少會(huì)導(dǎo)致其在腦內(nèi)異常積聚，從而對(duì)周圍的突觸和神經(jīng)元產(chǎn)生毒性作用，會(huì)破壞突觸膜，并導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞死亡。Aβ是一種由淀粉樣前體蛋白（APP）通過(guò)淀粉樣代謝途徑產(chǎn)生的多肽，其中90%是Aβ40，其余10%大部分是Aβ42。腦脊液Aβ42作為輕度認(rèn)知障礙（MCI）患者發(fā)生AD的指標(biāo)，將受到年齡、性別、觀察時(shí)間和APoE4的影響。目前的臨床研究尚未證實(shí)Aβ異常的老人一定會(huì)發(fā)展為AD，而在其他神經(jīng)退行性疾病中也發(fā)現(xiàn)腦脊液中Aβ的減少，因此在識(shí)別AD和其他非AD癡呆方面特異性低［3］。AD患者的腦脊液中Aβ42水平低于正常對(duì)照組，結(jié)合檢測(cè)Aβ42水平和Aβ42/Aβ40比值可以提高AD的診斷敏感性和特異性［4］。

1.2 Tau蛋白 Tau蛋白是一種含磷酸的蛋白。AD患者大腦中的Tau蛋白異常地過(guò)度磷酸化并聚集成雙螺旋絲狀，并失去正常的生物學(xué)功能。異常磷酸化的Tau蛋白的病理沉積導(dǎo)致神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NFTs）的形成，可將其用作大腦過(guò)早衰老的標(biāo)志。與正常老年人相比，AD患者大腦中的NFT數(shù)量更多，分布更廣泛。NFTs隨著AD的進(jìn)展而增加，并且與癡呆癥狀的程度有關(guān)。在AD患者的CSF中，t-tau和p-tau濃度升高，這是疾病嚴(yán)重程度的標(biāo)志，濃度越高，疾病進(jìn)程越快。NFT的主要成分是p-tau，p-tau的增加比t-tau對(duì)AD的診斷更有意義。早期臨床AD患者的腦脊液中p-tau水平與認(rèn)知功能相關(guān)性顯著降低，預(yù)示AD的發(fā)生［5］。研究表明，腦脊液Aβ42、t-tau和p-tau的聯(lián)合使用可將AD與正常對(duì)照區(qū)分開，其敏感性為97%，特異性為75%［6］。由此可見，多種標(biāo)志物聯(lián)合診斷的敏感性高于單一標(biāo)志物，對(duì)AD的早期診斷具有一定的臨床意義。

1.3 胰島素 胰島素可由神經(jīng)細(xì)胞自身合成，或由胰島β細(xì)胞分泌并透過(guò)血腦屏障（BBB）進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)［7］。研究發(fā)現(xiàn)，腦脊液中胰島素的水平是血液中的25%［8］。APP通過(guò)非淀粉樣代謝途徑產(chǎn)生可溶性片段sAPP a，sAPP a具有神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)作用，可以競(jìng)爭(zhēng)性地減少Aβ的產(chǎn)生，從而延緩AD的發(fā)展。Tau蛋白磷酸化的關(guān)鍵酶是糖原合成激酶3β（GSK-3β），而胰島素可以抑制GSKG3β活性并降低Tau蛋白磷酸化［9］。研究發(fā)現(xiàn)，在大鼠的側(cè)腦室長(zhǎng)期注射鏈脲佐菌素（stz）可以減少大腦中的葡萄糖攝取，從而導(dǎo)致類似于AD的病理生理變化，例如記憶功能逐漸下降，腦內(nèi)葡萄糖代謝減少，突觸功能障礙，Aβ沉積和Tau蛋白磷酸化［10］。中樞神經(jīng)系統(tǒng)中能量代謝的缺陷在神經(jīng)退行性疾病的過(guò)程中起著重要作用［11］。胰島素調(diào)節(jié)人腦內(nèi)的葡萄糖代謝，胰島素分泌減少引起的血糖異常會(huì)引起腦內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸和能量代謝受損，從而導(dǎo)致認(rèn)知能力下降。

1.4 ApoE4 載脂蛋白E（ApoE）是一種脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元中大量表達(dá)，而ApoE4是其亞型之一。ApoE4增加Aβ沉積，產(chǎn)生神經(jīng)毒性片段，刺激Tau蛋白磷酸化，并損害線粒體功能。ApoE4參與AD發(fā)生的機(jī)制還需進(jìn)一步研究。

1.5 其他相關(guān)標(biāo)志物 β-分泌酶1、神經(jīng)顆粒蛋白、α-突觸核蛋白、神經(jīng)絲（NF）等與AD的發(fā)病機(jī)理或其他病理生理學(xué)方面有關(guān)，例如生化修飾、酶缺陷、清除和降解途徑［12-13］，這些蛋白可用作AD的潛在生物標(biāo)志物。例如，神經(jīng)絲是軸突蛋白，具有高（NF-H）、中（NF-I）和輕（NF-L）分子量，相對(duì)于正常人，AD患者腦脊液中的NF-L水平升高［14］。腦脊液檢查是侵入性且不方便獲取材料，因此人們正在尋找其他可靠、可重復(fù)、非侵入性、易于檢測(cè)的替代基質(zhì)來(lái)代替腦脊液檢查，包括血液、尿液、唾液等。

2 血液中的生物標(biāo)志物

2.1 Aβ42蛋白 目前，關(guān)于外周血Aβ42與AD的相關(guān)性的研究仍存在爭(zhēng)議。研究［15］顯示，AD患者越嚴(yán)重，血漿Aβ42蛋白濃度越低。但是其他研究［16］表明，血漿Aβ42濃度升高是AD的危險(xiǎn)因素。因此，需要更多的大樣本隊(duì)列研究來(lái)驗(yàn)證血漿Aβ42與AD嚴(yán)重程度之間的關(guān)系。

2.2 淀粉樣前體蛋白 在血液中，血小板是Aβ肽的主要來(lái)源。早期AD患者血小板中APP形成率的減少幅度與AD的嚴(yán)重性有關(guān)［17］。血小板中APP形成率的檢測(cè)可作為AD患者早期診斷和排除的參考。

2.3 同型半胱氨酸（HCY） HCY是通過(guò)蛋氨酸代謝產(chǎn)生的含硫氨基酸，是心血管疾病的重要危險(xiǎn)因素。對(duì)認(rèn)知能力受損的個(gè)體進(jìn)行的一項(xiàng)前瞻性研究［18］發(fā)現(xiàn)，血漿HCY＞14μmol/L時(shí)，AD的風(fēng)險(xiǎn)增加了幾倍，表明高HCY可能是AD疾病的危險(xiǎn)因素。另一項(xiàng)回顧性研究［19］顯示，阿爾茨海默氏病患者的HCY含量越高，疾病越嚴(yán)重，預(yù)后越差。2.4 S100B蛋白 S100B蛋白是主要由神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分泌的鈣結(jié)合蛋白。在生理濃度下，S100B蛋白具有旁分泌或自分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)作用，在高濃度時(shí)具有神經(jīng)毒性作用。當(dāng)腦組織受損時(shí)，S100B蛋白可以釋放至腦脊液中，并通過(guò)血腦屏障進(jìn)入血液，導(dǎo)致血清中S100B蛋白水平升高。

3 尿液中的生物標(biāo)志物

尿液標(biāo)本易于獲取，患者依從性良好。其適用于人群篩查，早期診斷和療效觀察，并且可以長(zhǎng)期重復(fù)隨訪。

阿爾茨海默氏病相關(guān)神經(jīng)絲蛋白（AD7C-NTP）是一種跨膜磷蛋白，在神經(jīng)元細(xì)胞體中表達(dá)。De la Monte教授發(fā)現(xiàn)AD腦中AD7C-NTP的表達(dá)水平升高，與p-tau水平呈正相關(guān)，并在組織學(xué)完整的退化神經(jīng)元中出現(xiàn)，證明AD7C-NTP異常蛋白表達(dá)增加是AD神經(jīng)變性的早期事件［20］。隨后的研究表明，NFTs中存在AD7C-NTP，這主要與誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥和細(xì)胞死亡有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，檢測(cè)AD患者尿液中AD7CNTP的水平與檢測(cè)CSF中AD7C-NTP的意義相同，診斷AD的敏感性為90%，特異性為92.3%，說(shuō)明其診斷具有重要的臨床參考價(jià)值［21］。

4 唾液中的生物標(biāo)志物

唾液收集是完全非侵入性的，可以單獨(dú)收集，也可以重復(fù)收集，因此唾液是監(jiān)測(cè)疾病的理想基質(zhì)。一些研究發(fā)現(xiàn)，AD早期患者唾液中的Aβ42水平明顯高于對(duì)照組，表明唾液中Aβ42蛋白的測(cè)定可作為AD早期診斷的生物標(biāo)志物［22］。

流行病學(xué)調(diào)查表明，隨著人口的老齡化，老年癡呆癥患者人數(shù)也隨之增加。AD已成為公認(rèn)的醫(yī)學(xué)和社會(huì)學(xué)問題，并引起了廣泛關(guān)注。近年來(lái)，在人們的不斷研究中，發(fā)現(xiàn)了許多與AD相關(guān)的體液生物標(biāo)志物，但其中一些需要大量數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證。隨著超敏技術(shù)的不斷發(fā)展，檢測(cè)的準(zhǔn)確性和靈敏性不斷提高，人們對(duì)侵入性較小的替代基質(zhì)中的生物標(biāo)記物寄予厚望，但很多是獨(dú)立研究尚未整合。

因此，單憑一種生物標(biāo)志物難以準(zhǔn)確診斷并預(yù)測(cè)AD的發(fā)生，將多種生物標(biāo)志物檢測(cè)與影像學(xué)檢查、神經(jīng)電生理學(xué)和神經(jīng)心理學(xué)評(píng)估以及其他方法相結(jié)合，可用于構(gòu)建統(tǒng)一，靈敏且特異的篩查和評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，以期達(dá)到早期診斷、及時(shí)干預(yù)的目的。