血漿中二氯二苯二氯乙烯與阿爾茨海默病患者腦脊液中生物標(biāo)志物相關(guān)性分析

孫東云 劉濤 劉瑩 遲松 宋敬卉

(1 青島大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，山東 青島 266003； 2 首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科)

阿爾茨海默氏病(AD)是老年人群中最常見的癡呆類型[1]。AD的病因復(fù)雜，包括神經(jīng)遞質(zhì)、遺傳、免疫調(diào)節(jié)、環(huán)境因素改變等[2]。其中，環(huán)境因素對AD發(fā)病具有重要影響[3]。雙對氯苯基三氯乙烷(DDT)是目前應(yīng)用最廣泛的有機(jī)氯殺蟲劑之一，由于DDT在自然環(huán)境中具有難降解、高度脂溶性和半揮發(fā)的特點(diǎn)，可以長久存在于水、土壤及各種動(dòng)植物體內(nèi)，從而導(dǎo)致一系列疾病的發(fā)生，例如阿爾茨海默病、帕金森病等[4]。DDT在生物體內(nèi)經(jīng)還原和脫氯化氫后生成二氯二苯二氯乙烯(DDE)，DDE是DDT的主要降解物，也是DDT發(fā)揮化學(xué)效能的主要表現(xiàn)形式。大量研究顯示，血漿中DDE水平與神經(jīng)退行性疾病密切相關(guān)，但與AD的相關(guān)性研究目前報(bào)道較少[5]。兩項(xiàng)針對AD人群的研究顯示，AD患者血漿中DDE水平明顯高于健康人群[6-7]，是健康人群的3.8倍，DDE可以顯著增加AD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[8]。本研究通過分析血漿中DDE水平與AD患者腦脊液中部分標(biāo)志物的相關(guān)性，探討DDE是否參與了AD的發(fā)病過程，以及長期低劑量暴露于DDE環(huán)境中是否增加AD發(fā)生的概率。

1 對象與方法

以DDE為關(guān)鍵詞對AD神經(jīng)影像學(xué)倡議數(shù)據(jù)庫(ADNI)進(jìn)行檢索，獲得符合入組條件者207例(男111例，女96例)，分為AD組和健康對照組兩組。AD組患者納入的標(biāo)準(zhǔn)：①臨床上診斷為AD的65周歲以上的老年人群；②顱腦MRI檢查顯示顱內(nèi)無結(jié)構(gòu)性損傷者；③有DDE暴露史者；健康對照組人群納入標(biāo)準(zhǔn)：身體健康、年齡匹配的65周歲以上的老年人群并且有DDE暴露史者。研究對象的排除標(biāo)準(zhǔn)：①有嚴(yán)重心、肺以及腎功能衰竭史者；②有急性腦卒中病史者；③有行為異常以及精神疾病史者;④有酒精、藥物濫用或者依賴史者。收集兩組研究對象的一般資料，包括年齡、性別、教育水平、APOEε4等位基因的攜帶狀態(tài)、體質(zhì)量指數(shù)(BMI)、高血壓、心血管疾病、抑郁以及血漿DDE和腦脊液β-淀粉樣蛋白(Aβ)、總tau蛋白(t-tau)、磷酸化tau蛋白(p-tau)等指標(biāo)。

數(shù)據(jù)采用R軟件(3.4.4版本)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。連續(xù)變量數(shù)據(jù)經(jīng)P-P圖和Q-Q圖判斷服從正態(tài)分布，用均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差描述，用t檢驗(yàn)比較兩組均數(shù)的差異；分類變量用構(gòu)成比描述，采用卡方檢驗(yàn)比較兩組構(gòu)成比的差異。采用多元線性回歸分析分析血漿DDE和腦脊液各項(xiàng)指標(biāo)之間的關(guān)系。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié) 果

2.1 兩組一般資料比較

兩組血漿中DDE水平及年齡、性別、教育水平、心血管疾病狀況、高血壓狀況差異無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)；而兩組BMI、抑郁、APOEε4等位基因及腦脊液t-tau、p-tau、Aβ水平比較差異具有顯著性(χ2=18.251、41.808，t=-10.036～8.243,P<0.05)。見表1。

表1 兩組一般資料比較

2.2 血漿DDE在與性別的交互作用下與腦脊液生物標(biāo)志物的關(guān)系

以血漿DDE為自變量，分別以腦脊液中的Aβ、t-tau、p-tau為因變量，采用多元線性回歸分析校正年齡、診斷、性別、受教育程度、APOEε4等位基因、BMI、高血壓、心血管疾病、抑郁等因素以后，結(jié)果顯示，血漿中DDE水平在與性別交互的作用下，與腦脊液中Aβ水平呈負(fù)相關(guān)(b=-20.913，P<0.05)。見表2。

表2 血漿DDE與性別交互作用

2.3 亞組分析

進(jìn)一步將研究對象按照性別劃分為亞組，以血漿DDE為自變量，以腦脊液Aβ、t-tau、p-tau為因變量在男女人群中再次進(jìn)行多元線性回歸分析，同上校正協(xié)變量后進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。血漿中DDE水平與男性AD患者腦脊液中Aβ水平顯著相關(guān)(b=-21.919,P<0.05)，女性人群中兩者無相關(guān)性(P>0.05)。見表3。

表3 亞組分析DDE與AD腦脊液標(biāo)志物的相關(guān)性

3 討 論

隨著人口的老齡化，AD的發(fā)病率逐漸升高，但AD的發(fā)病機(jī)制并不明確。目前涉及該病發(fā)病機(jī)制的學(xué)說主要有Aβ假說、tau假說、線粒體假說、炎癥假說等[9-12]，另外環(huán)境因素對于AD的發(fā)病也不容忽視。因此本研究旨在探討導(dǎo)致環(huán)境嚴(yán)重惡化的DDE與AD發(fā)生之間的相關(guān)性。本研究結(jié)果顯示，血漿中DDE水平與男性AD患者腦脊液中的Aβ水平顯著相關(guān)。與男性人群相比，女性人群暴露在DDE環(huán)境的機(jī)會(huì)少，女性還可以通過懷孕、分娩的過程從體內(nèi)排出DDE，由于這些因素，血漿中DDE水平升高與女性AD患者腦脊液中標(biāo)志物并無相關(guān)性。推測DDE參與AD的機(jī)制可能包括：①DDE參與了Aβ生成及降解的過程。Aβ是Aβ前體蛋白(APP)通過β位點(diǎn)切割酶(BACE1)和γ-分泌酶切割產(chǎn)生的序列片段。Aβ生成增多或者降解、清除障礙，皆可以導(dǎo)致Aβ增高而促進(jìn)AD的發(fā)生[13]。②DDE可以改變tau蛋白的磷酸化和(或)蛋白的聚集而參與AD的發(fā)生和發(fā)展[14-15]。DDE對tau的作用可分為間接和直接兩種方式，其間接作用是通過Aβ發(fā)揮作用的。目前大家較公認(rèn)的觀點(diǎn)是，在AD的發(fā)病機(jī)制中Aβ是AD發(fā)病的初始因子，Aβ可促進(jìn)tau蛋白的聚集。對3xTg-AD小鼠模型研究顯示，在小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)元和皮質(zhì)中，Aβ在時(shí)間上先于tau出現(xiàn)[16]。DDE在體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生活性氧，引發(fā)氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)而促進(jìn)Aβ的產(chǎn)生,并進(jìn)一步促進(jìn)tau蛋白的聚集，這種方式可以看作是DDE對tau的間接作用。同時(shí)DDE在體內(nèi)產(chǎn)生的活性氧，可直接導(dǎo)致tau蛋白磷酸化，這是DDE對tau的直接作用。③DDE通過表觀遺傳學(xué)參與AD的發(fā)病機(jī)制。DDE通過氧化應(yīng)激，促進(jìn)DNA甲基化，后者與AD的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[17]。④DDE引起自由基的產(chǎn)生，抑制細(xì)胞呼吸作用。DDT/DDE破壞電子的傳遞和氧化磷酸化，以線粒體內(nèi)的有氧呼吸復(fù)合酶為作用靶點(diǎn)或者干擾底物，使ATP生成量不足，從而導(dǎo)致腦組織ATP供給不足，致神經(jīng)元出現(xiàn)功能障礙[18-21]。⑤DDE電生理化學(xué)的作用靶點(diǎn)是鈉離子通道，通過延長細(xì)胞的去極化時(shí)間，促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，提高神經(jīng)的興奮性，改變正常的電信號(hào)的傳播，繼而干擾軸突的電信號(hào)傳播，參與AD的發(fā)生與發(fā)展[22]。本研究結(jié)果顯示，老年男性體內(nèi)DDE的累積可增加患AD的風(fēng)險(xiǎn)，可能的原因是男性參與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)時(shí)間較女性久，較女性暴露機(jī)會(huì)更多。此外，由于DDE可以存在于乳汁中，成年女性可能會(huì)通過妊娠、哺乳、生產(chǎn)等過程代謝掉體內(nèi)的部分DDE[23]。

本研究的優(yōu)點(diǎn)是樣本量較大，納入者篩選標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格。但是也有局限性：①本研究中殺蟲劑的暴露史是跟個(gè)人的工作經(jīng)歷、飲食種類、生長環(huán)境等有關(guān)系，不可控因素較多。②在本研究中，需要受試者自己回憶有無DDE暴露史，而AD患者存在記憶力下降的問題，可導(dǎo)致暴露回憶有偏倚。③DDE水平是一次性測量的結(jié)果，沒有考慮到時(shí)間推移對DDE水平的影響。④本研究采用的是血漿中DDE水平，比從脂肪組織提取的DDE的精確度低。因?yàn)镈DE在脂肪中的濃度更高，更能代表其在體內(nèi)的累積暴露情況。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示，老年男性人群暴露在DDE環(huán)境下患AD的風(fēng)險(xiǎn)增加，可能與男性人群暴露于DDE環(huán)境的機(jī)會(huì)多、時(shí)間長有關(guān)。目前有關(guān)DDE與AD發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性研究并不多，未來需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，采取多中心、多種族的人群研究，以探討DDE是否與AD發(fā)病有明確的相關(guān)性，以及進(jìn)一步開展具體作用機(jī)制的研究。