阿爾茨海默病的影響因素及其預(yù)測(cè)模型構(gòu)建

吳天晨，楊卉，梁艷

阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）是最常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病之一，也是癡呆最常見(jiàn)的病因，目前全球約有癡呆患者5 000萬(wàn)例，且預(yù)計(jì)到2050年將上升到1.52億；其以散發(fā)型病例為主，病因多樣，與環(huán)境和遺傳因素密切相關(guān)［1］。由于AD起病隱匿且缺乏治療方法和早期診斷工具，故早期確診AD較為困難。AD是一個(gè)連續(xù)的病理生理學(xué)過(guò)程，其臨床前期階段長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，且檢測(cè)腦脊液相關(guān)生物學(xué)標(biāo)志物或腦組織病理學(xué)檢查均為有創(chuàng)檢查，故對(duì)于大多數(shù)進(jìn)行健康篩查的人群而言，較難接受［2］。對(duì)于輕度認(rèn)知障礙患者，延遲確診可導(dǎo)致治療的滯后，進(jìn)而直接影響患者預(yù)后。因此，構(gòu)建AD預(yù)測(cè)模型能在患者出現(xiàn)明顯認(rèn)知障礙前預(yù)測(cè)AD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)，可對(duì)該病起到預(yù)警作用且能指導(dǎo)高?；颊哌M(jìn)行早期防治，具有較大的臨床意義。基于此，本研究旨在探討AD的影響因素并構(gòu)建其預(yù)測(cè)模型。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象 選取2019年1月至2021年1月就診于南京市中醫(yī)院的61例AD患者作為AD組，另選取同期于該院體檢中心進(jìn)行體檢的健康者122例作為健康組。AD組納入標(biāo)準(zhǔn)：符合美國(guó)國(guó)家衰老研究院-阿爾茨海默病協(xié)會(huì)制定的AD診斷標(biāo)準(zhǔn)［3］，即簡(jiǎn)易精神狀態(tài)檢查量表〔文盲≤17分，小學(xué)≤20分，中學(xué)（包括中專(zhuān)）≤22分〕、Blessed癡呆評(píng)定量表（＞10分可認(rèn)為有癡呆）或類(lèi)似檢查診斷為癡呆；認(rèn)知缺陷至少累積2個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域，無(wú)意識(shí)障礙。AD組排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）嚴(yán)重腦血管病造成的認(rèn)知障礙或癡呆、意識(shí)障礙、譫妄、短暫性意識(shí)障礙及藥物、毒物引起的認(rèn)知障礙；（2）入院72 h內(nèi)血生化指標(biāo)不完整者。健康組納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡＞45歲。本研究免除倫理審查。

1.2 觀察指標(biāo) 通過(guò)南京市中醫(yī)院臨床大數(shù)據(jù)平臺(tái)收集所有研究對(duì)象的基線(xiàn)資料，包括性別、年齡、高血壓史、糖尿病史、冠心病史、載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）基因分型、實(shí)驗(yàn)室檢查指標(biāo)〔TG、TC、LDL-C、HDL-C、脂蛋白a、載脂蛋白A1、載脂蛋白B、促甲狀腺激素（thyroid-stimulating hormone，TSH）、游離甲狀腺素（free thyroxine，F(xiàn)T4）、游離三碘甲狀腺原氨酸（free triiodothyronine，F(xiàn)T3）、總?cè)饧谞钕僭彼幔╰otal triiodothyronine，TT3）、總甲狀腺素（total thyroxine，TT4）〕。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用R 4.2.1統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。計(jì)數(shù)資料以相對(duì)數(shù)表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)；偏態(tài)分布的計(jì)量資料以M（P25，P75）表示，組間比較采用Wilcoxon非參數(shù)檢驗(yàn)；采用mice包進(jìn)行缺失值分析及多重插補(bǔ)；采用LASSO回歸［4］進(jìn)行自變量的篩選，調(diào)整懲罰系數(shù)，以lambda.1se為截?cái)帱c(diǎn)篩選自變量［5-6］；采用多因素Logistic回歸分析探討AD的影響因素，自變量的選擇方法為逐步向后回歸法，并根據(jù)AD的影響因素構(gòu)建預(yù)測(cè)模型；繪制ROC曲線(xiàn)以探討預(yù)測(cè)模型對(duì)AD的預(yù)測(cè)價(jià)值。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 基線(xiàn)資料 兩組TG、LDL-C、HDL-C、脂蛋白a、載脂蛋白A1、TSH、FT4、TT3比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組性別、年齡、ApoE基因分型、TC、載脂蛋白B、FT3、TT4比較，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見(jiàn)表1。

表1 兩組基線(xiàn)資料比較Table 1 Comparison of baseline data between the two groups

2.2 LASSO回歸 將基線(xiàn)資料的18個(gè)變量納入LASSO回歸模型，計(jì)量資料為實(shí)測(cè)值，分類(lèi)變量進(jìn)行賦值，即性別：男=1，女=0；高血壓史：有=1，無(wú)=0；糖尿病史：有=1，無(wú)=0；冠心病史：有=1，無(wú)=0；ApoE基因分型：ApoE2（ε2/ε2、ε2/ε3）=2、ApoE3（ε3/ε3、ε2/ε4）=3、ApoE4（ε3/ε4、ε4/ε4）=4，構(gòu)建LASSO交叉驗(yàn)證圖及回歸路徑圖。通過(guò)調(diào)整懲罰系數(shù)，以lambda.1se為截?cái)帱c(diǎn)篩選出性別、年齡、ApoE基因分型、FT3、TT35個(gè)系數(shù)不為零的因子，見(jiàn)圖1～2。

圖2 LASSO回歸路徑圖Figure 2 LASSO regression path diagram

2.3 AD影響因素的多因素Logistic回歸分析及其預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建 以L(fǎng)ASSO回歸篩選出的4個(gè)變量為自變量（賦值不變，由于FT3與TT3存在共線(xiàn)性，將其剔除），以研究對(duì)象是否患有AD為因變量（賦值：是=1，否=0），進(jìn)行多因素Logistic回歸分析，結(jié)果顯示，性別、年齡、ApoE基因分型、TT3是AD的獨(dú)立影響因素（P＜0.05），見(jiàn)表2?；谏鲜鲇绊懸蛩貥?gòu)建預(yù)測(cè)模型：P=ex/（1+ex），其中x=-5.170+1.267×男性+0.058×年齡+2.389×ApoE3（ε3/ε3、ε2/ε4）+4.572×ApoE4（ε3/ε4、ε4/ε4）-2.059×TT3。

表2 AD影響因素的多因素Logistic回歸分析Table 2 Multivariate Logistic regression analysis of the influencing factors of AD

2.4 ROC曲線(xiàn)分析 ROC曲線(xiàn)分析結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)AD的AUC為0.885〔95%CI（0.832，0.938）〕，見(jiàn)圖3。

圖3 預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)AD的ROC曲線(xiàn)Figure 3 ROC curve of prediction model for predicting AD

3 討論

AD是一種漸進(jìn)的、不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)退行性疾病，其發(fā)病隱匿，會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元的退變和凋亡，迄今為止尚無(wú)有效的治療策略。而盡早篩查臨床前期AD并進(jìn)行早期干預(yù)，對(duì)降低AD發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)及改善AD患者預(yù)后具有重要意義［7］。既往研究顯示，血管危險(xiǎn)因素與AD患者腦內(nèi)病理改變無(wú)明顯相關(guān)性［8-10］。干預(yù)LIVINGSTON等［11］薈萃分析結(jié)果顯示的9個(gè)癡呆影響因素（受教育程度低、高血壓、聽(tīng)力障礙、吸煙、肥胖、抑郁、缺乏運(yùn)動(dòng)、糖尿病和低社會(huì)接觸）及近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的3個(gè)癡呆影響因素（過(guò)量飲酒、腦外傷和空氣污染），理論上可以預(yù)防或延緩癡呆，但上述影響因素一般是針對(duì)非AD患者，且大部分AD患者通過(guò)生活方式干預(yù)收效甚微。因?yàn)檫@些針對(duì)血管損傷的二級(jí)預(yù)防措施可能無(wú)法有效預(yù)防AD的發(fā)生及腦內(nèi)β淀粉樣蛋白（β-amyloid，Aβ）的異常沉積，故需要從其他角度尋找AD的預(yù)防措施，如構(gòu)建早期AD的預(yù)測(cè)模型，然后可以針對(duì)AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)高的人群采取針對(duì)性的預(yù)防措施。本研究LASSO回歸及多因素Logistic回歸分析結(jié)果顯示，性別、年齡、ApoE基因分型、TT3是AD的影響因素，并據(jù)此構(gòu)建了AD的預(yù)測(cè)模型。

有研究者認(rèn)為，性別與AD的發(fā)病密切相關(guān)，女性比男性更容易罹患AD，盡管男性和女性的Aβ負(fù)荷相似，但女性可能具有更高的Tau蛋白負(fù)荷［12］。且目前的流行病學(xué)數(shù)據(jù)顯示，AD患者中約2/3是女性［13］。但LIESINGER等［14］研究指出，在神經(jīng)病理學(xué)診斷的AD患者中，男性與女性的AD發(fā)病率比較，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且男性AD患者發(fā)生認(rèn)知障礙的時(shí)間早于女性，其特點(diǎn)為病程短、死亡率高、非典型臨床癥狀隱匿，考慮男性AD發(fā)病率低可能與其臨床癥狀隱匿性高、報(bào)道較少有關(guān)。但本研究結(jié)果顯示，男性是AD的危險(xiǎn)因素，考慮與以下因素有關(guān)：（1）既往研究顯示，雌激素為AD的保護(hù)因素［15］，雖然絕經(jīng)期婦女認(rèn)知功能下降較男性更為明顯，但絕經(jīng)前女性AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)可能低于男性；（2）此外，還可能與男性吸煙、飲酒者占比更高有關(guān)。在人口學(xué)資料中，AD與年齡的關(guān)系密切，隨著年齡增長(zhǎng)，AD患者記憶力和認(rèn)知能力均會(huì)出現(xiàn)進(jìn)行性下降，分析原因可能與腦神經(jīng)元的自由基積累、脂代謝紊亂、不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)變性及腦萎縮有關(guān)［16］。AD最強(qiáng)的危險(xiǎn)因素是高齡［17］。

ApoE是大腦中的主要膽固醇載體，可參與神經(jīng)元生長(zhǎng)、細(xì)胞膜修復(fù)和重塑、清除和降解Aβ以及減輕神經(jīng)炎癥［18］。ApoE2（ε2/ε2、ε2/ε3）、ApoE3（ε3/ε3、ε2/ε4）、ApoE4（ε3/ε4、ε4/ε4）是ApoE的3個(gè)等位基因。研究表明，與攜帶ApoE3 ε3/ε3的患者相比，攜帶ApoE3 ε2/ε4的患者罹患AD的風(fēng)險(xiǎn)升高1.64倍，攜帶ApoE 4 ε3/ε4的患者罹患AD的風(fēng)險(xiǎn)升高2.63倍，而攜帶ApoE4 ε4/ε4的患者罹患AD的風(fēng)險(xiǎn)升高近14.00倍［19］。近年研究認(rèn)為，ApoE4（ε3/ε4、ε4/ε4）是導(dǎo)致遲發(fā)型AD最強(qiáng)的遺傳風(fēng)險(xiǎn)因素，ApoE4可誘導(dǎo)神經(jīng)元產(chǎn)生淀粉樣蛋白斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)，而ApoE2可以預(yù)防或逆轉(zhuǎn)上述過(guò)程的發(fā)生，進(jìn)而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用［20］。相關(guān)研究表明，相對(duì)于ApoE2和ApoE3，ApoE4在促進(jìn)Aβ肽異常聚集而形成Aβ寡聚體和原纖維的同時(shí)也抑制Aβ從大腦清除，延長(zhǎng)了其消除t1/2，并且在神經(jīng)元間質(zhì)液中抑制降解酶對(duì)其進(jìn)行降解［21］。相較于其他ApoE亞型，ApoE2具有較明顯的神經(jīng)保護(hù)作用；而與ApoE2相對(duì)應(yīng)的ApoE4對(duì)AD的發(fā)生發(fā)展起到推動(dòng)作用，并且隨著年齡增長(zhǎng)，其影響逐漸增強(qiáng)。KIM等［22］將研究對(duì)象按照年齡分為三組（＜65歲、65～74歲和≥75歲），通過(guò)比較各年齡組ApoE4攜帶者與未攜帶ApoE4者的腦皮質(zhì)厚度和認(rèn)知功能發(fā)現(xiàn)，隨著年齡增長(zhǎng)，ApoE4攜帶者首先于額葉和外側(cè)裂出現(xiàn)萎縮，進(jìn)而于內(nèi)側(cè)顳葉出現(xiàn)萎縮，導(dǎo)致語(yǔ)言、視覺(jué)空間和額葉功能出現(xiàn)進(jìn)展性的減退；而未攜帶ApoE4者上述現(xiàn)象的出現(xiàn)時(shí)間延遲，且相應(yīng)的癥狀出現(xiàn)更晚或幾乎不出現(xiàn)。

由自身甲狀腺合成的三碘甲狀腺原氨酸占體內(nèi)TT3的10%～20%，由TT4脫碘轉(zhuǎn)化成的三碘甲狀腺原氨酸占TT3的80%～90%。血清中絕大多數(shù)三碘甲狀腺原氨酸與血漿中的特異蛋白結(jié)合，僅極少數(shù)處于游離狀態(tài)。FT3能透過(guò)細(xì)胞膜進(jìn)入組織細(xì)胞，進(jìn)而發(fā)揮生理效應(yīng)，其濃度與組織中的三碘甲狀腺原氨酸濃度一致。研究表明，低三碘甲狀腺原氨酸或者低FT3會(huì)導(dǎo)致情緒障礙及抑郁癥的發(fā)生［23］，老年人出現(xiàn)重度抑郁是其罹患AD的危險(xiǎn)因素。抑郁狀態(tài)及抑郁癥和長(zhǎng)期低落的情緒會(huì)造成癡呆的提前出現(xiàn)［24］。FT3的下降可能是造成癡呆發(fā)生的一個(gè)重要因素［25］，但在本研究中，考慮FT3是TT3的一部分，且其含量低，二者存在共線(xiàn)性［26］，故未將FT3納入多因素Logistic回歸分析。血清三碘甲狀腺原氨酸在組織中主要與血漿中的特異蛋白結(jié)合，基本很少發(fā)揮作用。所以FT3可能是真正對(duì)癡呆起作用的因素。GE等［27］一項(xiàng)前瞻性橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)T3水平可影響腦脊液Aβ水平和Aβ42/Aβ40比值，是AD的重要預(yù)測(cè)因子，在甲狀腺功能正常的情況下，血清低水平FT3會(huì)導(dǎo)致AD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)增加。CHANG等［28］研究顯示，AD患者的皮質(zhì)醇水平較高，且三碘甲狀腺原氨酸及FT3水平低于正常水平，考慮下丘腦-垂體-甲狀腺軸與AD的發(fā)生相關(guān)。18F-FDG PET/CT掃描對(duì)神經(jīng)退行性疾病具有診斷價(jià)值。CHIARAVALLOTI等［29］通過(guò)18F-FDG PET/CT掃描檢測(cè)AD患者顱內(nèi)葡萄糖消耗水平，結(jié)果顯示，AD患者TSH、FT3與顱內(nèi)葡萄糖消耗之間存在相關(guān)關(guān)系，AD患者表現(xiàn)出下丘腦-垂體-甲狀腺軸的異常生物反饋調(diào)節(jié)，并且在前扣帶皮質(zhì)和內(nèi)側(cè)額葉回的葡萄糖消耗水平與體內(nèi)游離三碘甲狀腺素呈現(xiàn)同步關(guān)系，提示前扣帶和額葉的皮質(zhì)功能障礙可能會(huì)影響AD患者血清TSH水平。上述研究提示，血清甲狀腺功能指標(biāo)可能與AD發(fā)病相關(guān)，故本研究建模時(shí)納入了血清甲狀腺功能相關(guān)指標(biāo)。本研究結(jié)果顯示，TT3是AD的影響因素，但FT3與TT3為從屬關(guān)系，故本研究與上述研究結(jié)論并不相悖。而甲狀腺激素是否會(huì)對(duì)Aβ的生成起到抑制作用，需要進(jìn)一步研究論證。本研究ROC曲線(xiàn)分析結(jié)果顯示，預(yù)測(cè)模型預(yù)測(cè)AD的AUC為0.885〔95%CI（0.832，0.938）〕，提示本研究構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型對(duì)AD具有一定預(yù)測(cè)價(jià)值。

綜上所述，性別、年齡、ApoE基因分型、TT3是AD的影響因素，而根據(jù)上述影響因素構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型對(duì)AD發(fā)生具有一定預(yù)測(cè)價(jià)值。但本研究為小樣本量、單中心研究，根據(jù)10倍EPV原則［30］，AD相關(guān)臨床指標(biāo)的納入受到限制，未來(lái)可通過(guò)擴(kuò)大樣本量，增加AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)因素如受教育程度、焦慮抑郁等，以構(gòu)建更加穩(wěn)健的預(yù)測(cè)模型，且后期應(yīng)對(duì)構(gòu)建的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行驗(yàn)證。

作者貢獻(xiàn)：吳天晨、楊卉進(jìn)行文章的構(gòu)思與設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)、修訂論文，負(fù)責(zé)文章的質(zhì)量控制及審校；楊卉進(jìn)行研究的實(shí)施與可行性分析，對(duì)文章整體負(fù)責(zé)，監(jiān)督管理；吳天晨、梁艷進(jìn)行資料收集；梁艷進(jìn)行資料整理；吳天晨進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。

本文無(wú)利益沖突。