阿爾茨海默病腦脊液和血液生物學標志物的研究進展*

彭竹蕓 綜述，晏 寧，晏 勇△審校

(1.重慶醫科大學附屬第一醫院神經內科 400016；2.重慶醫科大學附屬大學城醫院神經中心 401331)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是老年期癡呆中最常見的類型,發病率為1.0%～2.0%，并隨著年齡增長而增高。AD發病率在中國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擔。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]代表國際癡呆協會所寫《2011世界AD報告》中提出AD能夠早期診斷，指出早期診斷和干預可明顯改善AD患者的認知功能，推遲患者入住醫療和看護機構的時間，且早期診斷的效益顯著。早期診斷就是盡早發現癥狀很輕微、特別是發現僅有腦部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)和血液中生物標志物研究，本文就此進展進行綜述。

1 CSF中相關標志物

目前對CSF中生物標志物的研究多聚焦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直接與中樞神經系統(central nervous system，CNS)的細胞外空間聯系，腦的生物學變化會在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胞外聚集的Aβ構成老年斑(senile plaque,SP)。淀粉樣前體蛋白(APP)經過一系列酶切過程產生Aβ。生理情況下，APP經過α途徑代謝不生成Aβ。病理狀態下，APP經β途徑代謝產生過多不溶性Aβ，導致腦組織大量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，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%；兩個指標聯合檢測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標準肽定量研究發現散發性和家族性AD患者腦Aβ斑塊和額葉皮質區存在Aβ43，提出Aβ43比Aβ40更常見，毒性可能比Aβ42更強，是非常重要的生物學標志物。但目前還未被廣泛認可，有待進一步研究。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蛋白是神經元內維持微管結構穩定的細胞內蛋白。在正常狀態下，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)，最終形成神經元纖維纏結(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個位點異常過度磷酸化，造成軸突傳導功能障礙。目前國際老年癡呆協會建議將T-tau和P-tau作為診斷AD的生物標記物。

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%進展為AD的輕度認知障礙(MCI)患者的CSF內，T-tau水平顯著增加，而穩定型MCI不增加[4]。Mattsson等[5]多中心檢測AD組(MCI發展為AD 271例)和非AD組(MCI發展為其他癡呆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AD患者的海馬容積與CSF中P-tau和T-tau的含量相關，而與CSF中Aβ不相關，原因可能與神經元缺失和AD病理、生理過程相關。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升高等具有預示MCI向AD轉化的價值。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指標。但其他神經變性疾病如克-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。有學者發現AD患者CSF中tau蛋白水平高于多發性梗死性癡呆、血管性癡呆、非AD癡呆以及MCI和其他癡呆患者。

1.3Aβ聯合tau蛋白 實踐證明檢測單個生物標志物的敏感性和特異性明顯弱于多個標志物聯合檢測。Blennow等[8]對有癡呆高危因素的認知功能障礙患者聯合檢測CSF中Aβ42、T-tau和P-tau蛋白，結果顯示一例患者常有多個標志物同時異常，較單一標志物診斷AD具有更高的特異性和準確性。此3項指標聯合檢測對預測MCI發展為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神經元蛋白和其他替代標記物 其他腦淀粉樣蛋白沉積標志物包括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]報道在散發性和家族性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，認為APLP1β28可替代Aβ42而作為診斷標記物。 分揀蛋白相關受體(sortilin-related receptor,SORL1，又稱 SorLA 或LR11) ，是一種跨膜神經元分揀蛋白，引導APP進入產生Aβ的再循環通路。SORL1的下降與淀粉樣斑塊、NFTs呈負相關。Ma等[11]報道在AD患者CSF中SORL1顯著降低，建議其可作為AD診斷性標志物。神經元損傷后漏出蛋白-類視錐蛋白1(visinin-like protein 1，VLP-1)在AD患者的CSF中高表達。該蛋白預測AD的敏感性和特異性與CSF 中T-tau、P-tau、Aβ42相似[12]。有學者報道異構前列腺素(isoprostanes)和超氧化物歧化酶(superoxide Dismutase,SOD)，可作為AD和MCI患者氧化應激損傷的標志物。

2 血液中的生物學標志物

2.1血漿中的Aβ 血液標本較CSF獲取更方便，血液生物標志物檢查一直是學者們探索的方向。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]研究發現FAD基因突變型患者血漿Aβ42、Aβ42/Aβ40比值在出現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]跟蹤研究無認知損害的老年人群約4.5年，發現在實驗早期血漿中Aβ42高表達，而轉變成癡呆后血漿中Aβ42下降且血漿中Aβ42/Aβ40比值也下降。Blasko等[15]也報道血漿中Aβ42高表達組較對照組在5年后患癡呆的風險增大。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，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。血漿中Aβ42水平升高、Aβ42/Aβ40比值降低者是進展為AD的高度危險因素，可作為預測PCAD和MCI患者發展為AD的生物標志物。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，血漿中的Aβ水平升高，但是在散發性AD患者血漿中Aβ水平并不一定增高。其結果的多樣性可能與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。

2.2血漿炎性反應因子 腦內不溶性Aβ過度沉積可引起一系列炎性反應。血漿其他標志物包括炎性反應因子CD40在AD患者中表達較顯著。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。可溶性CD40(sCD40)在AD患者的血漿中比在同齡對照組的血漿中高表達。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轉變AD的60例患者組二者均增高，而在認知未繼續下降或轉為血管癡呆組二者均無變化，提示CD40可作為AD的早期的標志物。AD病理、生理過程涉及炎性反應，O′Bryant等[17]選用白細胞介素(IL)、血管緊張素轉化酶(ACE)、肌酸激酶MB(CKMB)、單核細胞趨化蛋白1(MCP1)、巨噬細胞移動抑制因子(MIF)、巨噬細胞炎性蛋白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%。此模型計算再加上性別、年齡、教育及載脂蛋白E(ApoE)的準則，其敏感性可為94.0%、特異性為88.0%。AD患者CD44在淋巴細胞膜上表達增強,CD44是黏附分子甚至在中樞神經系統也參與免疫反應，其增強表達似乎與p53升高相一致[18]。有研究還認為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患者的追蹤調查中發現，進展為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周圍系統其他標志物 Khan等[19]報道磷酸化的細胞外信號調節激酶(ERKs)1與ERKs 2的比值指數，在包括解剖病理驗證的病例樣本中診斷AD比臨床標準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4年)。 在經臨床和病理診斷AD癡呆患者各病程階段血清中PlsEtn水平均顯著下降,并與癡呆的嚴重程度相關，在患者癥狀加劇時降低更顯著[20]。

3 基 因

3.1p53 p53基因是抑癌蛋白，又稱“基因組的守護神”。它通過產生一種能引發細胞凋亡的蛋白質來保護人類細胞，或是在DNA受到嚴重損傷時促使細胞自殺，以阻止遺傳突變的擴展和癌癥的形成。當p53受損或缺失時，就會導致癌癥。而p53極度活躍，瘤抑制蛋白比正常水平更高時，衰老進程就會加速并且壽命縮短。主要機制是p53使細胞內結構折疊導致阻力增加而致細胞死亡，導致Aβ沉積，而成為AD早期的標志物。有學者發現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，與病程和簡易精神狀態量表(MMSE)無關。p53預測MCI患者2年后發展為AD的敏感性和特異性均較強[21]。

3.2微RNA(miRNA) miRNA是一類由內源基因編碼的長度約為22個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(3′UTR)結合在轉錄后水平調控基因表達。miRNA在腦發育、神經特異性以及突觸可塑性等方面有重要的作用，miRNA與AD相關的APP、BACE-1等基因的靶mRNA相互作用，與AD等神經變性疾病有密切的關系。體外試驗發現miRNA-29a/b-1的表達與Aβ產生的因果關系支持在散發AD中特定的miRNAs與淀粉樣途徑相關[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。在Braak分級5～6級的AD患者小腦、海馬和額中溝區發現miR-9、miR-132下降。在AD患者CSF中miR-146b水平下調，而在腦中miR-138則高表達。miRNA在腦及CSF的變化，使其可能成為AD早期診斷的標志物。但神經元或者其他神經細胞細胞質中miRNA和細胞外的miRNA的變化及相關性等尚不明確，因此能否作為確診AD的生物標志物還需進一步研究。

3.3基因多態性 大量研究表明ApoE的多態性與AD的關系密切。晚發性家族型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聯合可改變測試性能和能力，能夠區分出不同程度的認知損害，ε4更能預示患者的認知水平進一步下降[24]。Elias-Sonnenschein等[25]系統分析得出，ApoE4與MCI發展成為AD的高危因素相關，為了更好的預防MCI轉為AD，ApoE4是很好的篩選工具。家族性早發型AD患者中75%有早老蛋白-1(Presenilin-1，PS1)的多態性異常，多為點突變。多于50%的早老基因錯義突變可引起早發性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，研究基因對標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，尋找基因作為標志物需要更大的樣本和更多的人力財力。

4 展 望

近年來對診斷AD生物標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、敏感性和易重復性等還需進一步的研究。而血液、尿液和唾液等生物標志物的研究還有待探索，除Aβ、tau蛋白以外的其他癡呆相關生物標志物的研究亦應拓展，多種敏感性強和特異性高的診斷性標志物組合，可能對AD特別是無癥狀的PCAD和早期AD進行早期診斷及干預，以及判斷AD藥物治療效果更有裨益。

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