阿爾茨海默病腦脊液標志物與淀粉樣蛋白PET診斷相關性研究

武曉丹， 戰 瑩， 許欣茹， 張國旭， 王治國

北部戰區總醫院 核醫學科，遼寧 沈陽 110016

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一種以進行性認知功能障礙和記憶力損害為特征的神經變性疾病，發病機制尚不明確[1]。有研究認為，其病理改變以β淀粉樣蛋白(amyloid-β protein，Aβ)沉積形成的腦內老年斑和tau蛋白聚集形成的神經纖維纏結為典型特征[2]。AD相關神經病理學改變最早可于典型癥狀出現前的20年發生，疾病發展過程可被看成是連續的，分為無顯著臨床癥狀的臨床前AD、輕度認知障礙(mild cognitive impairment，MCI)及AD階段[3]。MCI患者每年轉化為AD的比例高達10%～15%[4]，早期預測MCI到AD的轉變有助于臨床醫師評估AD風險及盡早干預。目前，常用的診斷AD的腦脊液標志物包括反映腦淀粉樣蛋白沉積的標志物Aβ42和Aβ40，以及反映皮層纖維纏結的神經變性標志物t-tau和p-tau。有研究報道，t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42比單獨的Aβ42、t-tau、p-tau具有更高的靈敏度和特異度[5]。11C-PIB是現階段使用最廣泛的Aβ特異性顯像劑之一，能夠從病理層面特異性反映不同階段Aβ的沉積。本研究通過分析11C-PIB PET/CT腦顯像與腦脊液標志物之間的關聯性，探討各腦脊液標志物診斷AD的臨床價值。現報道如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象 選取北部戰區總醫院2013—2021年收治的27例AD患者和29例MCI患者為研究對象。56例患者中，男性28例，女性28例；年齡64～77歲。AD納入標準：簡易精神狀態量表(mini-mental state examination，MMSE)評分≤23分，臨床癡呆評定量表(clinical dementia rating，CDR)分值≥0.5。MCI納入標準：患者或知情者發現認知損害；存在認知功能損害的客觀證據；保持獨立的日常生活能力；尚未達到癡呆診斷標準。排除標準：存在其他腦血管疾病；其他類型癡呆、嚴重精神疾病或長期服用大量抗精神病藥物；認知功能嚴重障礙不能配合檢查。所有患者均接受11C-PIB PET/CT顯像，并根據Aβ沉積進行分組。患者及其家屬均簽署知情同意書。

1.211C-PIB PET/CT顯像及圖像分析 采用GE MINItrace回旋加速器合成11C-PIB顯像劑，放化純度>99%，符合放射性藥品的要求。PET/CT掃描儀型號為GE Discovery VCT PET/CT，所有AD患者均接受11C-PIB PET/CT檢查，11C-PIB注射劑量為3.7 MBq/kg，注射后40 min開始采集，采用3D模式連續采集；對PET圖像進行衰減校正，數據迭代重建后與CT圖像經Xeleris工作站同機融合得到橫斷位、冠狀位、矢狀位圖像，并對圖像感興趣區進行分析。由3名高年資醫師采用盲法對圖像進行分析評估，以小腦作為參考區域，計算11C-PIB在前扣帶回、外側顳葉、頂葉皮層、額葉皮層、枕葉區域平均最大標準化攝取值，全腦Aβ沉積為各感興趣區標準化攝取值比平均值。采用1.41作為臨界值，將掃描結果分為PIB陽性和PIB陰性[6]。

1.3 腦脊液標志物檢測 腰椎穿刺獲取腦脊液。采用酶聯免疫吸附法對腦脊液標志物Aβ42 、t-tau、p-tau進行檢測。采用PCR-RFLP法測定APOE ε4 表達情況[7]。

2 結果

2.1 患者分組及組間臨床基本資料比較11C-PIB PET/CT將56例患者分為PET陽性組(n=37，PET+組)和PET陰性組(n=19，PET-組)。見圖1。PET+組CDR、t-tau、p-tau、t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42均高于PET-組，Aβ42低于PET-組，差異有統計學意義(P<0.05)。PET+組攜帶APOE ε4的比例高于PET-組，差異有統計學意義(P<0.05)。見表1。

圖1 11C-PIB PET/CT典型圖像(a.AD患者，男性，68歲，MMSE評分17分，CDR=1.0，PET陽性；b.MCI患者，男性，63歲，MMSE評分24分，CDR=0.5，PET陽性；c.AD患者，女性，65歲，MMSE評分23分，CDR=0.5，PET陰性；d.MCI患者，男性，70歲，MMSE評分25分，CDR=0.5，PET陰性)

表1 兩組患者臨床基本資料比較

2.2 腦脊液標志物ROC曲線 腦脊液t-tau/Aβ42對11C-PIB PET顯像診斷準確性最高，以下依次為p-tau/Aβ42、Aβ42、t-tau、p-tau。見表2、圖2。

表2 腦脊液標志物ROC曲線指標

圖2 腦脊液標志物ROC曲線

2.3 腦脊液標志物之間相關性及其與11C-PIB PET顯像診斷一致性分析 腦脊液t-tau/Aβ42與t-tau、p-tau、Aβ42均具有相關性(r=0.750、0.475、0.006，P<0.05)，其中，與t-tau相關性最強，與Aβ42相關性較弱。p-tau/Aβ42與t-tau、p-tau均具有相關性(r=0.685、0.655，P<0.05)。t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42與11C-PIB PET診斷的一致性較強(κ=0.824、0.754，P<0.05)，Aβ42、t-tau、p-tau與11C-PIB PET診斷的一致性較弱(κ=0.552、0.499、0.471，P<0.05)。見圖3。

圖3 腦脊液標志物之間相關性分析

3 討論

AD是一種多因素導致的神經退行性疾病，臨床表現為不同程度的記憶、認知功能障礙，發病率隨著我國老齡化的加重而逐年遞增，而診療率卻很低。MCI是介于認知功能正常與AD之間的一種狀態，起病隱匿，其臨床表現與AD相似，且進展為AD的概率較高[8]，因此，AD早期診斷及干預尤為重要。PIB PET顯像通過同位素示蹤標記放射性核素可高靈敏特異地反映腦內Aβ生理病理改變，已被廣泛應用于臨床AD的早期輔助診斷[9]。有研究表明，Aβ42、t-tau、p-tau的濃度變化可為AD的臨床診斷提供支持性依據[10]。還有研究顯示，腦脊液標志物及淀粉樣蛋白沉積顯像均與AD患者死后尸檢結果具有相關性，且二者診斷符合率高達80%～90%[11]。因此，本研究采用淀粉樣蛋白顯像結果為切入點，建立腦脊液標志物最佳分割點，分析腦脊液標志物診斷的靈敏度、特異度，以及其與PIB PET顯像診斷的相關性。

既往研究發現，淀粉樣蛋白沉積陽性患者較陰性患者具有更低的腦脊液Aβ42水平和更高的t-tau、p-tau水平，能夠間接反映異常Aβ斑塊沉積和tau蛋白病理學改變[8]。本研究結果顯示：PET+組CDR、t-tau、p-tau、t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42均高于PET-組，Aβ42低于PET-組，差異有統計學意義(P<0.05)；PET+組攜帶APOE ε4的比例高于PET-組，差異有統計學意義(P<0.05)。多項研究表明，t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42、Aβ42/Aβ40相對于單一標志物在AD的診斷中顯示出更佳的診斷性能，可用來預測淀粉樣蛋白顯像陽性率[12-13]。Sohee等[14]以Aβ-PET確定腦脊液標志物的最佳切割點，發現t-tau/Aβ42可以較好地預測認知功能衰退。本研究通過繪制ROC曲線得知，腦脊液t-tau/Aβ42對11C-PIB PET顯像診斷準確性最高，以下依次為p-tau/Aβ42、Aβ42、t-tau、p-tau；同時，t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42與11C-PIB PET診斷的一致性較強(κ=0.824、0.754，P<0.05)，Aβ42、t-tau、p-tau與11C-PIB PET診斷的一致性較弱(κ=0.552、0.499、0.471，P<0.05)。這說明，使用t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42較單獨使用Aβ42、t-tau、p-tau具有更高的靈敏度和特異度，且能夠提高與淀粉樣蛋白顯像診斷的一致性。本研究中，腦脊液t-tau/Aβ42與t-tau、p-tau、Aβ42均具有相關性(r=0.750、0.475、0.006，P<0.05)，其中，與t-tau相關性最強，與Aβ42相關性較弱；p-tau/Aβ42與t-tau、p-tau均具有相關性(r=0.685、0.655，P<0.05)。這可能是因為腦脊液Aβ42具有較高的變異性，而腦脊液tau相關標志物水平與AD病理機制更為一致[15]。

綜上所述，腦脊液標志物t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42與淀粉樣蛋白顯像診斷具有較高的一致性，其作為AD診斷的輔助生物標志物，具有一定的臨床價值。本研究局限性主要在于樣本量較小，可能存在統計分析偏差，未來需要擴大研究樣本量。