阿爾茨海默病患者血清C-X-C基序趨化因子配體12和幾丁質酶3樣蛋白1的表達水平及其臨床意義▲

王 善 段 玲 易 義

(重慶醫藥高等專科學校附屬第一醫院神經內科,重慶市 400060)

阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)是臨床常見的慢性神經退行性疾病,好發于65歲以上老年人,隨著人口老齡化的加劇,患病人數逐年增加[1-2]。AD患者典型特征為進行性認知功能障礙及行為損害,臨床主要表現為記憶障礙、言語能力喪失及情感淡漠等[3]。目前AD尚不能完全治愈,早期診斷及治療可延緩病情進展,改善患者預后。簡易精神評估量表(Brief Psychiatric Rating Scale,BPRS)、臨床癡呆評定量表(Clinical Dementia Rating,CDR)結合MRI、CT等影像學檢查是臨床診斷AD的重要手段,但量表評估具有主觀性,影像學檢查費用相對昂貴[4]。血清學檢測具有取材便捷、檢測成本低、結果客觀等優點,故尋找靈敏度高、特異度好的血清學標記物用以輔助診斷AD具有重要意義。C-X-C基序趨化因子配體(C-X-C motif chemokine ligand,CXCL)12是由骨髓分泌的炎性趨化因子,通過與其受體C-X-C基序趨化因子受體(C-X-C motif chemokine receptor,CXCR)4特異性結合后對下游信號通路傳導進行調控進而發揮促炎作用。研究發現,CXCL12在動脈粥樣硬化性心臟病[5]、創傷性關節炎[6]等疾病的發生與發展過程中發揮重要作用。幾丁質酶3樣蛋白(chitinase 3-like protein,CHI3L)1是由中性粒細胞、內皮細胞、巨噬細胞等分泌的促炎因子,與潰瘍性結腸炎、支氣管哮喘等炎性疾病密切相關[7-8]。研究表明,AD發病進程中伴有明顯的神經炎癥反應[9]。基于此,筆者推測CXCL12、CHI3L1可能參與AD的神經炎癥反應過程,但是目前相關研究報告相對較少。本研究探討AD患者血清CXCL12、CHI3L1的表達水平及其臨床意義,旨在為臨床早期診治AD提供參考。

1 資料與方法

1.1 臨床資料 選擇2019年1月至2021年12月重慶醫藥高等專科學校附屬第一醫院神經內科收治的113例AD患者作為AD組。納入標準:(1)符合AD診斷標準[10-14];(2)年齡≥60歲;(3)AD病程>3年;(4)臨床病歷資料完整;(5)患者及家屬對本研究知情,并簽署同意書。排除標準:(1)存在顱內腫瘤、癲癇病、腦外傷等腦部疾病者;(2)有明確的精神疾病病史,如抑郁、精神分裂癥、焦慮等精神疾病者;(3)血管性癡呆(vascular dementia,VD)或者帕金森病導致的認知功能障礙者;(4)有急、慢性炎癥性疾病及自身免疫性疾病者;(5)心臟功能不全或肝、腎功能障礙者;(6)合并其他組織器官惡性腫瘤者。選擇同期在我院就診的60例VD患者作為VD組,VD組患者納入標準:符合《CCMD-3中國精神障礙分類與診斷標準》[15]中關于VD的診斷標準,VD病程>3年。排除標準:將AD組排除標準(3)改為有AD或者帕金森病導致的認知功能障礙,其余同AD組。另選60例性別、年齡與AD組和VD組患者相近的健康體檢者作為對照組,排除合并基礎疾病、外傷史者及近期服用藥物者。3組研究對象性別、年齡、體質指數及文化程度差異無統計學意義(P>0.05),見表1。本研究經過重慶醫藥高等專科學校附屬第一醫院醫學倫理委員會的批準。

表1 3組研究對象一般資料的比較

1.2 方法

1.2.1 AD患者認知功能障礙評分及分組:(1)采用簡易精神狀態檢查(Mini-Mental State Examination,MMSE)量表評分[11]判定AD患者認知功能障礙嚴重程度,內容包括定向力、記憶力、注意力和計算力、回憶能力、語言能力5個方面。定向力評分范圍為0～10分,得分越低表示定向力越差;記憶力評分范圍為0～3分,得分越低表示記憶力越差;注意力和計算力評分范圍為0～5分,得分越低表示注意力和計算力越差;回憶力評分范圍為0～3分,得分越低表示回憶力越差;語言能力評分范圍為0～9分,得分越低表示語言能力越差。MMSE量表總分為30分,得分越低表示患者的認知功能越差。認知功能障礙診斷標準為MMSE量表總分≤26分,輕度認知功能障礙為MMSE量表總分21～26分,中度認知功能障礙為MMSE量表總分10～20分,重度認知功能障礙為MMSE量表總分0～9分。(2)根據MMSE量表評分結果將113例AD患者分為輕度認知功能障礙組(輕度組)27例,中度認知功能障礙組(中度組)51例,重度認知功能障礙組(重度組)35例。

1.2.2 血清CXCL12、CHI3L1表達水平檢測:采用含乙二胺四乙酸的抗凝試管收集各組研究對象的空腹肘靜脈血4 mL,室溫下放置1 h后,3 000 r/min下離心10 min,離心半徑12 cm,分離出上層血清,置于-80 ℃冰箱中保存待測。采用ELISA檢測血清CXCL12、CHI3L1表達水平,CXCL12試劑盒購于上海帛科生物技術有限公司(批號:BKE9456),CHI3L1試劑盒購于杭州普望生物技術有限公司(批號:20142400149)。嚴格按照試劑盒說明進行相關操作。

1.3 統計學分析 采用SAS 9.4軟件進行統計學分析。計數資料以例數(百分比)表示,組間比較采用χ2檢驗;計量資料以(x±s)表示,多組間比較采用單因素方差分析,兩兩比較采用LSD-t檢驗;采用Pearson檢驗進行相關性分析;采用受試者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲線分析血清CXCL12、CHI3L1表達水平對AD的診斷效能。以P<0.05為差異具有統計學意義。

2 結 果

2.1 AD組、VD組與對照組血清CXCL12、CHI3L1表達水平的比較 與對照組相比,AD組和VD組的血清CXCL12表達水平降低,血清CHI3L1表達水平升高,且AD組的血清CXCL12表達水平低于VD組,血清CHI3L1表達水平高于VD組(P<0.05),見表2。

表2 AD組、VD組與對照組血清CXCL12、CHI3L1表達水平的比較(x±s,ng/mL)

2.2 不同病情嚴重程度AD患者血清CXCL12、CHI3L1表達水平的比較 113例AD患者的MMSE量表評分為3～26(13.29±7.86)分。不同病情嚴重程度AD患者血清CXCL12、CHI3L1表達水平比較,差異有統計學意義,其中CXCL12表達水平為重度組<中度組<輕度組,CHI3L1表達水平為重度組>中度組>輕度組(P<0.05),見表3。

表3 不同AD病情嚴重程度患者血清CXCL12、CHI3L1表達水平的比較(x±s,ng/mL)

2.3 AD患者血清CXCL12、CHI3L1表達水平與MMSE量表評分的相關性分析 AD患者血清CXCL12表達水平與MMSE量表評分呈正相關(r=0.776,P<0.05);血清CHI3L1表達水平與MMSE量表評分呈負相關(r=-0.729,P<0.05);血清CXCL12與CHI3L1表達水平呈負相關(r=-0.816,P<0.05)。

2.4 血清CXCL12、CHI3L1表達水平對AD的診斷效能 ROC曲線結果顯示,血清CXCL12表達水平診斷AD的曲線下面積為0.862(95%CI:0.785,0.940;P<0.001),靈敏度和特異度分別為0.85、0.72;血清CHI3L1表達水平診斷AD的曲線下面積為0.831(95%CI:0.749,0.914;P<0.001),靈敏度和特異度分別為0.79、0.77;二者聯合診斷AD的曲線下面積為0.915(95%CI:0.858,0.972;P<0.001),靈敏度和特異度分別為0.93、0.78;二者聯合診斷AD的曲線下面積大于CXCL12、CHI3L1單獨診斷的曲線下面積(Z=2.539、P<0.001,Z=3.125,P<0.001)。血清CXCL12和CHI3L1表達水平的最佳截斷值分別為2.03 ng/mL和211.08 ng/mL,見圖1。

圖1 血清CXCL12、CHI3L1表達水平單獨及聯合診斷AD的ROC曲線圖

3 討 論

AD是一種好發于老年人的神經系統疾病,主要臨床表現為記憶障礙、失認、失語、行為改變等,并伴有抽象思維及計算能力嚴重下降,嚴重威脅老年群體的生活質量[16]。近年來,隨著人口老齡化的日益加劇,AD發生率不斷上升,據統計,2020年全球AD患者超過7 500萬例,2050年將達到1.15億[17]。第七次全國人口普查數據顯示,我國≥60歲人口比例為18.7%,由此可見,我國罹患AD的基數龐大,疾病負擔重[18]。目前,尚無特效的AD治愈藥物,早期診斷及治療可延緩病情進展,但是大部分AD患者早期臨床癥狀不典型,容易誤診和漏診,導致病情延誤[19]。從AD的發病機制出發,尋找相關的生物學標志物輔助臨床診斷是目前的研究熱點。

研究發現,AD患者大腦皮質及海馬區出現大量Aβ沉積形成細胞外神經炎性斑塊,進而導致Tau蛋白過度磷酸化并形成神經原纖維纏結聚積在神經元內,引發腦部神經元大量丟失、腦皮質皺縮,引起突觸功能異常,從而導致漸進性認知功能障礙,表明神經炎癥反應在AD的發病過程起關鍵作用。研究表明,中樞神經系統中的抗炎因子與促炎因子處于動態平衡狀態,炎癥發生時可導致促炎因子分泌過多并穿過血腦屏障進入中樞神經系統,從而損傷中樞神經[20-21]。CXCL12屬于趨化因子C-X-C亞家族成員之一,是一種小分子分泌蛋白,主要由骨髓細胞分泌,廣泛分布于腦、心、肺、肝等組織器官中[22]。研究發現,CXCL12可能通過多途徑參與AD的發生與發展過程。例如,CXCL12與其受體CXCR4特異性結合后可通過激活不同信號級聯通路來募集中性粒細胞、淋巴細胞等炎性介質趨向血管損傷部位,發揮啟動或加重局部炎癥反應的作用[23];此外,CXCL12還可通過介導中樞神經系統突觸間的信息傳遞影響大腦學習記憶能力及認知功能[24]。研究表明,CXCL12在AD鼠模型及AD患者血清中均表達下調[25-26]。本研究結果顯示,AD患者血清中CXCL12表達水平低于VD患者及健康體檢者(P<0.05),提示CXCL12在AD患者中表達下調,與既往的相關研究[25-26]結果相似。原因可能是AD患者大腦皮質區及海馬區出現大量Aβ沉積并導致神經炎癥發生,炎癥反應可將靜息狀態下的小膠質細胞激活為具有抗炎作用的小膠質細胞,而具有抗炎效應的小膠質細胞可誘導機體處于炎癥抑制的微環境中,炎癥反應受到抑制間接導致CXCL12分泌減少[26]。

CHI3L1屬于甲殼質酶樣蛋白家族成員,是由活化的中性粒細胞、巨噬細胞等炎性介質合成并分泌的糖化蛋白,可介導內皮功能障礙、新生血管形成、細胞外基質重塑等加重炎癥反應過程[27]。盧加杰等[7]研究表明,潰瘍性結腸炎患者糞便中的CHI3L1表達上調,并與患者病情嚴重程度密切相關,可作為臨床輔助診斷潰瘍性結腸炎的生物學標志物。同時有學者發現,CHI3L1可通過抑制炎癥細胞凋亡、介導Th2型炎癥反應、刺激黏蛋白5AC分泌等方式參與哮喘的發病過程[8]。此外,還有研究表明,CHI3L1對重癥感染如膿毒癥也有具有重要診斷價值,并可預測患者病情的嚴重程度及不良預后[28]。本研究結果顯示,AD患者血清CHI3L1表達水平均高于VD患者及健康體檢者(P<0.05),提示CHI3L1可能參與了AD的神經炎癥反應,可能原因是AD患者大腦皮質及海馬區被激活的星形膠質細胞、小膠質細胞可誘導中性粒細胞等細胞因子釋放CHI3L1,引發炎癥級聯反應并加重神經炎癥反應[29]。

此外,本研究結果還顯示,AD患者血清CXCL12表達水平與MMSE量表評分呈正相關,CHI3L1表達水平與MMSE量表評分呈負相關(P<0.05),表明血清CXCL12表達水平越低、CHI3L1表達水平越高,AD患者的認知功能損傷越嚴重,提示血清CXCL12、CHI3L1表達水平對評估AD病情具有一定價值,二者或可作為臨床輔助判斷AD病情的候選指標;此外,本研究結果還顯示AD患者血清CXCL12表達水平與CHI3L1表達水平呈負相關(P<0.05),表明二者在AD發病過程中有一定關聯;分析其原因可能為CHI3L1表達水平越高表明炎癥反應越嚴重,而機體對炎癥的代償機制會加速具有抗炎效應的小膠質細胞啟動抑炎效應,進而抑制CXCL12的分泌,導致CXCL12表達水平降低。本研究的ROC曲線分析結果顯示,血清CXCL12、CHI3L1表達水平對AD具有一定的診斷價值,且二者聯合診斷的效能優于單一指標(P<0.05),當血清CXCL12表達水平<2.03 ng/mL、血清CHI3L1表達水平>211.08 ng/mL時可診斷為AD。

綜上所述,AD患者血清中的CXCL12表達下調、CHI3L1表達上調,二者可能通過調控炎癥反應參與AD發生與發展過程,或可作為臨床診斷AD及判斷病情的候選標志物。