腦脊液生物標志物在阿爾茨海默病診斷中應用的現(xiàn)狀與展望

高振波　周田田　王金東　郁金泰　孔伶俐※

作者單位：1.青島市精神衛(wèi)生中心　266034　2.青島市市立醫(yī)院　266000

【摘要】　阿爾茨海默病是一種神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為認知功能障礙，是老年期癡呆最常見的原因。其病因不明，缺乏早期診斷方法和標準。最新的研究發(fā)現(xiàn)，腦脊液中某些生化改變可以反映早期AD腦組織損害的主要特征，對于AD的早期診斷、鑒別診斷、發(fā)展趨勢判斷均具有重要的臨床意義。本文就常見的腦脊液生物標志物在AD診斷中的臨床應用做一綜述。

【關(guān)鍵詞】　阿爾茨海默病　腦脊液　生物標志物　臨床應用

腦脊液生物標志物在阿爾茨海默病診斷中應用的現(xiàn)狀與展望

高振波1周田田1王金東1郁金泰2孔伶俐1※

作者單位：1.青島市精神衛(wèi)生中心2660342.青島市市立醫(yī)院266000

【摘要】阿爾茨海默病是一種神經(jīng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為認知功能障礙，是老年期癡呆最常見的原因。其病因不明，缺乏早期診斷方法和標準。最新的研究發(fā)現(xiàn)，腦脊液中某些生化改變可以反映早期AD腦組織損害的主要特征，對于AD的早期診斷、鑒別診斷、發(fā)展趨勢判斷均具有重要的臨床意義。本文就常見的腦脊液生物標志物在AD診斷中的臨床應用做一綜述。

【關(guān)鍵詞】阿爾茨海默病腦脊液生物標志物臨床應用

通訊作者※為

doi:10.3969/j.issn.1672-4860.2015.06.036

【Abstract】Alzheimer’s disease is a neurodegenerative disease that leads to cognitive dysfunction. It is the most common cause of senile dementia. Its etiology is unknown and lack of early diagnostic methods and criteria. The latest study found that certain biochemical changes in the cerebrospinal fluid may reflect the main features of brain damage in early AD. It has important clinical significance for early diagnosis, differential diagnosis and determining trends of AD. In this paper, we do a review on the clinical applications of common cerebrospinal fluid biomarkers in the diagnosis of Alzheimer’s disease.

收稿日期：2015-11-24

The clinical applications and prospects of Cerebrospinal fluid biomarkers in the diagnosis of Alzheimer’s disease(GAOZhenbo,ZHOUTiantian，WANGJindong，YUJintai,KONGLingli.Qingdaomentalhealthcenter,Qingdao266034,China.)

【Key words】Alzheimer’s disease, cerebrospinal fluid, biomarkers, clinical applications

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一種神經(jīng)退行性疾病，其病因與遺傳及環(huán)境等眾多因素相關(guān)，至今尚未明確，臨床表現(xiàn)為一系列認知功能障礙，是老年期癡呆最為常見的發(fā)病原因，現(xiàn)全球有近3000萬AD患者。組織病理學以β-淀粉樣蛋白(Aβ)沉積、神經(jīng)原纖維纏結(jié)(NFTs)形成、腦血管淀粉樣變和大量神經(jīng)元缺失為特征。AD的發(fā)病機制至今不明，缺乏早期診斷方法和診斷標準。美國國家老齡化研究所-阿爾茨海默病學會(NIA-AA)于2011年發(fā)布了新的臨床診斷指南，對癡呆前無癥狀階段、癡呆前有癥狀階段和癡呆階段分別提出相應的診斷標準[1]，強調(diào)研發(fā)和驗證生物標志物的重要性，也因此推進了生物標志物在AD診斷中的應用。

腦脊液源自脈絡(luò)叢，可自由地與神經(jīng)細胞外間隙進行交流，腦脊液中的蛋白質(zhì)和代謝物可直接反映大腦的內(nèi)部環(huán)境，因此，腦脊液被認為是AD的生物標志物的主要來源。最新的許多研究發(fā)現(xiàn)，腦脊液中某些生化改變可以反映早期AD腦組織損害的主要特征，可以代表其神經(jīng)病理學的重要性質(zhì)，對于AD的早期診斷、鑒別診斷、發(fā)展趨勢判斷均具有重要的臨床意義[2~5]?；诖吮尘埃疚木统Ｒ姷哪X脊液生物標志物在AD診斷中的臨床應用做一綜述。

1.常見腦脊液標志物及其與AD的關(guān)系

在20世紀90年代，研究已發(fā)現(xiàn)AD患者腦脊液Aβ、總tau蛋白(t-tau)和磷酸化tau蛋白(p-tau)表達水平存在異常變化。腦脊液Aβ，t-tau和p-tau也成為近年來研究較多的腦脊液標志物。

在AD發(fā)病機制中，認為Aβ異常沉積是神經(jīng)元變性的上游反應，而tau蛋白過度磷酸化則是Aβ神經(jīng)毒性的下游反應[6]。腦脊液Aβ42表達變化可以反映纖維狀Aβ含量的變化，從而間接反映Aβ斑塊在腦組織中的負荷狀態(tài)。p-tau與新皮層NFTs的數(shù)量有關(guān)，腦脊液p-tau反映腦中tau蛋白的磷酸化狀態(tài)和纏結(jié)的形成，腦脊液的t-tau是一種動態(tài)化生物標志物，既反映急性的腦神經(jīng)元損傷也反映慢性腦神經(jīng)元變性[7]。因此，腦脊液Aβ42，t-tau和p-tau蛋白對AD診斷具有重要臨床意義[2，4]。

2.腦脊液標志物在AD診斷中的臨床應用

目前，輕度AD，尤其是早期AD僅根據(jù)臨床癥狀來診斷十分困難，沒有生物標志物，臨床上預測AD的病理診斷的方法精確度比較低。Beach等[8]對919例進行臨床評估并進行尸檢的AD患者進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，臨床評估的敏感度為71%~88%，特異度為44%~71%，根據(jù)其使用的病理學診斷標準的不同而有所不同。

使用腦脊液標志物可提高早期AD診斷的敏感度和特異度。Smach等[9]研究結(jié)果顯示，Aβ42和t-tau聯(lián)合應用對AD診斷的敏感度可達85.29%，特異度達96.77%。而Hansson等[10]研究發(fā)現(xiàn)將腦脊液Aβ42，t-tau和p-tau聯(lián)合應用可使AD診斷的靈敏度提高至95%，但其特異度僅能達到87%。

由于測量方法不同，目前Aβ42，t-tau和p-tau尚沒有統(tǒng)一的界值。Blennow等[11，12]研究結(jié)果顯示AD或者早期AD患者腦脊液中Aβ42比正常對照組降低50%，p-tau水平比正常對照組升高200%，且對AD具有特異性，而t-tau水平相對正常對照組則升高300%，但t-tau在其他伴神經(jīng)損傷的疾病中也會升高，故不具有特異性。Mulder等[13]用二分法界定了腦脊液生物標志物的界值，Aβ42<550pg/ml，t-tau>375pg/ml，p-tau>52pg/ml。

Flora等[14]對1385例就診記憶門診且有記憶下降主訴的患者進行研究，比較Aβ42，t-tau和p-tau對AD診斷的敏感度和特異度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)聯(lián)合診斷的敏感度優(yōu)于單個標志物診斷。根據(jù)最佳靈敏度，從回歸公式推算出，tau/Aβ42的界值為0.52，p-tau/Aβ42的界值為0.08。此時，靈敏度為91%~93%，特異度為81%~84%。

腦脊液標志物Aβ42，t-tau和p-tau在AD診斷中的作用主要表現(xiàn)在以下三個方面。

2.1早期診斷Blennow等[15]，Mattsson等[16]及Zetterberg等[17]的隨訪研究結(jié)果均表明，腦脊液Aβ42，t-tau，p-tau在AD的臨床階段或MCI進展為AD的過程中沒有或很少變化。因此，從正常到病理的改變可能發(fā)生在癡呆前無癥狀階段。腦脊液中出現(xiàn)低水平的Aβ42與高水平的t-tau，p-tau，高度預測患者從MCI進展為AD，是其具有敏感性和特異性的生物學標志物。從腦脊液Aβ水平降低(tau蛋白水平尚正常)至出現(xiàn)癡呆癥狀，至少有10~20年過渡期[13，18]，三個指標聯(lián)合檢測，其作用在于能夠鑒別認知功能尚處于正常狀態(tài)但已有早期病理改變證據(jù)的個體，為早期干預提供了最佳的機會。

Hansson等[10]于2006年對MCI患者進行了為期4~6年的臨床隨訪，用來評估腦脊液生物學標志物的可靠性，結(jié)果顯示識別早期AD的敏感度為95%，特異度為87%。綜合大量研究[19~22]，結(jié)果顯示Aβ42，t-tau，p-tau診斷AD的平均敏感度分別為81.6%，82.5%和78.8%，而特異度分別為82.9%、86.2%和79.1%，Aβ42和t-tau聯(lián)合檢測，能增加診斷AD的敏感度和特異度，均高達88.7%。在許多研究中，對尸檢證實診斷的AD患者進行腦脊液生物標志物測查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Aβ42，t-tau和/或p-tau組合對AD診斷具有可靠的敏感性和特異性(≥85%)、測試精度，和/或陽性和陰性預測值，在臨床應用中低估了生物標志物的準確性。以尸檢為基礎(chǔ)的研究也證明了腦脊液生物標志物和它們反映的神經(jīng)病理學之間的密切關(guān)系。因此，在很多國家有越來越多的記憶門診開始將腦脊液生物標志物檢測應用于臨床診斷。

2.2鑒別診斷Hamper等[23，24]的研究結(jié)果顯示AD患者腦脊液Aβ42普遍減低，在額顳葉癡呆(frontotemporal dementia, FTD)、血管性癡呆(vascular dementia, VaD)中也可見類似現(xiàn)象，提示其作為AD的生物學標記物特異性欠佳。Gloeckner等[25]研究發(fā)現(xiàn)，不僅AD，在其他類型的癡呆，如路易體癡呆(dementia with Lewy bodies, DLB)、FTD，患者的腦脊液中亦可見到tau蛋白的異常增高，說明tau蛋白對于AD與其他類型癡呆患者的鑒別能力較為有限。Toledo等[26]的研究結(jié)果也表明DLB患者與健康對照組相比Aβ42降低，t-tau升高，但與AD相比，Aβ42降低，t-tau升高的程度均較低。單一的腦脊液標志物用于鑒別AD及非AD癡呆的敏感度和特異度較鑒別AD與健康個體的敏感度和特異度低，Aβ42，t-tau，p-tau的平均敏感度分別為75.4%，75.4%和75.2%，而平均特異度分別為70.8%，77.6%和77.4%。但是，當Aβ42和t-tau聯(lián)合起來，尤其當Aβ42，p-tau聯(lián)合時，敏感度分別增至86.5%，95.7%，而特異度分別增至83.7%，89.5%。Hampel等[27]和Slaets等[28]的研究發(fā)現(xiàn)，p-tau蛋白是特異性高的標志物，常被用于鑒別AD與正常老齡化，F(xiàn)TD，DLB，VaD和抑郁癥(depression)。

2.3預測疾病進展根據(jù)最新提出的AD的病理模型，Aβ的異常是首先能被檢測到的變化，其次是p-tau和神經(jīng)元損傷、腦結(jié)構(gòu)的異常、記憶障礙及認知功能下降[29]。由于AD腦脊液標志物的病理變化出現(xiàn)在AD的臨床癥狀之前，所以腦脊液的AD生物標志物水平可以用于預測疾病進展。

2003年，Skoog等[30]研究即已表明，85歲的老人中，認知功能正常但腦脊液Aβ42水平降低以后容易發(fā)展成AD。Gustafson等[31]對正常老年人進行了8年的隨訪，結(jié)果顯示，正常老年人中，腦脊液Aβ42水平較低預示認知功能減退和AD。Hansson等[32]進行了為期9.2年的隨訪，研究顯示Aβ42/p-tau和t-tau濃度能預測MCI向AD進展，其敏感度為82%，特異度為94%，陽性、陰性預測值分別為94%，82%。Li等[33]進行了一項為期42個月的縱向研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，正常對照組腦脊液tau/Aβ42比值增高者，進展至輕度認知損害的概率極高，而比值正常者則無一例進展至輕度認知損害。Buchhave等[34]進行的為期9~10年的縱向研究也發(fā)現(xiàn)，約有90%的tau/Aβ42比值增高的MCI害患者可進展至AD。因此，tau/Aβ42和p-tau/Aβ42的比值，可用于預測認知功能尚處于正常狀態(tài)向MCI轉(zhuǎn)化以及MCI向AD轉(zhuǎn)化。

3.腦脊液標志物在AD診斷臨床應用中存在的問題

腦脊液標志物能增加AD診斷的敏感度，但由于獲取腦脊液需要進行有創(chuàng)性的腰椎穿刺，臨床上患者往往對此有所顧慮，因而難以廣泛應用，此為腦脊液生物學標志物在臨床應用的局限性之一。此外，各生物標志物在檢測過程中尚無標準化程序，不同實驗室在標本采集步驟、處理方式、分析方法等方面不統(tǒng)一，使所獲得的結(jié)果存在明顯差異，也尚未建立可供臨床應用的界值和標準參考物。因此亟需更多的臨床研究來確定其最有效和準確的檢測方法，確定各標記物在診斷中的界值，實現(xiàn)最終的標準化，以進一步提高其對于AD診斷的敏感度和特異度。

4.展望

盡管腦脊液標志物在AD診斷臨床應用中還存在一些問題，但由于腦脊液較外周血更能精確地反映Aβ和tau蛋白代謝變化，尤其可在體直接觀察患者腦組織病理生理學變化，陽性檢出率高、臨床診斷價值評價良好，在國外已經(jīng)用于臨床診斷。為了推動這項工作，阿爾茨海默氏癥協(xié)會質(zhì)量控制小組計劃出版腰椎穿刺和腦脊液處理標準化流程圖。通過建立經(jīng)過驗證的界值，實施嚴謹?shù)馁|(zhì)量控制程序，加強對腰椎穿刺的認識和宣傳，可以使腦脊液生物標志物更好地應用于臨床，更有助于在臨床工作中早期發(fā)現(xiàn)與確診前驅(qū)期AD，有助于AD和其他類型癡呆的鑒別，提高早期診斷率，從而讓更多的患者得到早期治療，提高患者生活質(zhì)量。

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