阿爾茨海默病的生物標志物研究概況

吳紹長

阿爾茨海默病的生物標志物研究概況

吳紹長

老年性癡呆（AD）一種與年齡相關(guān)的神經(jīng)退化性疾病，由多種病因所導致，臨床主要表現(xiàn)為進行性記憶減退、認知障礙以及其他神經(jīng)精神癥狀和行為障礙，病理學主要表現(xiàn)為腦皮質(zhì)廣泛萎縮、顳葉和海馬皮質(zhì)等部位神經(jīng)元丟失、老年斑（SPs）、神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NFTs）。近年來，老年性癡呆的發(fā)病率、病死率較高，根據(jù)流行病學調(diào)查［1］，美國AD患患者數(shù)已達500萬，并預期在2050年將增加至1000萬；日本＞65歲AD的患病率為3.8%，其中AD為2.1%，AD女性患病率高于男性；我國＞55歲人群AD患病粗率合計為2.0%，＞65歲為3.5%，且AD導致死亡的相對危險度為1.71%?？梢姡夏晷园V呆給政府、社會和患者家庭帶來巨大的經(jīng)濟和生活負擔。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、家庭和社會具有重要意義。研究生物標記物不僅可以從分子水平探討AD的發(fā)病機制，還能準確、敏感地對AD進行早期診斷，較大程度上為臨床治療提供輔助依據(jù)，深受研究人員和臨床醫(yī)生的關(guān)注。本文就近些年AD的生物標志物的研究作一簡要進行概況。

1 腦脊液（CSF）的生物標志物

1.1 β-淀粉樣蛋白（Aβ）相關(guān)生物標志物 Aβ是淀粉樣前體蛋白（APP）經(jīng)淀粉樣前體蛋白裂解酶水解后產(chǎn)物，是構(gòu)成SPs的主要蛋白，主要包括Aβ40和Aβ42兩種形式，研究發(fā)現(xiàn)，Aβ42相對于Aβ40，毒性更強，更易聚集形成SPs［2］。Carol等［3］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降低的敏感性為87.0%，特異性90.0%。Aβ42在AD患者CSF中顯著降低，其診斷AD的準確率可達80%～90%，是目前廣泛認可的標志物之一。與 APP降解相關(guān)的酶如α、β分泌酶以及可溶性APP片段（sAPP）也認為是AD的潛在標志物。小樣本的研究表明，AD患者CSF中sAPP和β分泌酶表達升高，α分泌酶的活性和表達降低。淀粉前體樣蛋白（APLP）是APP的同源蛋白，其升高與淀粉樣斑塊、神經(jīng)原纖維纏結(jié)呈正相關(guān)。Yanagida等［4］報道在散發(fā)性和家族性AD患者腦脊液中APLP1β28水平顯著增高，而在家族性AD患者腦脊液中Aβ42卻未降低，認為APLP1β28可替代Aβ42而作為AD的診斷標記物。目前已成功分離出抗Aβ自身抗體，與健康人比較，AD患者的CSF含有低滴度的Aβ自身抗體，另外Nagele等［5］也指出AD患者的血清中存在大量的自身抗體?？梢?，AD相關(guān)自身抗體篩查可能是AD生物標志物篩查的重要方向之一。

1.2 Tau蛋白 Tau蛋白是微管相關(guān)蛋白（MAP）組分之一。作為重要的細胞骨架系統(tǒng)，微管參與維持神經(jīng)元形態(tài)、軸索形成和樹突狀進程，在健康神經(jīng)元中充當軸突和樹突細胞物質(zhì)運輸?shù)耐ǖ溃?］。在正常體內(nèi)，tau蛋白的磷酸化和去磷酸化處于動態(tài)平衡之中，當機體由于某些原因發(fā)生異常致使Tau蛋白磷酸化速度高于去磷酸化速度時，體內(nèi)的Tau蛋白即增加，從而導致AD。在AD患者的CSF中已發(fā)現(xiàn)胞漿正常Tau蛋白（C-Tau）、可溶性的AD異常磷酸化Tau蛋白（ADp-Tau）、異常修飾聚集成配對螺旋樣纖維且存在泛素蛋白修飾的Tau蛋白（PHF-Tau） 3種Tau蛋白。研究顯示，CSF中高濃度的磷酸化-tau氨基酸（T181、T231）和總Tau水平，形成了具有良好精度的生物標志物，能夠預測AD早期輕度認知損害［7］。另有報道，CSF中Tau蛋白水平可升高至健康對照組的2～3倍，且p-Tau對早期AD具有較好的診斷價值［8］。

1.3 AD7C-NTP蛋白 AD相關(guān)神經(jīng)絲蛋白（AD7C-NTP）是一種在神經(jīng)元胞體中表達相對分子質(zhì)量為41000的跨膜磷蛋白，在AD患者腦內(nèi)選擇性升高，其功能與神經(jīng)炎的發(fā)生及細胞死亡有關(guān)［9］。據(jù)報道［10］，AD7c-NTP隨神經(jīng)元細胞崩解而進入CSF，導致AD癡呆期患者CSF中AD7C-NTP的水平較早期患者高1～2倍，但輕度認知障礙期（MCI）患者與健康對照組相比無明顯變化。另有研究發(fā)現(xiàn)［11］，早期的AD患者腦脊液及尿樣本中AD7C-NTP水平增高，而且腦脊液及尿液中AD7C-NTP水平與癡呆的嚴重程度相關(guān)。

1.4 其他腦生物標志物 分揀蛋白相關(guān)受體（SORL1）是一種跨膜神經(jīng)元分揀蛋白，引導APP進入產(chǎn)生Aβ的再循環(huán)通路。SORL1的水平下降與老年斑、NFTS呈負相關(guān)。Ma等［12］發(fā)現(xiàn)在AD患者CSF中SORL1顯著降低，建議將其作為AD的生物標志物。據(jù)報道［13］在AD患者的CSF中類視錐蛋白1表達增高，其預測AD的敏感性和特異性與CSF中T-Tau、P-Tau、Aβ42相似。Perrin等［14］通過二維電泳的方法檢測了不同病程的AD患者腦脊液中YKL-40的水平，發(fā)現(xiàn)腦脊液中人類軟骨糖蛋白-39（YKL-40）水平在患者從無癥狀到MCI階段就已經(jīng)發(fā)生了顯著性改變，且YKL-40/Aβ42的改變更為明顯。Sjogren等［15］通過免疫學的方法證實，AD患者腦脊液的生長相關(guān)蛋白（GAP-43）含量相對于同年齡段的正常人以及額顳型癡呆癥患者增加，且與腦脊液中磷酸化tau蛋白含量呈正相關(guān)。另有學者報道［16］，在AD患者腦脊液F2-異構(gòu)前列腺素水平顯著升高，而在應用抗氧化藥物后，其水平明顯降低。另報道［17］，超氧化物歧化酶也可作為AD患者氧化應激損傷的標志物。

2 血液的生物標志物

2.1 血液中Aβ 血液標本獲取比較方便，因而血液生物標志物檢測成為研究者探索的一個方向。目前研究顯示AD患者血漿中存在Aβ變化?？赡苡捎谘X屏障的因素導致AD患者早期血漿與腦脊液Aβ的不同步變化，但是晚期血漿和腦脊液中Aβ是一致性的，可能與中樞與外周血中Aβ的平衡有關(guān)。Ringman等［18］研究發(fā)現(xiàn)FAD基因突變型患者血漿Aβ42、Aβ42/Aβ40比值在出現(xiàn)臨床癥狀前已明顯升高，而CSF中Aβ42/Aβ40比值降低。有研究發(fā)現(xiàn)［19］血漿Aβ40水平升高、血漿Aβ42水平降低、血漿Aβ42與Aβ40 的比值降低與AD的發(fā)病呈正相關(guān)?？梢?，血漿中Aβ42水平升高、血漿Aβ42水平降低、Aβ42/Aβ40比值降低者是進展為AD的高度危險因素，可作為預測臨床前期AD（PCAD）和輕度認知障礙（MCI）患者發(fā)展為AD的生物標志物。

2.2 血液炎性反應因子 慢性免疫炎癥反應是AD發(fā)病過程中的重要病理改變之一，其中小膠質(zhì)細胞、星形膠質(zhì)細胞、補體系統(tǒng)和炎性因子等在炎性反應中起著重要作用［20］。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(guān)。Buchhave等［21］檢測了MCI136例和同齡對照組30例血漿CD40和sCD40的同源配體，將此作為基線，隨后臨床觀察4～7年，在認知未繼續(xù)下降組或轉(zhuǎn)為血管癡呆組二者均無變化，而MCI轉(zhuǎn)變AD的60例患者組二者均增高，推斷CD40可作為AD的早期標志物。有研究發(fā)現(xiàn)［22］AD患者血清中IL-6、IL-1β、IL-8、TNF-α水平均升高，為AD的生物標志物提供了新的方向。α1-抗胰蛋白酶（AAT）是絲氨酸蛋白酶抑制劑的一種，主要由老年斑周圍的反應性星形細胞產(chǎn)生，參與了AD各個病理環(huán)節(jié)，在AD患者的血漿中含量升高。諸多研究表明，APP異構(gòu)體蛋白在AD的發(fā)病過程中起重要作用，其降解產(chǎn)生的Aβ聚合體可以損傷突觸和神經(jīng)元。有研究發(fā)現(xiàn)，在AD患者中APP異構(gòu)體比值下降且和疾病嚴重程度相關(guān)，敏感性和特異性在80%～95%間，是評價疾病進程和治療效果的理想標記物［23］。

2.3 其他血液生物標志物 加拿大英屬哥倫比亞大學的教授［24］首次發(fā)現(xiàn)pTAU與TAU 的結(jié)合蛋白pTDP43 同時檢測對于老年癡呆的診斷價值更高；另外還發(fā)現(xiàn)一種在人體多種組織尤其在腦內(nèi)存在的蛋白質(zhì)生長因子progranulin（PGRN）的含量變化與老年癡呆關(guān)系密切，PGRN對于維持腦細胞的生長和正常功能有較大作用，在老年癡呆病的早期即表現(xiàn)出降低的趨勢，進一步發(fā)現(xiàn)將PGRN與另一種小分子的TAU結(jié)合蛋白pTDP25聯(lián)合檢測，可以增強診斷老年癡呆的意義。同型半胱氨酸（Hcy）是一種含硫氨基酸，可能是AD發(fā)生的獨立風險因素。有研究表明［25］，血漿同型Hcy介導了AD患者腦血管損害后神經(jīng)系統(tǒng)高級功能喪失的病理過程。F2-異前列腺素是脂質(zhì)過氧化的一種產(chǎn)物，能反映AD的氧化應激狀態(tài)，在AD和MCI患者腦內(nèi)均有所上升。24S-羥基膽固醇是一個腦特異性的氧化固醇指標，其易通過血腦屏障，能準確反映腦膽固醇的生理平衡。Zuliani等［26］研究表明，AD患者血漿24s-羥基膽固醇升高，可作為AD氧化應激過程中的一個生物標志物。王春玉等［27］通過去除血清標本中高豐度蛋白后再進行二向電泳，發(fā)現(xiàn)AD血清觸珠蛋白表達增高，認為觸珠蛋白可能是AD患者血清生物標記物。有文獻報道AD患者血液中存在載脂蛋白E、內(nèi)皮質(zhì)醇、胰多肽、血紅素氧合酶、微球蛋白、血紅蛋白、血管細胞粘附分子1、胰島素樣生長因子、基質(zhì)金屬蛋白酶等變化［28］，但其特異性和敏感性不令人滿意，常作為輔助診斷指標使用，能否作為AD生物標志物尚需進一步研究。

3 基因

p53基因是抑癌蛋白，能使細胞內(nèi)結(jié)構(gòu)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。p53預測MCI患者2年后發(fā)展為AD的敏感性和特異性均較強［29］。小分子核糖核酸（miRNAs）是一類短的、單股的18～24個核苷酸的非編碼RNAs，約占人類所有基因的1%。其主要通過調(diào)節(jié)Aβ蛋白代謝、Tau蛋白磷酸化、氧化應激炎性免疫、脂類代謝、神經(jīng)細胞凋亡、軸突轉(zhuǎn)運、突觸受損等參與AD的病變過程。一項通過血細胞新一代測序研究發(fā)現(xiàn)［30］，12-miRNA信號可顯著區(qū)分AD及對照組，準確率、特異性、敏感性分別為93%、95%、92%。Apoε基因是由4個外顯子編碼在19號染色體長臂上的基因。在遲發(fā)型家族性AD患者中Apoε4的出現(xiàn)頻率較高，同時Apoε3、Apoε2減少也會提高AD患者的患病率。Elias-sonnenschein等［31］系統(tǒng)分析得出，Apoε4與MCI發(fā)展成為AD的高危因素相關(guān)，是預防MCI轉(zhuǎn)為AD的良好篩選工具。A2M基因是遲發(fā)型AD的易感基因，當其發(fā)生基因突變可導致α2-巨球蛋白與蛋白酶結(jié)合能力喪失，引起Aβ在腦內(nèi)沉積而產(chǎn)生毒性作用，增加AD的患病風險。Jung等［32］對正常受試者、MCI及AD患者腦脊液進行了檢測，發(fā)現(xiàn)在正常對照組中觸珠蛋白前身等位基因1表達高，而MCI組表達減少、AD組極低或缺失，且其在腦脊液中的表達水平隨病情進展也有所變化，結(jié)果表明觸珠蛋白前體等位基因1在腦脊液的水平可能成為從MCI到AD病變過程中的候選生物標志物。AD的三大遺傳標記，包括APP基因、PS基因、Tau基因，已知與Aβ和Tau蛋白磷酸化生成增加有關(guān)，最終發(fā)生神經(jīng)細胞死亡和癡呆。目前對于基因的檢測仍面臨較大問題，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

由于老年化人口快速增加，我國已成為世界上最大的老年化國家。AD患者帶來的社會以及醫(yī)療負擔日益嚴重。國內(nèi)外對AD早期診斷的生物標記物進行了廣泛研究，一致認為對于AD患者聯(lián)合應用多種不同代謝途徑的標記物可以增強診斷的敏感性與特異性，可能對于AD尤其是無癥狀的PCAD和早期AD進行早期診斷基因等生物標志物取得了一定的進展及干預，以及判斷AD藥物治療效果更有裨益。目前在腦脊液、血液、基因等生物標志物方面取得了一定的進展，但生物標志物的特異性、敏感性和易重復性等還需進一步的研究和擴展，開發(fā)高靈敏性和特異性的生物標記物將具有重要意義。

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