阿爾茨海默病早期血液生物標(biāo)記物的研究新進(jìn)展

張紫萱　游詠　田紹文

阿爾茨海默病（AD）是一種常見的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為記憶和認(rèn)知功能損害、行為異常和人格改變。其病理特征主要是老年斑（SP）、神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NTF）、廣泛的神經(jīng)原丟失等。AD是一個連續(xù)統(tǒng)一的過程，分為臨床前期（認(rèn)知正常但有病理改變）、輕度認(rèn)知功能障礙期（MCI）、癡呆期。多數(shù)患者確診時已處于不可逆?zhèn)鞯腁D癡呆期。探索有效的AD早期診斷方法，對AD治療和預(yù)防，具有關(guān)鍵意義。目前AD生物標(biāo)記物研究主要基于腦脊液（CSF）標(biāo)本、神經(jīng)影像學(xué)表現(xiàn)或外周血樣本。外周血標(biāo)記物更易于在社區(qū)人群中普及，可作為篩選和隨診手段?，F(xiàn)就AD早期診斷的血液生物標(biāo)記物研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1血液中的生物標(biāo)志物

正常情況下每天有約500ml腦脊液吸收入血，血液可間接反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)的改變，且相對于CSF標(biāo)本，血液標(biāo)本更容易獲得。

1.1血漿中的β淀粉樣蛋白（Aβ）及其寡聚體 Aβ是構(gòu)成大腦老年斑的中心成分，在AD的發(fā)病過程中具有重要作用。多數(shù)橫向研究發(fā)現(xiàn)血漿中Aβ-42、Aβ-40水平在AD患者和健康者中無明顯差異[1]，表明血漿中Aβ-42、Aβ-40不是一個很好的診斷AD的生物標(biāo)志物?？v向研究表明血漿中Aβ在預(yù)測AD的發(fā)生風(fēng)險和病情監(jiān)測方面發(fā)揮重要價值。一項大樣本研究[2]發(fā)現(xiàn)Aβ-42基線水平越高，進(jìn)展為AD的風(fēng)險越大；隨訪期間Aβ-40水平和Aβ-42/Aβ-40下降，預(yù)示進(jìn)展為AD的風(fēng)險增加，當(dāng)進(jìn)展為AD后Aβ水平和Aβ-42/Aβ-40比值急劇下降。

Aβ-17是一種Aβ亞型，在血液中分布僅次于Aβ-40，其游離態(tài)/結(jié)合態(tài)的比值在健康人群和MCI或輕度AD患者之間有顯著差別[3]，且具有高敏感性和特異性，表現(xiàn)出良好的診斷價值。Aβ的可溶性寡聚體是Aβ產(chǎn)生毒性作用的主要形式，其在AD早期開始聚集，并最終導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙和行為損害。隨著多種Aβ寡聚體檢測技術(shù)的開發(fā)，有人用[4] ELISA方法檢測發(fā)現(xiàn)AD組血液中N端以第3位氨基酸-焦谷氨酸為剪切點的Aβ（AβpE3）含量下降，差異有統(tǒng)計意義，因此檢測患者外周血液中可溶性Aβ寡聚體或AβpE3的含量對提示早期AD有特異性意義，此結(jié)果需要大樣本進(jìn)一步驗證。

1.2血漿中Aβ抗體 正常人血漿中存在抗Aβ抗體IgG、IgM，這些抗體或抗原抗體復(fù)合物可以清除Aβ，保持Aβ的動態(tài)平衡。有學(xué)者[5]采用抗原-抗體解離技術(shù)發(fā)現(xiàn)AD患者血清中天然Aβ抗體水平明顯高于健康者，并且AD患者血清內(nèi)解離前、后抗Aβ抗體改變量（即解離量）可直接反映AD病程，AD病程越早，解離量越大。

AD患者血漿中抗AβpE3-IgM滴度較健康對照組有顯著下降，但在MCI組中抗體滴度卻與患者認(rèn)知損害程度呈正相關(guān)。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)[6]AβpE3-IgM在正常以<2016AU/ml為分界值，AβpE3-IgM診斷AD的敏感度和特異度可達(dá)80%和60%。Nagele[7]等使用蛋白質(zhì)微陣列技術(shù)測定受試者血清中的自身抗體滴度，發(fā)現(xiàn)一組包含了10種自身抗體的標(biāo)記物組合，在鑒別AD組和非癡呆組特異性92.5%，敏感性96.0%；在鑒別AD和帕金森病時其準(zhǔn)確性達(dá)86%。因此血中抗Aβ抗體可能成為一個潛在的生物標(biāo)記物。

1.3血漿Tau蛋白標(biāo)記物 傳統(tǒng)檢測方法AD血液中測不到tau蛋白。Blennow團(tuán)隊[8]采用高敏測定技術(shù)發(fā)現(xiàn)AD患者血清tau同樣是認(rèn)知正常老年人的2倍。隨著高敏測定技術(shù)發(fā)展，血清tau有望成為未來AD早期篩選工具之一。

1.4淀粉樣前蛋白（APP）亞型 外周循環(huán)的APP95%以上存在于血小板中。有研究[9]表明AD患者外周循環(huán)血中血小板APP130和110片段的含量比值（APP異構(gòu)體比值）顯著降低，以0.57為分界值，診斷的敏感度和特異度可達(dá)88.2%和89.5%，并且與AD患者認(rèn)知程度評分-臨床癡呆評分量表評分或MMSE評分呈正相關(guān)；進(jìn)一步對MCI患者隨訪2年發(fā)現(xiàn)，若以0.6為分界值，APP異構(gòu)體比值診斷MCI進(jìn)展為AD的敏感度可達(dá)83%、特異度可達(dá)71%。血小板APP異構(gòu)體比值可作為診斷AD和MCI進(jìn)展為AD的理想生物標(biāo)記物，但該指標(biāo)的測定依賴于免疫蛋白印跡和光密度掃描，測定工序的復(fù)雜性限制了臨床上應(yīng)用。

1.5載脂蛋白J（ApoJ） 又名簇集蛋白，由神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞分泌的一種糖蛋白，具有小熱休克蛋白典型的結(jié)構(gòu)特征。多項全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）發(fā)現(xiàn)編碼ApoJ的Clu基因多態(tài)性與AD相關(guān)[10，11]。ApoJ能夠結(jié)合Aβ，阻止其聚集，同時提高小膠質(zhì)細(xì)胞對Aβ多肽及Aβ纖維原的吞噬作用，ApoJ作為一種補(bǔ)體抑制劑，能夠抑制AD病理過程中補(bǔ)體的激活。一項大規(guī)模研究[12]發(fā)現(xiàn)血漿ApoJ每增加一個標(biāo)準(zhǔn)差，AD患病風(fēng)險上升49%以上，AD患者M(jìn)MSE評分下降1.36，提示血漿ApoJ與AD患病率及疾病嚴(yán)重程度顯著相關(guān)。人體血漿ApoJ含量較多，各種試劑盒較為方便快捷，血漿ApoJ作為AD早期診斷生物標(biāo)記物前景巨大。

1.6載脂蛋白E等位基因4（ApoE4）與 線粒體外膜轉(zhuǎn)位酶同系物40（TOMM40） ApoE已被證實可增加AD的發(fā)病風(fēng)險，同時也增加MCI向AD的轉(zhuǎn)化率[13]。TOMM40與蛋白質(zhì)向線粒體內(nèi)的轉(zhuǎn)運有關(guān)，其編碼基因毗鄰ApoE基因。Chong等[14]發(fā)現(xiàn)AD患者外周血白細(xì)胞TOMM40基因表達(dá)較對照組下調(diào)，其表達(dá)水平還與病情進(jìn)展速度有關(guān)，結(jié)論有待更大樣本驗證。

1.7脂質(zhì)組學(xué)標(biāo)記物 近來使用脂質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)外周血神經(jīng)酰胺/鞘磷脂之比在AD患者中升高，并與認(rèn)知損害進(jìn)展速度相關(guān)聯(lián)[15]。此外，鏈甾醇水平以及鏈甾醇/膽固醇比值等亦有望成為AD候選標(biāo)記物。

1.8炎癥相關(guān)的生物標(biāo)記物 近年來研究表明炎性反應(yīng)物在AD發(fā)病中起重要作用，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生大量的炎性細(xì)胞因子。一些隨診研究顯示，血清或血漿中炎性細(xì)胞因子與認(rèn)知功能下降有關(guān)，超敏C反應(yīng)蛋白明顯增加AD風(fēng)險，IL-6和C反應(yīng)蛋白可以預(yù)測正常人群的認(rèn)知功能下降[16]。應(yīng)用蛋白組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)：白細(xì)胞介素、血管緊張素轉(zhuǎn)化酶、肌酸激酶、單核細(xì)胞趨化蛋白、巨噬細(xì)胞移動抑制因子、巨噬細(xì)胞炎性蛋白、組織抑制劑的金屬蛋白酶、腫瘤壞死因子這些與炎癥相關(guān)的血清蛋白作為測試集的回歸模型診斷AD，其敏感性和特異性分別為80.0%、90.0%。Cocciolo等[17]發(fā)現(xiàn)具有伴侶功能的觸珠蛋白、a2微球蛋白在AD和MCI血清中呈現(xiàn)明顯下調(diào)或過氧化現(xiàn)象。Britschgi等[18]對血漿中的120種蛋白質(zhì)濃度進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)18種信號蛋白在AD和MCI患者體內(nèi)發(fā)生了明顯變化。應(yīng)用這些蛋白質(zhì)區(qū)分AD和健康者的陽性預(yù)測值為90%，陰性預(yù)測值為88%；同時其在預(yù)測MCI進(jìn)展為AD方面，陽性預(yù)測值為91%；因此其在AD診斷和疾病預(yù)防上有很好前景。

2展望

臨床前AD和進(jìn)展為AD的MCI患者是癡呆的高危人群，對這些人群進(jìn)行早期診斷和干預(yù)，可能有效遏制或延緩其進(jìn)展為AD，且治療AD的藥物應(yīng)用越早，效果越明顯。實用的生物標(biāo)記物應(yīng)該具備準(zhǔn)確性和特異性較高，取材容易，檢測方便，可重復(fù)性高，經(jīng)濟(jì)可靠等特點，因此血液生物標(biāo)記物有望成為未來早期診斷AD最具潛力的手段之一。目前大部分報道的MCI及AD的外周標(biāo)記物還沒有得到充分的重復(fù)驗證，還不能成為有臨床應(yīng)用價值的診斷和監(jiān)測指標(biāo)。新型技術(shù)手段的發(fā)展為AD的血液生物標(biāo)記物研究，提供了廣闊的前景，有待更大規(guī)模的臨床驗證。AD的血液生物標(biāo)記物研究將對AD的早期診斷、早期干預(yù)、高危隨訪等臨床工作產(chǎn)生重大意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Irizarry MC. Biomarkers of Alzheimer disease in plasma[J].NeuroRx，2004，1（2）：226-234.

[2]Schupf N，Tang MX，F(xiàn)ukuyama H，et al.Peripheral Abet a subspecies as risk biomarkers of Alzheimer's diseasa[J].Proc Natl Acad Sci USA，2008，105（37）：14052-14057.

[3]Perez V，Sarasa L，Allue JA，et al.Beta-amyloid-17 is major beta-amyloid fragment isoform in cerebrospinal fluid and blood that shows diagnostic value[J].Alzheimeis Dementia，2012，8（4 Suppl）：P2-40.

[4]Wirths O，Erek C，Martens H，et al.Identifieation of low molecular weight pyroglutamate A {beta} oligomers in Alzheimer diseasa：a novel tool for therapy and diagnosis[J].J BiolChem，2010，285（53）：41517-41524.

[5]Gustaw-Rothenberg KA.Siedlak SL，Bonda DJ，et al.Dissociated amyloid-beta antibody levels as a serum biomarker for the progression of Alzheimer's diseasa：a population-based study[J].ExpGerontol，2010，45（1）：47-52.

[6]Marcello A，Wirths O，Schneider-Axmann T，et al.Reduced levels of lgM autoantibodies against N-truncated pyroglutamate Aβ in plasma of patients with Alzheimer's diseasa[J].Neurobiol Aging，2011，32（8）：1379-1387.

[7]Nagele E，Han M，Demarshall C，et al.Diagnosis of Alzheimer's disease based on disease-specific autoantibody profiles in human sera[J].PloS One，2011，6（8）：e23112.

[8Henriksen K，O Bryant SE，HampelH，et al.The future of blood-based biomarkers for Alzheimer's disease[J]. Alzheimers dementia，2014，1（1）：115-131.

[9]Borroni B，Agosti C，Marcello E，et al.Blood cell markers in Alzheimer Diseasa：Amyloid Precursor Protein form ratio in platelets[J].Exp Gerontol，2010，45：53-56

[10]Ma JF，Liu LH，Zhang Y，et al.Association study of clusterin polymorphism rs11136000 with late onset Alzheimer's diseasa in Chinese Han populatiom[J].Am J Alzheimers Dis Other Demen，2011，26：627-630.

[11]Seshadri S，F(xiàn)itzpatrick AL，Ikram MA，et al.Genome-wide analysis of genetic loci associated with Alzheimer disease[J].JAMA，2010，303：1832-1840.

[12]Schrijvers EM，Koudstaal PJ，Hofman A，et al.plasma clusterin and the risk of Alzheimer disease[J].JAMA，2011，305：1322-1326.

[13]Fei M，Jianhua W.Apolipoprotein epsilon4-allele as a significant risk factor for conversion from mild cognitive impairment to Alzheimer disease：a metaanalysis of prospective studies [J]. Journal of Molecular Nneuroscience，2013，5：257-263.

[14]Chong MS，Goh LK，Lim WS，et al.Gene experssion profiling of peripheral blood leukocytes shows consistent longitudinal downregulation of TOMM40 and upregulation of KIR2-DL5A，PLOD1，and SLC2A8 among fast progressors in early Alzheimer's disease[J].J Alzheimers Dis，2013，34（2）：399-405.

[15]Mielke MM，Haughey NJ，Bandaru VV，et al.Plasma Sphingomyelins are Associated with Cognitive Progression in Alzheimer's Diseasa[J]. J Alzheimers Dis，2011，27（2）：259-269.

[16]Dik MG，Jonker C，Hack CE，et al.Serum inflammatory proteins and cognitive decline in older persons[J].Neurology，2005，64（8）：1371-1377.

[17]Cocciolo A，Di Domenico F，Coccia R，et al.Decreased expression and increased oxidation of plasma haptoglobin in Alzheimer disease：Insights from redox proteomics[J].Free Radic Biol Med，2012，53：1868-1876.

[18]Britschgi M，Rufibach K， Huang SL，et al.Modeling of pathological traits in Alzheimer's disease based on systemic extracellular signaling proteome[J]. Mlo Cell Proteomics，2011，10（10）：M111.008862.

編輯/孫杰