老年人阿爾茨海默病生物標(biāo)志物研究進(jìn)展

檀春玲 王 樺 張艷芳

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種起病隱匿的進(jìn)行性發(fā)展的神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，臨床表現(xiàn)為記憶、學(xué)習(xí)、定向、語(yǔ)言、理解和判斷等能力減退，是老年癡呆最為常見(jiàn)的類型，65歲以前發(fā)病者，稱早老性癡呆，65歲以后發(fā)病者稱老年性癡呆。AD發(fā)病率隨年齡增加而增加，隨著人口老齡化發(fā)展，全球神經(jīng)退行性疾病人數(shù)增加，中國(guó)2010年癡呆癥總?cè)藬?shù)為9190萬(wàn)，AD為5690萬(wàn)，主要集中在60歲以上老年人［1］，預(yù)計(jì)中國(guó)老年期癡呆患病人數(shù)在未來(lái)仍繼續(xù)增長(zhǎng)，2030年老年期癡呆患病人數(shù)為2010年的2.8倍，85歲以上老年人癡呆的患病人數(shù)將達(dá)607萬(wàn)［2］。AD患者隨病情進(jìn)展，癥狀逐漸加重，最終失去生活能力，給家庭、社會(huì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)。然而，目前尚不能對(duì)阿爾茨海默病進(jìn)行有效的對(duì)因或?qū)ΠY治療。因此，在社會(huì)老齡化發(fā)展的背景下，早期診斷及預(yù)防AD具有重要意義。

雖然病理診斷為AD的金標(biāo)準(zhǔn)，但隨著生物技術(shù)的不斷發(fā)展，診斷標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)展為臨床癥狀、影像學(xué)、生物標(biāo)志物等綜合診斷。目前認(rèn)為，AD患者從開(kāi)始有病理改變到出現(xiàn)臨床癥狀是一個(gè)連續(xù)變化的過(guò)程，病理生理改變?cè)谂R床癥狀出現(xiàn)的前15～20年就已經(jīng)開(kāi)始。2011年美國(guó)國(guó)家老化研究所和AD協(xié)會(huì)推薦了新的AD診斷標(biāo)準(zhǔn)，將AD分為臨床前階段、輕度認(rèn)知障礙階段（mild cognitive impairment，MCI）和癡呆階段。臨床前階段是指沒(méi)有臨床表現(xiàn)或臨床癥狀極其輕微但已出現(xiàn)神經(jīng)病理改變，MCI是指記憶力或其他認(rèn)知功能進(jìn)行性減退，不影響日常生活能力，且未達(dá)到癡呆的診斷標(biāo)準(zhǔn)。多年來(lái)，研究者為了更好地揭示神經(jīng)變性的機(jī)制以及幫助AD的早期診斷，已經(jīng)進(jìn)行了大量的探索和試驗(yàn)，尋找可靠的生物標(biāo)志物可以幫助AD的臨床前診斷，為早期預(yù)防和治療提供重要依據(jù)。目前對(duì)于AD早期診斷的生物標(biāo)志物研究主要集中在AD的病理改變，包括腦β-淀粉樣蛋白（amyloidβ，Aβ）沉積和神經(jīng)原纖維纏結(jié)，涉及腦脊液、血液、唾液等生物標(biāo)本檢測(cè)及眼底、神經(jīng)系統(tǒng)影像學(xué)等輔助檢查。本文將AD近年的生物標(biāo)志物研究概況做如下筆談。

1 腦脊液中的生物標(biāo)志物

腦脊液（cerebrospinal fluid，CSF）和腦組織直接接觸，可相對(duì)敏感的地反映腦組織的病理改變。目前已經(jīng)廣泛研究的腦脊液標(biāo)志物為Aβ和tau蛋白，Aβ由β淀粉樣前體蛋白經(jīng)酶水解成多肽，最多見(jiàn)的亞型為Aβ42與Aβ40，Aβ42有較強(qiáng)的神經(jīng)毒性，在神經(jīng)細(xì)胞外異常沉積形成Aβ斑塊，是AD的典型病理表現(xiàn)。tau蛋白為構(gòu)成神經(jīng)細(xì)胞骨架微管的相關(guān)蛋白，其過(guò)度磷酸化與神經(jīng)原纖維纏結(jié)、神經(jīng)退行性改變密切相關(guān)，主要通過(guò)檢測(cè)CSF中總tau（T-tau）和磷酸化tau（P-tau）來(lái)反映病變。目前，CSF中Aβ42降低、T-tau和P-tau升高被認(rèn)為是AD患者癡呆期的特征性表現(xiàn)。研究表明，與認(rèn)知正常人相比，AD中 CSF Aβ42水平平均下降50%，T-tau增加300%，P-tau增加200%［3］，這組生物標(biāo)志物被認(rèn)為是AD病理學(xué)的核心標(biāo)志物，并被納入AD的修訂診斷標(biāo)準(zhǔn)。2014年國(guó)際工作組（International Working Group，IWG）發(fā)表了IWG-2標(biāo)準(zhǔn)，將腦脊液Aβ和tau、淀粉樣蛋白正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像（positron emission tomography，PET）和AD致病基因攜帶作為AD的診斷標(biāo)志物。

生物標(biāo)志物有效性的個(gè)體研究差異很大，全面的薈萃分析的結(jié)果證實(shí)了三種核心標(biāo)志物均具有80%～90%的敏感性和特異性［4］，聯(lián)合應(yīng)用標(biāo)志物比單獨(dú)使用準(zhǔn)確性更高。Lewczuk等［5］以 Aβ42／Aβ40比值診斷AD的敏感性與特異性分別為93.3%和100%。CSF中Aβ42聯(lián)合tau蛋白比單獨(dú)應(yīng)用兩者診斷AD有更高的敏感性和特異性。Forlenza等［6］對(duì)比研究了CSF中Aβ42和tau蛋白的不同的水平及組合的敏感性與特異性，發(fā)現(xiàn)結(jié)合 Aβ42＜416.5 pg／mL和 Aβ42／P-tau＜9.5能最有效預(yù)測(cè)2年內(nèi)發(fā)展為AD的風(fēng)險(xiǎn)。此外，CSF中Aβ42、T-tau和P-tau含量不僅可作為AD癡呆期的診斷標(biāo)志物，還可用于幫助評(píng)估MCI向AD的轉(zhuǎn)歸。Rizzi等［7］發(fā)現(xiàn) CSF中單獨(dú)的Aβ42比單獨(dú)的P-tau或其與Aβ42的聯(lián)合作為MCI進(jìn)展至AD的預(yù)測(cè)因子效果更顯著，說(shuō)明淀粉樣蛋白病理改變?cè)缬趖au的病理變化，CSF Aβ42在患者認(rèn)知正常的早期階段出現(xiàn)異常，而tau在疾病進(jìn)一步發(fā)展的后期階段增加。

CSF潛在的生物標(biāo)志物也在不斷發(fā)現(xiàn)和探索中，近年還研究的一些CSF標(biāo)志物如：（1）突觸丟失，是阿爾茨海默病在神經(jīng)元死亡和癥狀發(fā)作之前的病理改變，在一項(xiàng)交叉隊(duì)列薈萃分析中，與正常對(duì)照區(qū)相比，6種突觸蛋白（Calsyntenin-1，GluR4，Neurexin-2A，Neurexin-3A，Syntaxin-1B，Thy-1）在臨床前 AD降低，提示這些蛋白質(zhì)可能具有評(píng)估疾病進(jìn)展的臨床價(jià)值［8］；（2）神 經(jīng) 絲 輕 鏈 蛋 白 （neurofilament protein，NFL），是構(gòu)成神經(jīng)細(xì)胞軸突中間絲的蛋白質(zhì)，可反映AD患者神經(jīng)元的軸突破壞，腦脊液NFL濃度在AD的早期臨床階段增加，AD和MCI患者CSF中NFL濃度顯著升高，且 AD中更高；（3）幾丁質(zhì)酶-3樣蛋白-1（chitinase-3-like protein-1，CHI3L1 or YKL-40），是活化的小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的標(biāo)志物，研究發(fā)現(xiàn)AD和MCI患者CSF中YKL-40濃度升高，提示YKL-40可作為區(qū)分AD或MCI與正常對(duì)照組的特異性標(biāo)志物；（4）人視錐樣蛋白1（visinin-like protein-1，VILIP-1），是神經(jīng)元胞質(zhì)中的鈣傳感蛋白，研究發(fā)現(xiàn)VILIP-1水平的下降可以預(yù)測(cè)全腦、海馬區(qū)和內(nèi)嗅區(qū)的萎縮率，可為早期癥狀和臨床前AD中的神經(jīng)變性提供有用的CSF生物標(biāo)志物替代物；（5）β位點(diǎn)的APP裂解酶1（β-site amyloid precursor proteincleaving enzyme 1，BACE1），是 Aβ生成的限速酶，MCI患者與AD患者或?qū)φ战M相比 BACE1水平更高；（6）心臟脂肪酸結(jié)合蛋白（heart-type fatty acid-binding protein，HFABP），是心臟中富含的一種新型小胞質(zhì)蛋白，在心臟以外的組織中也有低濃度表達(dá)，因?yàn)榕cCSF Aβ42水平有關(guān)被認(rèn)為是潛在的AD生物標(biāo)志物之一；（7）神經(jīng)元特異性烯醇化酶（neuron-specific enolase，NSE），在腦組織細(xì)胞的活性較高，研究發(fā)現(xiàn)表明AD患者CSF中NSE明顯高于正常對(duì)照組，具有作為癡呆癥特異性標(biāo)記物的潛力［9］。其他腦脊液標(biāo)志物還有神經(jīng)生長(zhǎng)因子、神經(jīng)元正五聚蛋白Ⅱ、微小RNA、F2-異前列腺素等。一項(xiàng)對(duì)AD的15種生物標(biāo)志物的meta分析結(jié)果顯示，除了三種核心標(biāo)志物，CSF中 NFL與AD密切相關(guān)，新出現(xiàn)的生物標(biāo)志物NSE、VILIP-1、HFABP和 YKL-40與 AD中度相關(guān)［10］。

CSF檢查費(fèi)用并不昂貴，被視為可行的診斷AD生物標(biāo)志物來(lái)源，除了核心標(biāo)志物被逐漸認(rèn)可外，新的標(biāo)志物敏感性與特異性仍有待研究。然而，腦脊液穿刺取樣為有創(chuàng)檢查，重復(fù)取樣受限，我國(guó)老年人對(duì)其普遍接受程度不高，因此目前多用于臨床研究。由于尚缺乏大量科學(xué)證據(jù)支持CSF生物標(biāo)志物在前驅(qū)AD的鑒別診斷中的應(yīng)用，因此CSF中生物標(biāo)志物作為AD的臨床前階段的輔助診斷暫未廣泛應(yīng)用。

2 外周血中的生物標(biāo)志物

血液易于獲得與檢測(cè)，是AD臨床診斷標(biāo)志物的理想標(biāo)本，CSF Aβ42被廣泛接受為AD的核心生物標(biāo)志物，因而血漿Aβ42也引起了研究者的廣泛關(guān)注。使用超靈敏免疫分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)，Aβ42水平和血漿中Aβ42／Aβ40的比例與 CSF中和PET測(cè)量的腦 Aβ沉積結(jié)果相一致，且血漿Aβ42／Aβ40比例與認(rèn)知下降的個(gè)體進(jìn)展為MCI或癡呆的風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)。Ovod等［11］使用質(zhì)譜法發(fā)現(xiàn)在PET提示Aβ陽(yáng)性的個(gè)體具有較低水平的血漿 Aβ42和 Aβ42／Aβ40。除了使用新技術(shù)之外，還可以對(duì)血漿樣品進(jìn)行化學(xué)處理以減少Aβ的降解并提高血漿Aβ測(cè)量的準(zhǔn)確度。全自動(dòng)血漿免疫測(cè)定顯示Aβ42／Aβ40可明顯區(qū)別MCI和AD患者。然而，也有研究顯示血漿Aβ42、Aβ40與AD無(wú)明顯相關(guān)性［10］?？傮w來(lái)說(shuō)，血漿中Aβ作為標(biāo)志物的穩(wěn)定性仍有爭(zhēng)議。

除了CSF中tau生物標(biāo)志物，血漿tau蛋白也顯示出臨床診斷AD潛力。Tau蛋白可以發(fā)生裂解進(jìn)而釋放入外周血中，通過(guò)蛋白質(zhì)組織化學(xué)技術(shù)手段可以推測(cè)出外周血液中tau蛋白的濃度。薈萃分析［10］顯示血漿T-tau蛋白和AD之間存在關(guān)聯(lián)?？v向研究發(fā)現(xiàn)，較高水平的血漿T-tau蛋白與認(rèn)知能力下降和MCI風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)［12］，但也有研究發(fā)現(xiàn) MCI受試者和正常對(duì)照組之間血漿T-tau未見(jiàn)明顯差異［13］。此外，在CSF中可以檢測(cè)到多種其他tau蛋白肽片段，有些可能具有作為AD生物標(biāo)志物的潛力。研究發(fā)現(xiàn)［14］，與對(duì)照組相比，AD患者中有多種不同的磷酸化tau蛋白上調(diào)，而非磷酸化tau蛋白也具有作為診斷生物標(biāo)志物的潛力。這些初步研究可能會(huì)引申對(duì)新型tau蛋白生物標(biāo)志物的進(jìn)一步研究，并對(duì)tau蛋白定向療法的開(kāi)發(fā)尤有助益。

除了與AD密切相關(guān)的Aβ、tau蛋白之外，其他血漿候選的生物標(biāo)志物仍在不斷被發(fā)現(xiàn)，主要包括各種炎癥因子、血漿脂蛋白、血脂、血尿酸等。在對(duì)40項(xiàng)血液標(biāo)志物研究和14項(xiàng)CSF標(biāo)志物研究的薈萃分析［15］中，AD患者相對(duì)于對(duì)照組，外周血中 IL-6、IL-12、IL-18、腫瘤壞死因子（TNF）-α、IL-1β和轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（TGF）-β水平較高。在另一項(xiàng)對(duì)175項(xiàng)血液標(biāo)志物研究的薈萃分析［16］中，AD患者相對(duì)于對(duì)照組，血 IL-1β、IL-2、IL-6、IL-18、干擾素 -γ、同型半胱氨酸、高敏C反應(yīng)蛋白、CXC基序趨化因子-10、表皮生長(zhǎng)因子、血管細(xì)胞粘附分子-1、TNF-α轉(zhuǎn)換酶升高，而TNF受體1和2、α1-抗胰凝乳蛋白酶、IL-1受體拮抗劑和瘦素偏低。Rui等［17］發(fā)現(xiàn)與健康對(duì)照組相比，AD和VaD患者的血漿胱抑素C（cystatinC，Cys C）水平較高，但 HDL水平較低，血漿 Cys C和HDL水平可能是AD或VaD患者的有用篩查標(biāo)志物。薈萃分析發(fā)現(xiàn)血清尿酸水平與阿爾茨海默病之間存在負(fù)相關(guān)，高血清尿酸水平是阿爾茨海默病的保護(hù)因素［18］。這些新發(fā)現(xiàn)的血漿標(biāo)志物尚待更多研究去檢驗(yàn)其特異性和敏感性。

3 唾液中的生物標(biāo)志物

唾液測(cè)試是非侵入性的，標(biāo)本簡(jiǎn)便易取。最近的研究證明檢測(cè)唾液β淀粉樣蛋白水平可區(qū)分AD患者與正常對(duì)照組。Bermejo-Pareja等［19］分析了來(lái)自AD患者和年齡性別匹配的對(duì)照組共126份唾液樣本，發(fā)現(xiàn)輕度至中度AD患者的Aβ42水平顯著升高，提示唾液Aβ42水平可作為AD的潛在外周標(biāo)志物。Sabbagh等［20］證明發(fā)現(xiàn)AD患者分泌的Aβ42水平均超過(guò)對(duì)照組的兩倍，提示唾液Aβ42水平可用于診斷AD以及預(yù)測(cè)其未來(lái)發(fā)病的風(fēng)險(xiǎn)，而且可作為早期階段診斷AD的輔助手段。

4 尿液中的生物標(biāo)志物

AD相關(guān)神經(jīng)元線蛋白（Alzheimer-associated neuronal thread protein，AD7c-NTP）是存在于神經(jīng)元軸突的一種腦蛋白，組織學(xué)顯示大多數(shù)AD患者與對(duì)照組在額葉和顳葉組織中AD7c-NTP蛋白的量存在顯著差異。研究發(fā)現(xiàn)AD患者尿AD7c-NTP明顯高于非AD組，且薈萃分析提示尿AD7c-NTP是診斷可能AD的敏感和特異性檢測(cè)方法［21］。此外，MCI患者的尿AD7c-NTP水平高于健康人，并且介于AD患者于正常對(duì)照區(qū)之間，這表明尿AD7c-NTP水平可能是早期診斷MCI的重要生物標(biāo)志物［22］。Yoshid等發(fā)現(xiàn)尿液中3-羥丙基巰基尿酸（3-hydroxypropyl mercapturic acid，3-HPMA）與肌酐（creatinine，Cre）的比值可協(xié)助診斷AD，尿液中3-HPMA／Cre的減少與AD患者血漿中Aβ40／Aβ42的增加密切相關(guān)，AD患者3-HPMA／Cre明顯低于健康對(duì)照組，而MCI患者3-HPMA／Cre介于兩組之間［23］。尿液檢測(cè)也有望尋找潛在的生物標(biāo)志物。

5 眼部的生物標(biāo)志物

光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)（Optical Coherence tomography，OCT）是近十年迅速發(fā)展起來(lái)的一種成像技術(shù)。最近的研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)可能作為癡呆癥的生物標(biāo)志物。癡呆中的神經(jīng)變性主要通過(guò)腦萎縮來(lái)評(píng)估，而視網(wǎng)膜神經(jīng)變性可使用OCT檢測(cè)，主要為視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層（retinal nerve fibre layer，RNFL）和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞-內(nèi)叢狀層（ganglion cell-inner plexiform layer，GC-IPL）的厚度。荷蘭一項(xiàng)五千多人的研究發(fā)現(xiàn)［24］，RNFL與癡呆風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，包括阿爾茨海默病，提示視網(wǎng)膜神經(jīng)變性可能成為癡呆的臨床前生物標(biāo)志物。不僅MCI患者和對(duì)照組之間存在顯著差異，而且MCI患者和其他兩組AD組（中度和重度AD）的RNFL厚度也存在顯著差異［25］。最近對(duì)11項(xiàng) AD患者的OCT研究的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，AD患者平均RNFL和黃斑周?chē)乃?個(gè)視網(wǎng)膜象限均顯著減少［26］，在其中三項(xiàng)含有MCI患者的研究中，與對(duì)照組相比，發(fā)現(xiàn)RNFL厚度減少。Ong等［27］人報(bào)道了在老年人群（＞60歲）中使用OCT和MRI掃描，他們發(fā)現(xiàn)GCIPL厚度變薄反映的視網(wǎng)膜神經(jīng)元損傷與枕葉和顳葉中的灰質(zhì)損失獨(dú)立相關(guān)，這表明視網(wǎng)膜中的神經(jīng)元損傷可能與AD患者神經(jīng)變性是同步的。

與大腦相似，視網(wǎng)膜具有高度隔離和保護(hù)的脈管系統(tǒng)。由于AD患者腦中存在血管變化，因此可能在AD視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)類似的變化。在一項(xiàng)研究中Berisha等［28］發(fā)現(xiàn)AD患者視網(wǎng)膜靜脈直徑減小而血流量下降。Cheung等［29］發(fā)現(xiàn)AD患者的視網(wǎng)膜小靜脈結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，直徑較小，較稀疏、曲折，重要的是，MCI患者的血流介于AD患者和對(duì)照組之間，這表明視網(wǎng)膜血流量可用于監(jiān)測(cè)疾病進(jìn)展。視網(wǎng)膜血氧測(cè)定用于檢測(cè)眼代謝的變化，在AD也有異常的變化，研究發(fā)現(xiàn)AD患者的小動(dòng)脈和小靜脈視網(wǎng)膜氧飽和度較正常者高［30］?？梢?jiàn)，眼部的標(biāo)志物主要集中在視網(wǎng)膜及血管的變化。

綜上所述，AD的生物標(biāo)志物是目前AD研究的熱點(diǎn)，生物標(biāo)志物在AD，特別是早期的診斷中具有一定臨床意義。目前CSF Aβ和tau蛋白、淀粉樣蛋白正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像和AD致病基因攜帶被列入為AD的診斷標(biāo)志物中。有效的生物標(biāo)志物需要良好的敏感性特異性，能夠幫助臨床診斷，指導(dǎo)治療，或判斷疾病的發(fā)展及預(yù)后。同時(shí)，用于檢測(cè)標(biāo)志物的標(biāo)本以無(wú)創(chuàng)、經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便易取、重復(fù)取用為宜，除了已經(jīng)廣泛研究的核心標(biāo)志物，血液、尿液、唾液、視網(wǎng)膜等潛在標(biāo)志物正不斷的開(kāi)發(fā)，有望提高患者早期診斷的準(zhǔn)確性。