遺忘型輕度認知障礙血液中Aβ42、P-Tau蛋白水平變化與海馬區(qū)磁共振波分析相關性研究

李愛琳，蔣志宏，蔡 鳴，宋冬冬，馬 強（通訊作者）

（大連大學附屬中山醫(yī)院神經內科 遼寧 大連 116000）

阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）是一個連續(xù)發(fā)病過程，分為臨床前期、輕度認知障礙（MCI）和癡呆三個階段。2011年NIA-AA的AD診斷標準將MCI作為AD病程進展的早期階段[1]，表現(xiàn)為輕度記憶和認知功能障礙，但一般生活能力沒有顯著影響。輕度認知障礙主要包括遺忘型輕度認知障礙（aMCI）和非遺忘型輕度認知障礙兩種形式，其中以記憶力減退為主的aMCI是AD的高風險組，最常轉化為AD，因此aMCI時期生物學標記物的選擇對于AD早期預測、明確診斷、發(fā)展趨勢判斷具有重要臨床意義。NIA-AA診斷標準指出腦脊液中Aβ-42聯(lián)合T-tau或P-tau對于AD或MCI時期的臨床診斷具有很大的靈敏性和特異性，但由于其有創(chuàng)性導致臨床不易獲得，因此從血液中發(fā)現(xiàn)具有預測性的生物標記物具有良好應用前景。Olsson[2]Meta分析發(fā)現(xiàn)，外周血Tau蛋白在鑒別AD組和正常對照組之間具有一定診斷價值。2018年韓國一項研究[3]為沒有認知障礙的韓國成人建立外周血Aβ參考區(qū)間，以方便癡呆及癡呆前期患者臨床篩查。然而，僅有外周血生物標記物還不足以對AD早期進行確切診斷。氫質子磁共振波譜（1H-MRS）作為非侵入性檢查可測定腦神經生化物質水平，反映大腦神經元損失、神經膠質增生。本研究測定aMCI、AD、及健康對照三組血清中Aβ42和P-Tau蛋白水平，氫質子磁共振波譜對海馬代謝物定量分析，分析二者是否具有相關性，探討其能否成為預測aMCI向AD轉化的可能性生物標記物。

1 資料與方法

1.1 一般資料

根據臨床醫(yī)師診斷選取年齡范圍60～80歲之間的120例老年患者，將其分為三組：遺忘型輕度認知障礙（aMCI）組、阿爾茨海默?。ˋD）組和健康對照組。

1.1.1 入組標準（須同時符合以下所有條件）

（1）aMCI組

①符合2011年NIA-AA臨床研究MCI診斷標準；

②內側顳葉萎縮視覺評定量表（MTA-scale）評分Ⅰ～Ⅱ級。

（2）AD組

①符合2011年NIA-AA阿爾茨海默病診斷標準；

②內側顳葉萎縮視覺評定量表（MTA-scale）評分Ⅲ～Ⅳ級。

（3）健康對照組

①年齡、性別和受教育程度與其他兩組相匹配；

②MMSE評分≥28分，MoCA評分≥26分，CDR評分=0分；③內側顳葉萎縮視覺評定量表（MTA-scale）評分0級；④無明顯記憶力下降。

1.1.2 排除標準（符合下列任一條件即排除）

（1）既往顱內出血或缺血性疾病并伴有神經系統(tǒng)局灶性體征，影像證據支持腦小血管疾?。‵azekas分值≥2分）。

（2）患有其他可能引起腦功能損害的神經系統(tǒng)疾?。ㄈ绨d癇、抑郁、顱內腫瘤、帕金森病、代謝性疾病、腦炎、多發(fā)性硬化、腦外傷、正常顱壓腦積水等）

（3）患其他系統(tǒng)性疾病所致認知障礙：如肝功能不全、腎功能不全、甲狀腺功能障礙、嚴重貧血、葉酸和維生素B12缺乏、CO中毒、特殊感染（如梅毒、艾滋?。⒕凭退幬餅E用等。

（4）存在精神和神經發(fā)育遲滯。

（5）存在其他可能導致認知功能障礙的疾病。

（6）存在核磁共振檢查禁忌癥。

（7）罹患無法配合完成認知檢查的疾病。

（8）拒絕抽血。

（9）參與者拒絕簽署書面知情同意書參與研究。

1.2 方法

1.2.1 標本采集 血液標本采集：早晨空腹采集血液，每個受試者采集3ml血清

1.2.2 標本檢測 采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附實驗法（EIISA）測定血清中P-Tau蛋白和Aβ42蛋白含量；實驗測定全程按照試劑盒要求進行，獲得標準管水平和吸光度，建立標準曲線，并基于吸光度計算P-Tau蛋白和Aβ42水平。

1.3 影像學檢查

采用德國西門子3.0T Verio超導磁共振掃描儀，12通道標準頭顱線圈，對所有患者行1H-MRS成像。MRI掃描儀直接完成基線校準、平均信號、識別代謝物、計算代謝物N-乙酰天門冬氨酸（NAA）、肌醇（Cho）、肌酸（Cr）峰值下面積和Cho/Cr、NAA/Cr比值。

1.4 統(tǒng)計學分析

2 結果

2.1 方差分析比較三組間血清P-Tau蛋白水平差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），AD組P-Tau蛋白高于aMCI和對照組；兩兩比較：健康對照組與aMCI組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），健康對照組和AD組、aMCI與AD組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。三組間血清Aβ42蛋白水平差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05），AD組低于aMCI組與對照組（表2）；兩兩比較：健康對照和aMCI組、aMCI和AD組間差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05），健康對照與AD組間差異有統(tǒng)計學意義（P＜0.05）。

表1 實驗對象基本信息比較（±s）Tab.1 Comparison of basic information of experimental subjects（±s）

表1 實驗對象基本信息比較（±s）Tab.1 Comparison of basic information of experimental subjects（±s）

組別 n 年齡 性別（男/女） M M S E M o C A a M C I 組 3 3 6 7.7 0±1 0.2 4 1 2/2 1 2 4.2 7±4.4 3 2 0.0 3±5.0 5 A D 組 3 8 7 5.5 3±1 0.0 7 2 0/1 8 1 1.7 9±9.3 6 8.4 7±7.3 2健康對照組 4 9 6 6.6 7±8.1 3 2 3/2 6 2 8.6 3±1.3 4 2 7.0 2±2.7 0

表2 aMCI組與AD組、健康對照組血清P-Tau蛋白及Aβ42濃度的比較（±s，ng/L）Tab.2 Comparison of serum P-Tau protein and Aβ42 concentration in aMCI group,AD group and health control group（±s,ng/L）

表2 aMCI組與AD組、健康對照組血清P-Tau蛋白及Aβ42濃度的比較（±s，ng/L）Tab.2 Comparison of serum P-Tau protein and Aβ42 concentration in aMCI group,AD group and health control group（±s,ng/L）

組別 n P-Tau蛋白濃度 Aβ1-42濃度AD 組 38 100.6437±39.6949 95.2184±41.5743 aMCI 組 33 79.0206±36.8435 101.3365±71.0674健康對照組 49 77.0538±36.5610 124.7918±59.7044 t-4.786 3.152 P-＜0.05 ＜0.05

表3 海馬區(qū)磁共振波譜代謝物水平（±s）Tab.3 Levels of MRS metabolites in the hippocampus(±s)

表3 海馬區(qū)磁共振波譜代謝物水平（±s）Tab.3 Levels of MRS metabolites in the hippocampus(±s)

左側海馬Cho Cr NAA Cho Cr NAA aMCI 組 8.54±1.85 8.10±1.59 9.45±2.08 9.30±2.48 9.08±2.26 10.39±2.60 AD 組 7.86±2.75 7.64±2.18 7.82±2.30 7.57±2.20 8.08±2.18 8.61±2.60健康對照組 8.95±2.4 8.11±2.06 10.33±2.53 9.98±2.60 9.51±2.20 11.50±3.13 t 1.911 0.774 10.447 8.723 3.722 9.361 P 0.153 0.464 0.000 0.000 0.027 0.000組別 右側海馬

表3 海馬區(qū)磁共振波譜代謝物水平附表（±s）Tab.3 Levels of MRS metabolites in the hippocampus(±s)

表3 海馬區(qū)磁共振波譜代謝物水平附表（±s）Tab.3 Levels of MRS metabolites in the hippocampus(±s)

左側海馬NAA/Cr Cho/Cr NAA/Cr Cho/Cr aMCI組 1.16±0.21 1.05±0.22 1.17±0.26 1.04±0.24 AD組 1.08±0.35 1.04±0.33 1.10±0.34 0.96±0.25健康對照組 1.29±0.28 1.11±0.18 1.22±0.28 1.06±0.18 t 5.329 0.800 1.331 1.763 P 0.006 0.452 0.026 0.176組別 右側海馬

2.2 方差分析可見右側海馬NAA（t=10.447，P＜0.05）、NAA/Cr（t=5.329，P＜0.05），左側海馬Cho（t=8.723，P＜0.05），Cr（t=3.722，P＜0.05），NAA（F=9.361，P＜0.05）、NAA/Cr（t=1.311，P＜0.05）差異具有統(tǒng)計學意義。三組雙側海馬磁共振波譜測得代謝物水平隨著病情變化各項數(shù)值均明顯降低，其中雙側海馬Cho/Cr比值、右側Cho、Cr雖呈下降趨勢，但差異無統(tǒng)計學意義（P＞0.05）。不同物質相對含量峰下面積和統(tǒng)計分析結果見表3。

血清Aβ42、P-Tau蛋白與磁共振波譜檢測數(shù)據進行相關性分析：Aβ42與雙側海馬NAA、Cho、Cr具有相關性（P＜0.05 ），P-Tau與其未見明顯相關。

2.3 磁共振波譜測量雙側海馬代謝物Cho、Cr、NAA、NAA/Cr、Cho/Cr曲線下面積均在50%以上，具有診斷價值，其中雙側NAA、Cho、NAA/Cr診斷意義更大（表4）。P-Tau、Aβ-42的ROC曲線下面積分別為0.337，0.764，P-Tau曲線下面積小于0.5無診斷價值；Aβ42曲線下面積大于0.5存在診斷意義（表5）。

圖1 磁共振波譜代謝物變化ROC曲線Fig.1 ROC curves of MRS metabolite change

表4 磁共振波譜代謝物約登指數(shù)、靈敏度、特異度和ROC曲線下面積Tab.4 MRS metabolites, index, sensitivity, specificity, and area under the ROC curve

圖2 血清中P-Tau蛋白及Aβ42蛋白ROC曲線Fig.2 ROC curves of serum P-Tau protein and Aβ42 protein

表5 血清P-Tau、Aβ-42約登指數(shù)、靈敏度、特異度和ROC曲線下面積Table.5 Serum P-Tau, Aβ-42 Yoden index, sensitivity,specificity and area under the ROC curve

3 討論

輕度認知障礙（MCI）是阿爾茨海默?。ˋD）的高危人群，MCI患AD的危險性是正常老年人的10倍[4]。根據認知域損傷部位不同，將MCI分為遺忘型MCI（aMCI）和非遺忘型MCI，aMCI主要具有與其年齡和教育程度不相符的情景記憶障礙，Wang[5]研究發(fā)現(xiàn)aMCI患者更容易轉化成AD。Ball[6]指出，阿爾茨海默病主要是“海馬癡呆”，海馬是AD影響最早且最嚴重的效應區(qū)域，在AD患者海馬區(qū)常出現(xiàn)神經細胞丟失和神經膠質增生。在MCI和AD時期都伴有包括海馬在內的內側顳葉萎縮，AD時期可較正常對照減少40%以上[7]，AD患者萎縮程度重于MCI患者[6]。內側顳葉萎縮視覺評定量表（MTA-scale）對于內側顳葉的萎縮具有很好的體現(xiàn)，對于MCI及AD的診斷也存在一定意義。2011年NAA-AA關于MCI診斷標準分為臨床和科研兩方面，后者實質上是AD源性MCI，必將轉化為AD性癡呆，MCI臨床診斷標準與Petersen診斷標準基本一致，由于MCI具有異質性，如何識別未來轉化為AD性癡呆的MCI是目前研究熱點，本研究選擇海馬萎縮MTAⅠ～Ⅱ級的aMCI患者，探討外周血生物標記物水平與海馬代謝物MRS分析相關性。

STRUYFS[8]對AD和健康對照人群腦脊液Aβ42蛋白比較，發(fā)現(xiàn)AD患者腦脊液Aβ42水平顯著低于健康對照人群，在本研究中，血清中Aβ42水平成逐漸下降趨勢，AD患者低于aMCI及健康對照，這與腦脊液結果一致。健康對照與AD組血清Aβ42水平差異存在統(tǒng)計學意義，既往研究發(fā)現(xiàn)，在未表現(xiàn)癡呆癥狀的老人中，Aβ42可作為發(fā)展為MCI或AD的獨立危險因素。健康對照和aMCI組、aMCI和AD組血清中Aβ42差異無統(tǒng)計學意義，可能由于本研究樣本量較小，部分患者存在由其他因素而導致繼發(fā)性記憶力減退癥狀有關。

研究提示，相比較MCI和健康對照組，AD患者腦脊液P-Tau水平最高。本研究三組樣本血清檢測中，P-Tau水平隨著認知障礙嚴重程度出現(xiàn)上升趨勢，與腦脊液相同的趨勢水平，這可能與神經原纖維纏結病理機制導致細胞破裂，胞內大量Tau蛋白外流有關。國內研究發(fā)現(xiàn)：AD組腦脊液中Tau蛋白濃度明顯高于對照組，差異存在統(tǒng)計學意義，本研究結果顯示AD組血清中P-Tau濃度與健康對照組間差異存在統(tǒng)計學意義；aMCI和AD組之間血清P-Tau蛋白水平差異存在統(tǒng)計學意義，提示血清P-Tau水平可作為aMCI向AD轉化的預測因子；但在健康對照組和aMCI組血清P-Tau水平差異無統(tǒng)計學意義，提示在aMCI階段外周血P-Tau還不足以反映AD病理改變[8]。

盡管腦脊液Aβ下降與P-Tau蛋白升高是AD的特異病理表現(xiàn)，在本研究中血清Aβ42與P-Tau也得到相同變化趨勢，但是在MCI階段缺少特異性，也可見于其他神經系統(tǒng)疾病。因此，僅靠外周血中檢測到Aβ42、P-Tau水平變化不能準確篩查出AD源性MCI。MRS可發(fā)現(xiàn)顱內代謝物水平變化，反映神經元損傷，在AD及其早期腦結構改變前MRS即可定量檢測出顱內代謝物變化。MRS有3個主要波峰：N-乙酰天門冬氨酸（NAA）在2.01ppm；膽堿（Cho）在3.22ppm；肌酸（Cr）在3.04ppm，NAA主要存在于中樞神經系統(tǒng)的神經元、軸突和樹突，是判斷神經元密度和活力的標志；Cr提示腦組織能量代謝水平，相對穩(wěn)定，作為量化其他神經代謝物的“內部參考”；Cho細胞膜合成的標志物，細胞磷脂代謝成分之一。

ROC曲線是簡單描述診斷測試的工具，ROC曲線下面積評估標記物的性能，即曲線下面積大于50%，表示具有診斷意義。本研究中血清Aβ42、P-Tau曲線下面積分別為76.4%、33.7%，波譜數(shù)據均大于50%，其中NAA、Cho、NAA/Cr曲線下面積更大，提示Aβ42和NAA、Cho、NAA/Cr對aMCI、AD更有診斷意義。

相關性分析顯示三組受試者血清Aβ42與雙側海馬NAA、Cho及Cr之間存在顯著的相關性，可能與Aβ神經毒性作用于線粒體，損傷神經元功能間接造成NAA水平的降低相關。P-Tau和波譜代謝物之間無顯著相關性。本研究三組P-Tau和波譜代謝物之間無顯著相關性可能檢測的是外周血P-Tau有關。

在AD發(fā)展不同階段，AD相關的生物學標記物存在相應的變化。腦脊液中生物標記物雖然有特異性，但由于其有創(chuàng)性導致臨床不易獲得，因此，外周血生物標記物水平變化能否替代腦脊液成為近年來研究熱點。本研究通過檢測血清生物標記物Aβ、P-Tau水平，結合AD發(fā)生、發(fā)展過程最早易損害部位海馬區(qū)域磁共振波普代謝物分析，血清Aβ42、P-Tau蛋白濃度變化在健康對照老年人、aMCI、AD患者三組間具有統(tǒng)計學意義，血清中A β42蛋白濃度變化與海馬區(qū)磁共振波譜NAA、Cr、Cho具有相關性，也許外周血生物標記物結合磁共振波普分析能夠用于AD源性MCI篩查。然而，本研究亦有不足。其一，樣本量不夠大，外周血生物標記檢測值需要更多更好檢測方法；其二，磁共振波普對腦代謝無水平分析仍有爭議，故聯(lián)合FDG-PET、PiB-PET、多模態(tài)磁共振成像特征或腦連接超網絡等技術，可能發(fā)現(xiàn)更有價值的預測因子。故在今后關于aMCI患者外周血生物標記物研究中，擴大樣本量，擴大研究視角，將對aMCI早期檢測更有研究意義。