血清IGF-1及TNF-α水平與帕金森病患者認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性

吳 晗 李 震 李則衡 祖 潔 徐傳英 崔桂云

徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，江蘇徐州 221006

認(rèn)知功能障礙是帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）患者最常見和最重要的非運(yùn)動(dòng)癥狀之一。有力的證據(jù)表明，與未患帕金森病的年齡相匹配的對(duì)照組相比，PD 患者在許多認(rèn)知領(lǐng)域表現(xiàn)出更快的衰退［1］。46%的PD 患者在確診10 a 后會(huì)發(fā)展成癡呆，而20 a后更是達(dá)到驚人的83%［2］。認(rèn)知功能障礙嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量，造成極大的社會(huì)負(fù)擔(dān)［3］。

PD伴認(rèn)知功能障礙的發(fā)病機(jī)制仍不明確，有證據(jù)表明PD伴認(rèn)知功能障礙可能涉及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏、炎癥等多種退行性變化和機(jī)制［4］。腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）是由活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一種促炎因子，是炎癥反應(yīng)的代表性標(biāo)志物，與帕金森病的關(guān)系密切［5］。胰島素樣生長(zhǎng)因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）作為神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子之一，已被證明具有神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)增殖作用，可能通過(guò)包括抑制炎癥反應(yīng)在內(nèi)的多種途徑延緩多巴胺能神經(jīng)元變性、保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元并促進(jìn)神經(jīng)再生，在神經(jīng)元的存活和分化中發(fā)揮重要作用，并與多種神經(jīng)退行性疾病有關(guān)［6］。然而，IGF-1與胰島素原同源［7］，糖尿病患者胰島素分泌受損或胰島素抵抗可導(dǎo)致肝臟產(chǎn)生的IGF-1減少，并影響血清IGF-1水平［8］。糖尿病作為老年人最常見的疾病之一，可能會(huì)影響納入研究PD患者的血清IGF-1水平，既往文獻(xiàn)報(bào)道往往忽略了糖尿病對(duì)血清IGF-1水平的影響。

目前國(guó)內(nèi)外IGF-1、TNF-α與PD伴認(rèn)知功能障礙的研究較少，且結(jié)論不一致。因此，本研究在排除糖尿病這一混雜因素的基礎(chǔ)上，通過(guò)比較PD患者與健康人群血清IGF-1 與TNF-α水平，探討血清IGF-1、TNF-α與PD患者認(rèn)知功能障礙的相關(guān)性，以期為PD伴認(rèn)知功能障礙患者尋找可能的生物標(biāo)記物和診治思路。

1 對(duì)象和方法

1.1 研究對(duì)象選取2019-12—2021-06 徐州醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科收治的108例原發(fā)性PD患者為PD組，另選取同期于我院體檢中心體檢的健康體檢者68例為對(duì)照組。本研究經(jīng)院倫理委員會(huì)審核通過(guò)（編號(hào)：XYFY2021-KL016-01），且所有受試者均了解研究?jī)?nèi)容，并自愿簽署知情同意書。

1.1.1 PD組入組標(biāo)準(zhǔn)：納入標(biāo)準(zhǔn)：（1）均符合2015年國(guó)際運(yùn)動(dòng)障礙協(xié)會(huì)（Movement Disorder Society，MDS）制定的PD 診斷標(biāo)準(zhǔn)；（2）受教育年限≥6 a。排除標(biāo)準(zhǔn)：（1）腦外傷、藥物因素引發(fā)的繼發(fā)性PD患者；（2）合并嚴(yán)重肝、腎疾病或心、腦血管疾病者；（3）失語(yǔ)、譫妄、嚴(yán)重抑郁、精神障礙等影響認(rèn)知功能的疾病患者；（4）合并甲狀旁腺功能亢進(jìn)或惡性腫瘤者；（5）AD、血管性癡呆、路易體癡呆等其他類型癡呆患者；（6）合并糖尿病、肢端肥大癥、巨人癥等疾病者；（7）多系統(tǒng)萎縮、進(jìn)行性核上性麻痹、路易體癡呆等非典型帕金森綜合征患者；（8）近期使用激素類藥物等影響免疫功能者。根據(jù)MDS 制定的PD 伴輕度認(rèn)知障礙（PD with mild cognitive impairment，PD-MCI）（采用Ⅰ級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)）及PD伴癡呆（PD with dementia，PDD）的診斷標(biāo)準(zhǔn)，將PD 病人進(jìn)一步分為PD 伴認(rèn)知正常組（PD with normal cognition，PD-NC）、PD-MCI 及PDD組。PD-MCI組及PDD組定義為PD伴認(rèn)知功能障礙組（PD with cognitive impairment，PD-CI）。

1.1.2 HC 組入組標(biāo)準(zhǔn)：同期健康體檢者，受教育年限≥6 年，排除有神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病及急慢性炎癥、糖尿病、風(fēng)濕免疫疾病、惡性腫瘤、血液系統(tǒng)疾病、嚴(yán)重肝腎功能損害者，以及近期使用激素類藥物等影響免疫功能者。

1.2 研究方法收集研究納入的所有受試者的人口學(xué)資料，包括年齡、性別、身高、體質(zhì)量、受教育年限、既往病史、家族史。PD患者還收集病程、臨床癥狀、體征、是否可自行服藥等資料，并完善統(tǒng)一帕金森病評(píng)定量表的第三部分（unified Parkinson disease rating scale Ⅲ，UPDRS-Ⅲ）、簡(jiǎn)易智能精神狀態(tài)檢查量表（mini-mental state examination，MMSE）、MoCA蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表（Montreal cognitive assessment，MoCA）及H-Y 分期等評(píng)估。所有受試者均于晨起、空腹時(shí)采集肘靜脈血5 mL，留取上清液置于—80 ℃冰箱保存、待測(cè)。采用ELISA 法檢測(cè)所有受試者血清標(biāo)本的IGF-1及TNF-α水平，檢測(cè)試劑盒均由上海江萊生物公司提供。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法采用SPSS 22.0 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理。符合正態(tài)分布的計(jì)量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，2組之間比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布的資料采用中位數(shù)（M）和四分位數(shù)間距（Q25，Q75）表示，組間比較采用非參數(shù)檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料采用率（%）表示，組間比較采用χ2檢驗(yàn)。相關(guān)性分析采用Pearson 或Spearman 相關(guān)系數(shù)。采用二元Logistic回歸分析尋找帕金森病患者發(fā)生認(rèn)知功能障礙的危險(xiǎn)因素。P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 PD 組與HC 組臨床資料比較PD 組患者108例，HC組68例，2組年齡、性別、受教育年限、BMI、吸煙史、飲酒史、高血壓史差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。與對(duì)照組相比，PD 組血清TNF-α顯著升高，IGF-1 顯著降低，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001）。見表1、圖1～2。

表1 HC組與PD組一般資料及血清IGF-1、TNF-α水平比較Table 1 Comparison of clinical data and serum IGF-1 and TNF-α levels between HC group and PD group

圖1 HC組與PD組IGF-1水平比較，***P＜0.001Figure 1 Comparison of serum IGF-1 levels between HC group and PD group，，***P＜0.001

圖2 HC組與PD組TNF-α水平比較，***P＜0.001Figure 2 Comparison of serum TNF-αlevels between HC group and PD group，***P＜0.001

2.2 PD-NC、PD-MCI、PDD組間資料比較PD-NC、PD-MCI、PDD組間年齡、性別、BMI、吸煙史、飲酒史、高血壓史、TNF-α和UPDRS-Ⅲ評(píng)分（關(guān)期）差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），受教育年限、MMSE 評(píng)分、MoCA 評(píng)分、IGF-1 顯著降低，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），見表2、圖3～4。

表2 PD-NC、PD-MCI、PDD組臨床特征及血清IGF-1、TNF-α水平比較Table 2 Comparison of clinical data and serum IGF-1 and TNF-α levels between PD-NC，PD-MCI and PDD group

圖3 PD組內(nèi)各亞組間IGF-1水平比較Figure 3 Comparison of IGF-1 levels between PD-NC，PD-MCI and PDD group

圖4 PD組內(nèi)各亞組間TNF-α水平比較Figure 4 Comparison of TNF-α levels between PD-NC，PD-MCI and PDD group

2.3 PD患者血清IGF-1、TNF-α與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析PD 患者血清IGF-1 與MMSE、MoCA 評(píng)分呈正相關(guān)（P＜0.05）。校正年齡、BMI、受教育年限后，上述相關(guān)性仍具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.001），IGF-1 水平與病程呈負(fù)相關(guān)（r=—0.212，P＜0.05）。IGF-1 水平與TNF-α水平呈負(fù)相關(guān)（r=—0.591，P＜0.001），TNF-α與病程、H-Y分期及UPDRS-Ⅲ、MMSE、MoCA評(píng)分無(wú)顯著相關(guān)性（P＞0.05）。在調(diào)整年齡、BMI、受教育年限后，其相關(guān)性仍不顯著（P＞0.05）。見表3、圖5～7。

圖5 血清IGF-1水平與MoCA得分的相關(guān)性散點(diǎn)圖Figure 5 Scatter plot of correlation between serum IGF-1 level and MoCA scores in patients with PD

圖6 血清TNF-α水平與MoCA得分的相關(guān)性散點(diǎn)圖Figure 6 Scatter plot of correlation between serum TNF-α level and MoCA scores in patients with PD

圖7 血清IGF-1水平與TNF-α水平的相關(guān)性分析Figure 7 Scatter plot of correlation between serum TNF-α level and TNF-α level in patients with PD

表3 PD組IGF-1、TNF-α與臨床指標(biāo)的相關(guān)性分析Table 3 Correlation analysis of IGF-1 and TNF-α with clinical data in the PD group

2.4 PD患者發(fā)生認(rèn)知功能障礙影響因素的Logistic回歸分析以是否存在認(rèn)知障礙為因變量（是=1，沒有=0），先將各指標(biāo)進(jìn)行單因素Logistic回歸分析，結(jié)果顯示，病程、受教育年限、H-Y 分級(jí)、UPDRS-Ⅲ評(píng)分、IGF-1 是PD 合并認(rèn)知功能障礙的影響因素（P＜0.05）。將上述差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的變量行多因素logistic 逐步回歸分析顯示，病程較長(zhǎng)、受教育年限、IGF-1降低可能是PD合并認(rèn)知功能障礙的危險(xiǎn)因素（P＜0.05），見表4。

表4 血清IGF-1水平與PD患者認(rèn)知功能障礙相關(guān)性的二元Logistic回歸分析Table 4 Binary Logistic regression analysis of the association between serum IGF-1 levels and cognitive impairment in PD

2.5 血清IGF-1診斷PD合并認(rèn)知功能障礙的ROC曲線繪制血清IGF-1診斷PD合并認(rèn)知功能障礙的ROC曲線，結(jié)果顯示，血清IGF-1診斷PD合并認(rèn)知功能障礙的AUC 為0.711，95% CI 0.596～0.827，P=0.001。血清IGF-1 診斷PD 合并認(rèn)知功能障礙的閾值為111.50 μg/L，靈敏度為70.9%，特異度為69.0%，見圖8。

圖8 血清IGF-1診斷PD-CI的ROC曲線Figure 8 The ROC curve of serum IGF-1 for the diagnosis of PD-CI

3 討論

認(rèn)知功能障礙在PD 患者中的發(fā)病率是健康人群的6倍，是PD最重要的非運(yùn)動(dòng)癥狀之一，也是疾病自然病程中不可避免的一部分［9］。認(rèn)知障礙嚴(yán)重影響病人的生活質(zhì)量和功能。然而，目前PD患者認(rèn)知障礙癥狀的治療手段較少［10］。倘若可以盡早地診斷PD 患者的認(rèn)知功能障礙，予以合理的藥物調(diào)整、癥狀管理和改變生活方式等多方面的指導(dǎo)，有助于患者維持良好的生活質(zhì)量［11］。然而，目前對(duì)于PD認(rèn)知功能障礙的診斷主要依賴于患者及護(hù)理人員提供的病史以及認(rèn)知測(cè)試，缺乏臨床適用的輔助檢查。因此，尋找客觀的、靈敏的生物標(biāo)志物和可能的治療手段對(duì)于PD認(rèn)知功能障礙的早期診斷和干預(yù)、減緩疾病進(jìn)展、提高患者生活質(zhì)量非常重要。

神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)在神經(jīng)元生長(zhǎng)、存活和遷移中發(fā)揮重要作用，近年來(lái)神經(jīng)退行性疾病中神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的研究熱度越來(lái)越高。IGF-1作為其中之一，其已被證實(shí)對(duì)PD具有一定保護(hù)作用［12］，IGF-1預(yù)處理可以恢復(fù)多巴胺能神經(jīng)損傷時(shí)伴隨的突觸核蛋白的變化，抑制多巴胺能神經(jīng)元的自噬并發(fā)揮抗凋亡作用，而條件性敲除多巴胺神經(jīng)元衍生的IGF-1會(huì)導(dǎo)致中腦的多巴胺含量減少及小鼠的運(yùn)動(dòng)功能障礙。本研究發(fā)現(xiàn)，PD組患者血清IGF-1水平顯著低于HC組，提示IGF-1可能與PD的發(fā)病有關(guān)。然而，GODAU等［13］研究發(fā)現(xiàn)，早期PD患者的IGF-1水平較健康對(duì)照組升高，但長(zhǎng)期治療的PD患者的病程和血清IGF-1水平呈負(fù)相關(guān)，故推測(cè)研究結(jié)論的不同可能與病程有關(guān)。

本試驗(yàn)在比較PD各亞組間血清IGF-1的平均水平時(shí)發(fā)現(xiàn)，各組血清IGF-1水平不同，進(jìn)一步行相關(guān)性分析顯示，血清IGF-1 與MMSE 及MoCA 得分呈正相關(guān)，在調(diào)整了年齡、BMI及受教育年限等因素后其相關(guān)性仍顯著，提示IGF-1水平可能與PD患者的認(rèn)知功能障礙有關(guān)。單因素Logistic 及多因素Logistic 回歸分析顯示，低水平的血清IGF-1可能是PD合并認(rèn)知功能障礙的危險(xiǎn)因素。與PICILLO及蔡衛(wèi)衛(wèi)等［14-15］國(guó)內(nèi)外多名學(xué)者的多項(xiàng)研究結(jié)論一致。腦內(nèi)IGF-1 作為GSK3β的主要抑制劑，其下游的PI3K/Akt/GSK3β信號(hào)傳導(dǎo)在tau、Aβ和α-突觸核蛋白的神經(jīng)元存活和病理聚集中發(fā)揮重要作用?？赡芘c以下幾個(gè)機(jī)制有關(guān)：（1）GSK3β水平升高，導(dǎo)致α-突觸核蛋白和Aβ過(guò)表達(dá)，并導(dǎo)致tau 蛋白過(guò)度磷酸化，異常蛋白的積累會(huì)擾亂突觸功能，阻礙軸突運(yùn)輸，影響神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)功能，三者的協(xié)同增強(qiáng)最終通過(guò)觸發(fā)凋亡信號(hào)導(dǎo)致神經(jīng)元死亡［16］；（2）IGF-1通過(guò)GSK3β調(diào)節(jié)Ser9的磷酸化或去磷酸化，維持LTP和LTD的平衡［17］，進(jìn)而影響PD患者的學(xué)習(xí)和記憶形成；（3）活化的GSK3β通過(guò)激活膠質(zhì)細(xì)胞，上調(diào)NF-κB通路產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子［18］，同時(shí)減少抗炎因子，促炎和抗炎失衡將不斷加重PD 病理；（4）盡管GSK3β蛋白主要存在于細(xì)胞質(zhì)，但仍有少量GSK3β存在于患者的線粒體和細(xì)胞核中，活化的GSK3β對(duì)線粒體功能產(chǎn)生負(fù)面影響，提高caspase-3和caspase-9的表達(dá)，并最終誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡。

與其他神經(jīng)退行性疾病一樣，在過(guò)去十年中，人們對(duì)炎癥系統(tǒng)在PD發(fā)病機(jī)制中所起作用的認(rèn)識(shí)急劇增加，炎癥已從一種神經(jīng)退行性過(guò)程可能產(chǎn)生的次要效應(yīng)轉(zhuǎn)變成發(fā)病機(jī)制中的最重要組成部分之一。本研究中PD組血清TNF-α平均水平較HC組顯著升高，表明炎癥可能參與了PD的發(fā)生，TNF-α可能成為PD的標(biāo)志物之一，與KOUCHAKI 等［19］的臨床研究結(jié)論一致。其機(jī)制可能為α-突觸核蛋白在小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的異常沉積可將膠質(zhì)細(xì)胞活化，導(dǎo)致TNF-α等促炎因子釋放，與多巴胺能神經(jīng)元表達(dá)的特定受體結(jié)合，并激活促凋亡程序，加重PD患者的病理變化。然而，本研究PD-NC、PD-MCI 及PDD 的血清TNF-α的水平比較發(fā)現(xiàn)，3 組間血清TNF-α水平無(wú)顯著差異，且相關(guān)性分析顯示TNF-α與PD 患者的MMSE 及MoCA 得分無(wú)顯著相關(guān)性，在調(diào)整了年齡、BMI及受教育年限等因素后其相關(guān)性仍不顯著，提示在本研究條件下血清TNF-α水平與PD患者的認(rèn)知功能障礙不相關(guān)，其不能作為評(píng)估PD患者認(rèn)知功能障礙嚴(yán)重程度的標(biāo)志物。TNF-α等炎性細(xì)胞因子可能更多地參與了PD這一疾病的起始，而與認(rèn)知障礙嚴(yán)重程度的關(guān)系較小。TNF-α等炎性因子在PD患者認(rèn)知功能障礙的發(fā)生發(fā)展中所扮演的角色和作用有待進(jìn)一步探索。此外，本研究發(fā)現(xiàn)帕金森病患者血清IGF-1 水平與TNF-α水平呈顯著負(fù)相關(guān)，在調(diào)整了年齡、BMI和受教育年限后，二者的關(guān)系仍顯著。YUAN等［22］使用MPTP 誘導(dǎo)小鼠膠質(zhì)細(xì)胞炎性反應(yīng)，通過(guò)RT-PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)小鼠黑質(zhì)區(qū)炎性因子TNF-α、IL-1β等mRNA的表達(dá)上調(diào)，而側(cè)腦室給予IGF-1可引起上述mRNA 的降低，IGF-1 與TNF-α的相關(guān)性存在理論依據(jù)，猜測(cè)IGF-1 通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)傳導(dǎo)負(fù)調(diào)控GSK3β，而活化的GSK3β可通過(guò)激活膠質(zhì)細(xì)胞、上調(diào)NF-κB 通路，參與神經(jīng)炎癥進(jìn)程，產(chǎn)生TNF-α等促炎細(xì)胞因子，故二者具有一定相關(guān)性。

目前國(guó)內(nèi)外鮮有血清IGF-1與PD-CI相關(guān)研究的報(bào)道。本研究通過(guò)繪制ROC曲線發(fā)現(xiàn)，PD-CI患者血清IGF-1水平高于PD-NC組，血清IGF-1診斷PD合并認(rèn)知功能障礙的AUC 為0.711，P＜0.05。血清IGF-1診斷PD合并認(rèn)知功能障礙的閾值為111.50 μg/L，靈敏度為70.9%，特異度為69.0%，即血清IGF-1 對(duì)PD-CI 診斷具有一定的實(shí)用價(jià)值，當(dāng)患者血清IGF-1水平低于最佳截?cái)嘀禃r(shí)，有助于判定PD患者存在認(rèn)知功能障礙。

本研究主要不足之處在于：總體上樣本量偏小，為單中心研究，且橫斷面研究不能闡明血清IGF-1、TNF-α與認(rèn)知功能障礙間的因果關(guān)系。有待今后進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行研究，并通過(guò)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)及前瞻性研究進(jìn)一步探索血清IGF-1 及炎癥與帕金森患者認(rèn)知功能障礙的機(jī)制。