脑脊液生物标志物在阿尔茨海默病诊断中应用的现状与展望

高振波　周田田　王金东　郁金泰　孔伶俐※

作者单位：1.青岛市精神卫生中心　266034　2.青岛市市立医院　266000

【摘要】　阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病，临床表现为认知功能障碍，是老年期痴呆最常见的原因。其病因不明，缺乏早期诊断方法和标准。最新的研究发现，脑脊液中某些生化改变可以反映早期AD脑组织损害的主要特征，对于AD的早期诊断、鉴别诊断、发展趋势判断均具有重要的临床意义。本文就常见的脑脊液生物标志物在AD诊断中的临床应用做一综述。

【关键词】　阿尔茨海默病　脑脊液　生物标志物　临床应用

脑脊液生物标志物在阿尔茨海默病诊断中应用的现状与展望

高振波1周田田1王金东1郁金泰2孔伶俐1※

作者单位：1.青岛市精神卫生中心2660342.青岛市市立医院266000

【摘要】阿尔茨海默病是一种神经退行性疾病，临床表现为认知功能障碍，是老年期痴呆最常见的原因。其病因不明，缺乏早期诊断方法和标准。最新的研究发现，脑脊液中某些生化改变可以反映早期AD脑组织损害的主要特征，对于AD的早期诊断、鉴别诊断、发展趋势判断均具有重要的临床意义。本文就常见的脑脊液生物标志物在AD诊断中的临床应用做一综述。

【关键词】阿尔茨海默病脑脊液生物标志物临床应用

通讯作者※为

doi:10.3969/j.issn.1672-4860.2015.06.036

【Abstract】Alzheimer’s disease is a neurodegenerative disease that leads to cognitive dysfunction. It is the most common cause of senile dementia. Its etiology is unknown and lack of early diagnostic methods and criteria. The latest study found that certain biochemical changes in the cerebrospinal fluid may reflect the main features of brain damage in early AD. It has important clinical significance for early diagnosis, differential diagnosis and determining trends of AD. In this paper, we do a review on the clinical applications of common cerebrospinal fluid biomarkers in the diagnosis of Alzheimer’s disease.

收稿日期：2015-11-24

The clinical applications and prospects of Cerebrospinal fluid biomarkers in the diagnosis of Alzheimer’s disease(GAOZhenbo,ZHOUTiantian，WANGJindong，YUJintai,KONGLingli.Qingdaomentalhealthcenter,Qingdao266034,China.)

【Key words】Alzheimer’s disease, cerebrospinal fluid, biomarkers, clinical applications

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种神经退行性疾病，其病因与遗传及环境等众多因素相关，至今尚未明确，临床表现为一系列认知功能障碍，是老年期痴呆最为常见的发病原因，现全球有近3000万AD患者。组织病理学以β-淀粉样蛋白(Aβ)沉积、神经原纤维缠结(NFTs)形成、脑血管淀粉样变和大量神经元缺失为特征。AD的发病机制至今不明，缺乏早期诊断方法和诊断标准。美国国家老龄化研究所-阿尔茨海默病学会(NIA-AA)于2011年发布了新的临床诊断指南，对痴呆前无症状阶段、痴呆前有症状阶段和痴呆阶段分别提出相应的诊断标准[1]，强调研发和验证生物标志物的重要性，也因此推进了生物标志物在AD诊断中的应用。

脑脊液源自脉络丛，可自由地与神经细胞外间隙进行交流，脑脊液中的蛋白质和代谢物可直接反映大脑的内部环境，因此，脑脊液被认为是AD的生物标志物的主要来源。最新的许多研究发现，脑脊液中某些生化改变可以反映早期AD脑组织损害的主要特征，可以代表其神经病理学的重要性质，对于AD的早期诊断、鉴别诊断、发展趋势判断均具有重要的临床意义[2~5]。基于此背景，本文就常见的脑脊液生物标志物在AD诊断中的临床应用做一综述。

1.常见脑脊液标志物及其与AD的关系

在20世纪90年代，研究已发现AD患者脑脊液Aβ、总tau蛋白(t-tau)和磷酸化tau蛋白(p-tau)表达水平存在异常变化。脑脊液Aβ，t-tau和p-tau也成为近年来研究较多的脑脊液标志物。

在AD发病机制中，认为Aβ异常沉积是神经元变性的上游反应，而tau蛋白过度磷酸化则是Aβ神经毒性的下游反应[6]。脑脊液Aβ42表达变化可以反映纤维状Aβ含量的变化，从而间接反映Aβ斑块在脑组织中的负荷状态。p-tau与新皮层NFTs的数量有关，脑脊液p-tau反映脑中tau蛋白的磷酸化状态和缠结的形成，脑脊液的t-tau是一种动态化生物标志物，既反映急性的脑神经元损伤也反映慢性脑神经元变性[7]。因此，脑脊液Aβ42，t-tau和p-tau蛋白对AD诊断具有重要临床意义[2，4]。

2.脑脊液标志物在AD诊断中的临床应用

目前，轻度AD，尤其是早期AD仅根据临床症状来诊断十分困难，没有生物标志物，临床上预测AD的病理诊断的方法精确度比较低。Beach等[8]对919例进行临床评估并进行尸检的AD患者进行分析，结果发现，临床评估的敏感度为71%~88%，特异度为44%~71%，根据其使用的病理学诊断标准的不同而有所不同。

使用脑脊液标志物可提高早期AD诊断的敏感度和特异度。Smach等[9]研究结果显示，Aβ42和t-tau联合应用对AD诊断的敏感度可达85.29%，特异度达96.77%。而Hansson等[10]研究发现将脑脊液Aβ42，t-tau和p-tau联合应用可使AD诊断的灵敏度提高至95%，但其特异度仅能达到87%。

由于测量方法不同，目前Aβ42，t-tau和p-tau尚没有统一的界值。Blennow等[11，12]研究结果显示AD或者早期AD患者脑脊液中Aβ42比正常对照组降低50%，p-tau水平比正常对照组升高200%，且对AD具有特异性，而t-tau水平相对正常对照组则升高300%，但t-tau在其他伴神经损伤的疾病中也会升高，故不具有特异性。Mulder等[13]用二分法界定了脑脊液生物标志物的界值，Aβ42<550pg/ml，t-tau>375pg/ml，p-tau>52pg/ml。

Flora等[14]对1385例就诊记忆门诊且有记忆下降主诉的患者进行研究，比较Aβ42，t-tau和p-tau对AD诊断的敏感度和特异度,结果发现联合诊断的敏感度优于单个标志物诊断。根据最佳灵敏度，从回归公式推算出，tau/Aβ42的界值为0.52，p-tau/Aβ42的界值为0.08。此时，灵敏度为91%~93%，特异度为81%~84%。

脑脊液标志物Aβ42，t-tau和p-tau在AD诊断中的作用主要表现在以下三个方面。

2.1早期诊断Blennow等[15]，Mattsson等[16]及Zetterberg等[17]的随访研究结果均表明，脑脊液Aβ42，t-tau，p-tau在AD的临床阶段或MCI进展为AD的过程中没有或很少变化。因此，从正常到病理的改变可能发生在痴呆前无症状阶段。脑脊液中出现低水平的Aβ42与高水平的t-tau，p-tau，高度预测患者从MCI进展为AD，是其具有敏感性和特异性的生物学标志物。从脑脊液Aβ水平降低(tau蛋白水平尚正常)至出现痴呆症状，至少有10~20年过渡期[13，18]，三个指标联合检测，其作用在于能够鉴别认知功能尚处于正常状态但已有早期病理改变证据的个体，为早期干预提供了最佳的机会。

Hansson等[10]于2006年对MCI患者进行了为期4~6年的临床随访，用来评估脑脊液生物学标志物的可靠性，结果显示识别早期AD的敏感度为95%，特异度为87%。综合大量研究[19~22]，结果显示Aβ42，t-tau，p-tau诊断AD的平均敏感度分别为81.6%，82.5%和78.8%，而特异度分别为82.9%、86.2%和79.1%，Aβ42和t-tau联合检测，能增加诊断AD的敏感度和特异度，均高达88.7%。在许多研究中，对尸检证实诊断的AD患者进行脑脊液生物标志物测查，结果发现Aβ42，t-tau和/或p-tau组合对AD诊断具有可靠的敏感性和特异性(≥85%)、测试精度，和/或阳性和阴性预测值，在临床应用中低估了生物标志物的准确性。以尸检为基础的研究也证明了脑脊液生物标志物和它们反映的神经病理学之间的密切关系。因此，在很多国家有越来越多的记忆门诊开始将脑脊液生物标志物检测应用于临床诊断。

2.2鉴别诊断Hamper等[23，24]的研究结果显示AD患者脑脊液Aβ42普遍减低，在额颞叶痴呆(frontotemporal dementia, FTD)、血管性痴呆(vascular dementia, VaD)中也可见类似现象，提示其作为AD的生物学标记物特异性欠佳。Gloeckner等[25]研究发现，不仅AD，在其他类型的痴呆，如路易体痴呆(dementia with Lewy bodies, DLB)、FTD，患者的脑脊液中亦可见到tau蛋白的异常增高，说明tau蛋白对于AD与其他类型痴呆患者的鉴别能力较为有限。Toledo等[26]的研究结果也表明DLB患者与健康对照组相比Aβ42降低，t-tau升高，但与AD相比，Aβ42降低，t-tau升高的程度均较低。单一的脑脊液标志物用于鉴别AD及非AD痴呆的敏感度和特异度较鉴别AD与健康个体的敏感度和特异度低，Aβ42，t-tau，p-tau的平均敏感度分别为75.4%，75.4%和75.2%，而平均特异度分别为70.8%，77.6%和77.4%。但是，当Aβ42和t-tau联合起来，尤其当Aβ42，p-tau联合时，敏感度分别增至86.5%，95.7%，而特异度分别增至83.7%，89.5%。Hampel等[27]和Slaets等[28]的研究发现，p-tau蛋白是特异性高的标志物，常被用于鉴别AD与正常老龄化，FTD，DLB，VaD和抑郁症(depression)。

2.3预测疾病进展根据最新提出的AD的病理模型，Aβ的异常是首先能被检测到的变化，其次是p-tau和神经元损伤、脑结构的异常、记忆障碍及认知功能下降[29]。由于AD脑脊液标志物的病理变化出现在AD的临床症状之前，所以脑脊液的AD生物标志物水平可以用于预测疾病进展。

2003年，Skoog等[30]研究即已表明，85岁的老人中，认知功能正常但脑脊液Aβ42水平降低以后容易发展成AD。Gustafson等[31]对正常老年人进行了8年的随访，结果显示，正常老年人中，脑脊液Aβ42水平较低预示认知功能减退和AD。Hansson等[32]进行了为期9.2年的随访，研究显示Aβ42/p-tau和t-tau浓度能预测MCI向AD进展，其敏感度为82%，特异度为94%，阳性、阴性预测值分别为94%，82%。Li等[33]进行了一项为期42个月的纵向研究，结果发现，正常对照组脑脊液tau/Aβ42比值增高者，进展至轻度认知损害的概率极高，而比值正常者则无一例进展至轻度认知损害。Buchhave等[34]进行的为期9~10年的纵向研究也发现，约有90%的tau/Aβ42比值增高的MCI害患者可进展至AD。因此，tau/Aβ42和p-tau/Aβ42的比值，可用于预测认知功能尚处于正常状态向MCI转化以及MCI向AD转化。

3.脑脊液标志物在AD诊断临床应用中存在的问题

脑脊液标志物能增加AD诊断的敏感度，但由于获取脑脊液需要进行有创性的腰椎穿刺，临床上患者往往对此有所顾虑，因而难以广泛应用，此为脑脊液生物学标志物在临床应用的局限性之一。此外，各生物标志物在检测过程中尚无标准化程序，不同实验室在标本采集步骤、处理方式、分析方法等方面不统一，使所获得的结果存在明显差异，也尚未建立可供临床应用的界值和标准参考物。因此亟需更多的临床研究来确定其最有效和准确的检测方法，确定各标记物在诊断中的界值，实现最终的标准化，以进一步提高其对于AD诊断的敏感度和特异度。

4.展望

尽管脑脊液标志物在AD诊断临床应用中还存在一些问题，但由于脑脊液较外周血更能精确地反映Aβ和tau蛋白代谢变化，尤其可在体直接观察患者脑组织病理生理学变化，阳性检出率高、临床诊断价值评价良好，在国外已经用于临床诊断。为了推动这项工作，阿尔茨海默氏症协会质量控制小组计划出版腰椎穿刺和脑脊液处理标准化流程图。通过建立经过验证的界值，实施严谨的质量控制程序，加强对腰椎穿刺的认识和宣传，可以使脑脊液生物标志物更好地应用于临床，更有助于在临床工作中早期发现与确诊前驱期AD，有助于AD和其他类型痴呆的鉴别，提高早期诊断率，从而让更多的患者得到早期治疗，提高患者生活质量。

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