阿尔茨海默病的生物标志物研究概况

吴绍长

阿尔茨海默病的生物标志物研究概况

吴绍长

老年性痴呆（AD）一种与年龄相关的神经退化性疾病，由多种病因所导致，临床主要表现为进行性记忆减退、认知障碍以及其他神经精神症状和行为障碍，病理学主要表现为脑皮质广泛萎缩、颞叶和海马皮质等部位神经元丢失、老年斑（SPs）、神经原纤维缠结（NFTs）。近年来，老年性痴呆的发病率、病死率较高，根据流行病学调查［1］，美国AD患患者数已达500万，并预期在2050年将增加至1000万；日本＞65岁AD的患病率为3.8%，其中AD为2.1%，AD女性患病率高于男性；我国＞55岁人群AD患病粗率合计为2.0%，＞65岁为3.5%，且AD导致死亡的相对危险度为1.71%。可见，老年性痴呆给政府、社会和患者家庭带来巨大的经济和生活负担。目前对确诊的中、重度AD尚无特效治疗方法，而早期识别和干预该病对患者、家庭和社会具有重要意义。研究生物标记物不仅可以从分子水平探讨AD的发病机制，还能准确、敏感地对AD进行早期诊断，较大程度上为临床治疗提供辅助依据，深受研究人员和临床医生的关注。本文就近些年AD的生物标志物的研究作一简要进行概况。

1 脑脊液（CSF）的生物标志物

1.1 β-淀粉样蛋白（Aβ）相关生物标志物 Aβ是淀粉样前体蛋白（APP）经淀粉样前体蛋白裂解酶水解后产物，是构成SPs的主要蛋白，主要包括Aβ40和Aβ42两种形式，研究发现，Aβ42相对于Aβ40，毒性更强，更易聚集形成SPs［2］。Carol等［3］报道CSF中Aβ40降低对AD诊断的敏感性为80.0%，特异性为90.0%，Aβ42降低的敏感性为87.0%，特异性90.0%。Aβ42在AD患者CSF中显著降低，其诊断AD的准确率可达80%～90%，是目前广泛认可的标志物之一。与 APP降解相关的酶如α、β分泌酶以及可溶性APP片段（sAPP）也认为是AD的潜在标志物。小样本的研究表明，AD患者CSF中sAPP和β分泌酶表达升高，α分泌酶的活性和表达降低。淀粉前体样蛋白（APLP）是APP的同源蛋白，其升高与淀粉样斑块、神经原纤维缠结呈正相关。Yanagida等［4］报道在散发性和家族性AD患者脑脊液中APLP1β28水平显著增高，而在家族性AD患者脑脊液中Aβ42却未降低，认为APLP1β28可替代Aβ42而作为AD的诊断标记物。目前已成功分离出抗Aβ自身抗体，与健康人比较，AD患者的CSF含有低滴度的Aβ自身抗体，另外Nagele等［5］也指出AD患者的血清中存在大量的自身抗体。可见，AD相关自身抗体筛查可能是AD生物标志物筛查的重要方向之一。

1.2 Tau蛋白 Tau蛋白是微管相关蛋白（MAP）组分之一。作为重要的细胞骨架系统，微管参与维持神经元形态、轴索形成和树突状进程，在健康神经元中充当轴突和树突细胞物质运输的通道［6］。在正常体内，tau蛋白的磷酸化和去磷酸化处于动态平衡之中，当机体由于某些原因发生异常致使Tau蛋白磷酸化速度高于去磷酸化速度时，体内的Tau蛋白即增加，从而导致AD。在AD患者的CSF中已发现胞浆正常Tau蛋白（C-Tau）、可溶性的AD异常磷酸化Tau蛋白（ADp-Tau）、异常修饰聚集成配对螺旋样纤维且存在泛素蛋白修饰的Tau蛋白（PHF-Tau） 3种Tau蛋白。研究显示，CSF中高浓度的磷酸化-tau氨基酸（T181、T231）和总Tau水平，形成了具有良好精度的生物标志物，能够预测AD早期轻度认知损害［7］。另有报道，CSF中Tau蛋白水平可升高至健康对照组的2～3倍，且p-Tau对早期AD具有较好的诊断价值［8］。

1.3 AD7C-NTP蛋白 AD相关神经丝蛋白（AD7C-NTP）是一种在神经元胞体中表达相对分子质量为41000的跨膜磷蛋白，在AD患者脑内选择性升高，其功能与神经炎的发生及细胞死亡有关［9］。据报道［10］，AD7c-NTP随神经元细胞崩解而进入CSF，导致AD痴呆期患者CSF中AD7C-NTP的水平较早期患者高1～2倍，但轻度认知障碍期（MCI）患者与健康对照组相比无明显变化。另有研究发现［11］，早期的AD患者脑脊液及尿样本中AD7C-NTP水平增高，而且脑脊液及尿液中AD7C-NTP水平与痴呆的严重程度相关。

1.4 其他脑生物标志物 分拣蛋白相关受体（SORL1）是一种跨膜神经元分拣蛋白，引导APP进入产生Aβ的再循环通路。SORL1的水平下降与老年斑、NFTS呈负相关。Ma等［12］发现在AD患者CSF中SORL1显著降低，建议将其作为AD的生物标志物。据报道［13］在AD患者的CSF中类视锥蛋白1表达增高，其预测AD的敏感性和特异性与CSF中T-Tau、P-Tau、Aβ42相似。Perrin等［14］通过二维电泳的方法检测了不同病程的AD患者脑脊液中YKL-40的水平，发现脑脊液中人类软骨糖蛋白-39（YKL-40）水平在患者从无症状到MCI阶段就已经发生了显著性改变，且YKL-40/Aβ42的改变更为明显。Sjogren等［15］通过免疫学的方法证实，AD患者脑脊液的生长相关蛋白（GAP-43）含量相对于同年龄段的正常人以及额颞型痴呆症患者增加，且与脑脊液中磷酸化tau蛋白含量呈正相关。另有学者报道［16］，在AD患者脑脊液F2-异构前列腺素水平显著升高，而在应用抗氧化药物后，其水平明显降低。另报道［17］，超氧化物歧化酶也可作为AD患者氧化应激损伤的标志物。

2 血液的生物标志物

2.1 血液中Aβ 血液标本获取比较方便，因而血液生物标志物检测成为研究者探索的一个方向。目前研究显示AD患者血浆中存在Aβ变化。可能由于血脑屏障的因素导致AD患者早期血浆与脑脊液Aβ的不同步变化，但是晚期血浆和脑脊液中Aβ是一致性的，可能与中枢与外周血中Aβ的平衡有关。Ringman等［18］研究发现FAD基因突变型患者血浆Aβ42、Aβ42/Aβ40比值在出现临床症状前已明显升高，而CSF中Aβ42/Aβ40比值降低。有研究发现［19］血浆Aβ40水平升高、血浆Aβ42水平降低、血浆Aβ42与Aβ40 的比值降低与AD的发病呈正相关。可见，血浆中Aβ42水平升高、血浆Aβ42水平降低、Aβ42/Aβ40比值降低者是进展为AD的高度危险因素，可作为预测临床前期AD（PCAD）和轻度认知障碍（MCI）患者发展为AD的生物标志物。

2.2 血液炎性反应因子 慢性免疫炎症反应是AD发病过程中的重要病理改变之一，其中小胶质细胞、星形胶质细胞、补体系统和炎性因子等在炎性反应中起着重要作用［20］。CD40是肿瘤坏死因子受体超级家族中的成员之一，与Aβ的代谢相关。Buchhave等［21］检测了MCI136例和同龄对照组30例血浆CD40和sCD40的同源配体，将此作为基线，随后临床观察4～7年，在认知未继续下降组或转为血管痴呆组二者均无变化，而MCI转变AD的60例患者组二者均增高，推断CD40可作为AD的早期标志物。有研究发现［22］AD患者血清中IL-6、IL-1β、IL-8、TNF-α水平均升高，为AD的生物标志物提供了新的方向。α1-抗胰蛋白酶（AAT）是丝氨酸蛋白酶抑制剂的一种，主要由老年斑周围的反应性星形细胞产生，参与了AD各个病理环节，在AD患者的血浆中含量升高。诸多研究表明，APP异构体蛋白在AD的发病过程中起重要作用，其降解产生的Aβ聚合体可以损伤突触和神经元。有研究发现，在AD患者中APP异构体比值下降且和疾病严重程度相关，敏感性和特异性在80%～95%间，是评价疾病进程和治疗效果的理想标记物［23］。

2.3 其他血液生物标志物 加拿大英属哥伦比亚大学的教授［24］首次发现pTAU与TAU 的结合蛋白pTDP43 同时检测对于老年痴呆的诊断价值更高；另外还发现一种在人体多种组织尤其在脑内存在的蛋白质生长因子progranulin（PGRN）的含量变化与老年痴呆关系密切，PGRN对于维持脑细胞的生长和正常功能有较大作用，在老年痴呆病的早期即表现出降低的趋势，进一步发现将PGRN与另一种小分子的TAU结合蛋白pTDP25联合检测，可以增强诊断老年痴呆的意义。同型半胱氨酸（Hcy）是一种含硫氨基酸，可能是AD发生的独立风险因素。有研究表明［25］，血浆同型Hcy介导了AD患者脑血管损害后神经系统高级功能丧失的病理过程。F2-异前列腺素是脂质过氧化的一种产物，能反映AD的氧化应激状态，在AD和MCI患者脑内均有所上升。24S-羟基胆固醇是一个脑特异性的氧化固醇指标，其易通过血脑屏障，能准确反映脑胆固醇的生理平衡。Zuliani等［26］研究表明，AD患者血浆24s-羟基胆固醇升高，可作为AD氧化应激过程中的一个生物标志物。王春玉等［27］通过去除血清标本中高丰度蛋白后再进行二向电泳，发现AD血清触珠蛋白表达增高，认为触珠蛋白可能是AD患者血清生物标记物。有文献报道AD患者血液中存在载脂蛋白E、内皮质醇、胰多肽、血红素氧合酶、微球蛋白、血红蛋白、血管细胞粘附分子1、胰岛素样生长因子、基质金属蛋白酶等变化［28］，但其特异性和敏感性不令人满意，常作为辅助诊断指标使用，能否作为AD生物标志物尚需进一步研究。

3 基因

p53基因是抑癌蛋白，能使细胞内结构折叠导致阻力增加而致细胞死亡，导致Aβ沉积，而成为AD早期的标志物。p53预测MCI患者2年后发展为AD的敏感性和特异性均较强［29］。小分子核糖核酸（miRNAs）是一类短的、单股的18～24个核苷酸的非编码RNAs，约占人类所有基因的1%。其主要通过调节Aβ蛋白代谢、Tau蛋白磷酸化、氧化应激炎性免疫、脂类代谢、神经细胞凋亡、轴突转运、突触受损等参与AD的病变过程。一项通过血细胞新一代测序研究发现［30］，12-miRNA信号可显著区分AD及对照组，准确率、特异性、敏感性分别为93%、95%、92%。Apoε基因是由4个外显子编码在19号染色体长臂上的基因。在迟发型家族性AD患者中Apoε4的出现频率较高，同时Apoε3、Apoε2减少也会提高AD患者的患病率。Elias-sonnenschein等［31］系统分析得出，Apoε4与MCI发展成为AD的高危因素相关，是预防MCI转为AD的良好筛选工具。A2M基因是迟发型AD的易感基因，当其发生基因突变可导致α2-巨球蛋白与蛋白酶结合能力丧失，引起Aβ在脑内沉积而产生毒性作用，增加AD的患病风险。Jung等［32］对正常受试者、MCI及AD患者脑脊液进行了检测，发现在正常对照组中触珠蛋白前身等位基因1表达高，而MCI组表达减少、AD组极低或缺失，且其在脑脊液中的表达水平随病情进展也有所变化，结果表明触珠蛋白前体等位基因1在脑脊液的水平可能成为从MCI到AD病变过程中的候选生物标志物。AD的三大遗传标记，包括APP基因、PS基因、Tau基因，已知与Aβ和Tau蛋白磷酸化生成增加有关，最终发生神经细胞死亡和痴呆。目前对于基因的检测仍面临较大问题，寻找基因作为标志物需要更大的样本和更多的人力财力。

4 展望

由于老年化人口快速增加，我国已成为世界上最大的老年化国家。AD患者带来的社会以及医疗负担日益严重。国内外对AD早期诊断的生物标记物进行了广泛研究，一致认为对于AD患者联合应用多种不同代谢途径的标记物可以增强诊断的敏感性与特异性，可能对于AD尤其是无症状的PCAD和早期AD进行早期诊断基因等生物标志物取得了一定的进展及干预，以及判断AD药物治疗效果更有裨益。目前在脑脊液、血液、基因等生物标志物方面取得了一定的进展，但生物标志物的特异性、敏感性和易重复性等还需进一步的研究和扩展，开发高灵敏性和特异性的生物标记物将具有重要意义。

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浙江省丽水市公益性技术应用项目（2013JYZB61）；浙江省丽水市医学重点学科项目（2014ZDXK08）

323000 浙江省省丽水市第二人民医院