载脂蛋白E基因、脑小血管病与Alzheimer’s病

俞敏华，章军建

·综述·

载脂蛋白E基因、脑小血管病与Alzheimer’s病

俞敏华，章军建

Alzheimer’s病(AD)是老年期最常见的痴呆类型，大约占所有痴呆类型的60%～80%[1]。到目前为止，AD的发病机制还没完全清楚，其危险因素可能包括年龄、性别、受教育程度、高血压、高血脂、糖尿病、载脂蛋白E(ApoE)基因携带状态等。脑小血管病(CSVD)是指脑的穿支动脉和小动脉、毛细血管、小静脉的病变导致的临床、认知、影像和病理表现综合征，常由此导致脑白质和深部灰质的损伤[2]，病变血管直径一般在100～400 μm。CSVD作为发病最为隐匿、临床症状最不明显的脑血管病，过去一直被认为是良性的发展过程，未引起临床及科研工作者的重视。近年来，随着人们对CSVD研究的逐渐深入，越来越多的研究[3-4]表明，CSVD与AD之间有着复杂的联系。CSVD是导致脑卒中、其他血管事件和认知下降的重要因素，2008年国际卒中会议和欧洲卒中会议上提出“小血管病引起大问题”的观点[5]，其重要性日益受到人们的关注。

人ApoE是一种富含精氨酸的碱性糖蛋白，由299个氨基酸残基组成，分子量约为34 kDa，包括N端和C端两个片段[6]。肝脏是人体合成ApoE的主要器官，超过75%的ApoE由肝脏合成，其余主要由脑组织(星形细胞、小胶质细胞、血管平滑肌细胞、脉络丛以及神经元)产生[7]。人类编码载脂蛋白E的基因为ApoE基因，其含有ε2、ε3及ε4三种不同的等位基因型，组合成不同的基因型及表型。不同的表型对人体脂蛋白代谢、血脂水平、动脉硬化、免疫调节及神经组织的再生有不同影响。相关研究[8-9]表明，ApoE基因，特别是ApoE ε4基因亚型，对CSVD、AD的发生起着不可忽视的作用。本文就ApoE ε4基因、CSVD及AD三者可能的关系作一综述。

1 ApoE基因型与AD

ApoE基因作为目前认为与AD关系最密切的基因，一直以来都是AD研究的关注点之一，特别是ApoE ε4亚型。Strittmatter等[10]1993年首先报道了ApoE ε4基因型是AD的高危因素。随后研究[11-12]表明，ApoE ε4在AD中有较高表达。流行病学调查[13]显示，AD人群中ApoE ε4基因型频率明显比普通人群增高。

ApoE ε4基因对AD发病的促进作用基本明确，但是其作用的机制尚不完全清楚。既往研究[14]显示，ApoE ε4基因可通过调节β-淀粉样蛋白(Aβ)的产生和清除、Tau蛋白磷酸化、葡萄糖代谢、神经炎性反应、血管因素等影响AD的发生。Kok等[15]2009年通过对603例0～97岁非痴呆人群脑组织老年斑(SP)和神经原纤维缠结(NFT)与ApoE ε4基因型相关性分析发现，不同年龄人群组Aβ沉积为SP的发生率在ApoE ε4基因携带者中明显比非携带者高，而未发现NFT与其存在相关性，提示 ApoE ε4基因可能促进SP的形成。ApoE ε4基因携带者CSF中Aβ42水平下降，影像学显示匹兹堡复合物(PiB)阳性率高，提示有更多脑淀粉样沉积[16]。

神经炎性反应是AD重要的机制之一。Tai等[17]于2015年详细介绍了AD发病机制中ApoE基因调节的Aβ介导的神经炎性反应。Aβ介导肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、Toll样受体4-p38α(TLR4-p38α)、IL-4R等信号通路导致神经炎性反应发生，而ApoE ε4基因携带者的炎性反应可能更强，更易促进AD发生。血管性因素在AD形成机制中也起到不可低估的作用。研究[18]表明，其与神经血管单元及血-脑屏障的损害、Aβ在血管内异常沉积、脑血流量下降等相关。脑血管病和AD之间存在一些共同的可能危险因素，如年龄、吸烟、高血压、糖尿病、生活方式等。这些血管危险因素引起血小板和血管内皮细胞激活，导致血管炎症和血管内皮细胞通透性增加，血-脑屏障被破坏，同时活化血小板分泌淀粉样前体蛋白(APP)。APP裂解为细胞毒性的Aβ多肽，通透性增加的血-脑屏障导致Aβ摄取增加，进而Aβ在颅内沉积[19]。另外，血-脑屏障的通透性增加导致血浆蛋白等外渗，渗漏的血浆成分在脑组织中累积，可产生神经毒性，触发炎症反应、氧化应激等一系列级联效应，最终导致神经退行性改变。研究[20]表明，携带ApoE ε4基因亦可通过促进血-脑屏障的损伤等途径导致或加重AD发生发展。

淀粉样脑血管病(CAA)是一种病理表现为软脑膜和皮质中、小动脉中膜及外膜Aβ沉积的脑血管病变，可见于70%～97.6%的AD患者，是比较明确的AD病理变化之一。ApoE ε4主要影响Aβ在血管壁内的清除和转运，促进其在血管壁内的沉积，从而参与CAA的致病过程。然而，CAA作为脑小血管病病因之一，同样与脑小血管病存在很大的联系。而且不同研究[21]显示，不同表现的CSVD通过CAA或者其他病理表现对AD发生有着不同的作用。

2 CSVD对AD认知的影响

2.1 脑微出血(CMBs)与AD CMBs是一种由于颅内微小血管(直径<200 μm)病变所致的以颅内微小出血为主要特点的脑实质亚临床损害，在磁共振梯度回波成像和磁敏感成像上显示直径<10 mm低信号损伤[22]。CMBs主要发生在皮质、皮质下白质、基底节、丘脑、脑干和小脑等小血管分布比较丰富的区域，其不同区域的分布与不同病因相关。深部皮质或幕下区域微出血一般与高血压性疾病或其他血管危险因素相关[23]；脑叶、皮质-皮质下分布的微出血与ApoE ε2[24]及ApoE ε4携带状态[23]、Aβ沉积、血管淀粉样变相关；而小脑CMBs与淀粉样变及动脉硬化性疾病相关。CMBs曾经被认为是无明显临床症状的，仅仅是影像学上的一种表现。但近年研究[25-26]显示，CMBs与认知功能障碍有着密切的关系。目前临床研究[27]发现，CMBs广泛存在于正常人群、脑血管疾病以及神经变性疾病引起认知障碍患者。Yates 等[28]最近对97名正常对照者、37例轻度认知损害患者及40例AD患者进行纵向研究发现，三组人群脑出血的发生率分别为21.6%、24.3%和42.5%，再发脑叶CMBs与年龄、携带ApoEε4、Aβ沉积、基线微出血数量相关，且ApoEε4对脑叶CMBs的影响可能通过脑内Aβ介导。由此可见，AD患者合并CMBs的比例甚高，且CMBs将AD两种重要致病机制Aβ异常沉积及血管病变联系在一起，在AD中起到不可忽视的作用。作为AD及CMBs的遗传危险因素，ApoE ε4可能也起到至关重要的作用。Goos等[29]对21例伴有CMB的AD患者和42例不伴有CMB的AD患者进行研究发现，CMBs与CSF Aβ42下降及tau蛋白升高相关，虽然两组间差异无统计学意义，但仍提示CMBs可能在AD的发病机制中起到重要作用，且CMBs数量与MMSE得分呈负相关。另多项研究[26-27,30]发现，携带ApoE ε2和ApoE ε4基因个体更易发生CMBs，且相关的CMBs出现在脑叶。在AD患者中，CMBs的分布主要集中在脑叶，而定位于脑叶的CMBs主要病因是Aβ沉积引起的CAA，这在一定程度上再次说明ApoE基因型导致的CMB可能与Aβ相关。另一项研究[31]显示，ApoE ε4携带者调整Aβ负荷后，与脑叶微出血相关性减弱，再次提示ApoEε4与CMB关系可能是Aβ介导的。研究[32]显示，CMBs导致认知损害主要表现在执行功能方面，同时CMBs可导致注意、精神运动速度、总体认知功能受损[33]。Poels等[34]对3979人的非痴呆人群进行大样本研究发现，CMBs特别是位于脑叶部位的CMBs对除记忆以外的所有认知域都有影响。而van Norden等[35]对500例伴CSVD非痴呆老年患者进行研究发现，深部CMBs与总体认知功能、精神运动速度、注意相关，脑叶CMBs与总体认知、记忆和执行功能相关，且独立于白质高信号和腔隙性脑梗死。然而，也有研究并未观察到CMBs对AD患者认知下降的影响[36]。

CMBs在AD患者中出现的比例较高，目前对CMBs和AD的研究很多，也取得了一定的成果，但是仍有很多问题需要进一步去研究。CMBs对认知障碍起到一定影响，且位置与数量的不同，可能会有不同的发病机制和临床表现。深入研究AD患者CMBs的产生机制，以及ApoE基因在其中的作用，有助于理解三者的关系，最终为临床治疗AD提供更好的决策。

2.2 脑白质损害与AD 脑白质损害是一种弥漫性脑缺血导致的神经传导纤维脱髓鞘疾病，影像学上表现为MRI T2加权序列高信号影，故又称脑白质高信号(WMH)。随着影像学技术的发展，WMH的检出率越来越高，其在正常老年人和认知下降的患者中有着很高的发生率。AD作为最常见的痴呆类型，其与WMH的关系更是受到很多学者的关注，与之相关的研究也有很多不一致的结果。同样，作为CSVD的可能危险因素之一，ApoE ε4基因在其中也可能有着重要的作用。

通过大样本人群临床观察[37-38]发现，大WMH体积人群比无或较少WMH体积非痴呆、非卒中人群有更明显的认知损害，主要表现在视空间、记忆、计划、注意、精神运动速度及学习新技能方面，而言语记忆无明显差异，且有WMH的老年人更易进展为MCI或者AD。研究[39]发现，室周后部及胼胝体后部区域的WMH与认知下降有密切联系。Brickman等[40-42]的研究发现顶叶WMH体积与AD发病相关，并认为其对未来AD诊断有一定预测作用。

但WMH对AD的作用机制尚不清楚。相关研究[43-44]显示，WMH与Aβ沉积(CAA)、Tau蛋白、轴突丢失、脱髓鞘、脑低灌注等机制相关。有研究[45]显示，AD患者血浆Aβ40聚集与WMH体积相关。Aβ沉积在白质微血管上，表现为CAA，导致脑白质血管受损，MRI上显示WMH。另一项研究[28]表明，CAA导致的CMBs数量与WMH严重性相关，亦支持Aβ沉积所致的CAA可能为WMH发生机制之一。而 Benedictus等[46]的研究则显示，WMH和AD关系可能通过CSVD而非CAA介导，WMH更多与血管危险因素相关。另外Hertze等[47]2013年一项研究显示，顶叶WMH与Tau蛋白病理相关，不携带ApoE ε4基因个体有更严重的顶叶WMH，WMH与Tau蛋白独立或共同作用导致AD的发生。

脑灌注降低和血流自动调节功能的破坏也可能是导致WMH的原因之一。Brickman等[48]和Holland等[49]对WMH区域脑血流量(CBF)研究发现，白质高信号区域的CBF明显降低，且有心脏原因引起系统性低灌注的个体有更大的WMH体积，提示WMH与脑血流量降低相关。Benedictus等[50]2014年采用磁共振动脉自旋标记灌注成像技术测定CBF发现，AD组比正常组有更低的CBF，AD组WMH体积与CBF降低相关，而正常对照组WMH体积与CBF降低无关。脑血流灌注降低可能导致WMH，而脑血流下降作为一种非变性损害，也可能是AD发病机制之一，目前仍需要更多的纵向研究来阐明其相互关系。

尽管有关ApoE ε4基因与WMH关系的研究众多，但未能得到一致的研究结果。Hong等[51]2010年进行的一项对韩国群体的研究发现，AD患者比皮质下缺血性血管性痴呆和正常人群ApoE ε4基因携带率高，但是ApoE ε4基因在AD+WMH和AD-WMH的个体中无差异，提示尽管ApoE ε4基因是血管危险因素之一，但可能与WMH无关。其他不同的研究[52]也得到了与此一致的结论。然而，Godin等[53]2009年对1779例65岁～80岁非痴呆老年人进行为期4年的随访研究发现，ApoE ε4基因型促进WMH进展。Høgh等[54]2007年的研究也表明，WMH严重程度与ApoE ε4基因正相关。至于ApoE ε4基因对WMH作用机制，Aβ沉积可能起到至关重要的作用[55]。但由于ApoE ε4基因携带者和WMH个体都有脑血流量的下降，血管因素也可能起到一定的作用，值得进一步的研究。

2.3 腔隙性脑梗死(LI)与AD LI是发生在脑深部细小动脉或穿支动脉的小体积梗死，一般直径<15 mm，常发生在深部白质、基底节、内囊、丘脑、脑干等。大部分LI是无症状的，无症状性LI约占52%～77%。大约20%～28%的年龄>65岁的老年人MRI可以发现LI。LI危险因素包括高血压、糖尿病、血脂异常、心脏病等血管危险因素，ApoE ε4基因对LI的作用尚不明确。

LI与认知功能关系的研究主要集中在血管性认知下降方面。且多项研究[56-58]表明，LI与血管性认知下降有着密切的关系。Olichney等[59]认为，AD患者出现梗死等血管性损伤主要由CAA引起，ApoE ε4基因是促进因素。而Zheng等[60]研究认为，CAA与LI关系不大，LI主要原因是小动脉硬化。另一研究[61]显示，ApoE ε4携带者血浆Aβ水平与LI严重程度正相关，非携带者未发现相关关系，ApoE ε4可促进Aβ在血管壁沉积，进而引起血管损伤。究竟是AD病理导致LI的发生，还是一般血管危险因素导致LI而进一步引起认知功能下降，或者二者由其他因素导致，有待后续研究证实。

3 结语

ApoE ε4作为AD的遗传危险因素基本明确，且临床上AD患者影像学检查有相当一部分能发现CSVD，证实CSVD在AD中的作用不可忽视。但ApoE ε4是否促进AD患者CSVD进展，CSVD对AD是否有促进作用及其机制，仍需要更多研究来进一步证实。虽然多数研究[62-63]显示，Aβ沉积及CAA是它们之间联系的桥梁。但也有研究[48]提示，血流动力学改变也可能是其机制之一，特别是伴有WMH表现的AD个体更加明显。未来可以进行大样本研究或者动物实验来探讨ApoE ε4基因及脑血流量改变对合并CSVD的AD患者的作用，为AD相关血管性机制研究提供更广阔的方向。

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430071武汉大学中南医院神经内科

章军建

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1004-1648(2017)04-0306-03

2016-04-17

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