核心生物标志物用于阿尔兹海默病诊断的研究进展

王思翔，曾红梅

(南昌大学第二附属医院神经内科，南昌 330006)

1906年医生Alois Alzheimer第一次对该病例进行报道，并以阿尔茨海默病(AD)命名该病。2016年国际研究阿尔兹海默病组织统计：全球痴呆人数达到4700万人，到本世纪中叶随着人口老龄化，痴呆人数将达到1.31亿[1]。中国作为人口大国，已步入老龄化社会，到2050年，年龄超60岁的人数可由2015年的2亿发展到4.9亿人，痴呆的人数，到2030年估计由2015年的950万人发展到1600万人[1]。将对社会、家庭照料者带来沉重的负担。

痴呆的类型大体分神经退行性及继发因素两大类，其中常见的AD占60%～80%，其次是血管性痴呆占10%[1]。随着对AD研究的深入，其诊断标准也随之改进。美国老龄化研究所-阿尔茨海默病协会(NIA-AA)相继于1984、2007、2011年提出AD的修订诊断标准[2-3]。国际工作组(IWG)于2007、2010、2014年提出新改进的AD诊断指南[4]。这两个组织在最新的AD诊断指南中提出，引入核心生物标志物的概念对AD进行分期、分型[3-4]。即IWG利用核心生物标志物将AD分为临床前期AD、典型AD、非典型AD、混合性AD。而NIA-AA将AD分为3期：无症状期(临床前期AD)、痴呆前期(AD源性的轻度认知功能障碍MCI)、痴呆期(AD来源)，在后两期的分型中根据生物标志物信息再将其分型为：很可能、可能、不太可能(MCI、痴呆期)[3-4]。本文就目前体液中AD的核心生物标志物进行系统论述。

1 淀粉样蛋白代谢核心生物标志物

1.1 脑脊液(CSF)Aβ淀粉样蛋白

淀粉样前体蛋白(APP)通过α、β、γ分泌酶裂解生成含碳端的降解产物即多种淀粉样蛋白异构体(Aβ)，一般由36～43种氨基酸组成。最常见的形式是Aβ40和Aβ42。Aβ40是最常见的一种形式。而Aβ42神经毒性更大，占Aβ的10%[5]。其他可溶性的Aβ蛋白亚型在动物模型中发现与神经毒性有关，包括Aβ25-35和Aβ31-35，Aβ源性扩散配体(ADDLs)，Aβ二聚体和Aβ寡聚体[6]。在CSF中发现的其他20种生成的Aβ裂解肽形式，这显示出一种新的APP酶解生成途径[7-8]。

早期的Aβ42淀粉样蛋白研究中，STROZYK等[9]通过对AD死后尸检证实CSF Aβ42水平降低可反映脑内神经炎性斑块的形成。后续研究[10-11]通过淀粉样蛋白PET示踪剂发现脑内的滞留和CSF Aβ1-42有关，表现为CSF中CSF Aβ42越低，淀粉样蛋白脑内滞留越多。在OLSSON等[12]的一篇系统分析CSF Aβ42的研究中，纳入了142组AD队列研究组和134组正常对照组(NC)，共9949名AD患者和6841名正常对照组，得到2组人群CSF Aβ42比值比0.56(95%CI0.55～0.58，P<0.000 1)，提示CSF Aβ42比值存在明显差异，可作为临床指南推荐的核心标志物之一。

CSF Aβ40是续Aβ42之后研究淀粉样蛋白代谢的生物标志物。在OLSSON等[12]的meta分析显示，AD研究组与NC组的CSF Aβ40未见差异，其他研究组相较于CSF Aβ42，CSF Aβ40水平并不能预测AD的进展[13]。还有许多研究者[14-15]对其他CSF Aβ亚型(Aβ37、Aβ38、Aβ39)的研究中发现，在鉴别AD和其他神经退行性疾病如帕金森病痴呆、路易体痴呆、克雅病(PDD)有优势，但其特异性(SP)需要进一步验证。

在APP代谢过程中，APP的氨基端域被裂解生成含有α、β端前体淀粉样蛋白(sAPPα及sAPPβ)释放到CSF中。在散发性的AD和MCI中，发现sAPPα及sAPPβ的CSF水平保持不变或略微增加[16-17]。有系统分析[12]显示，AD人群和NC组的CSF sAPPα、sAPPβ比较差异无统计学意义。

1.2 血浆Aβ淀粉样蛋白生物标志物

CSF是研究AD生物标志物的理想样本来源，而血浆中Aβ也被最早用于AD的研究。血浆Aβ生成有两个途径：外围组织及CSF通过BBB循环到血液中[18]。一项来自AD神经成像计划(ADNI)，对血浆Aβ42与淀粉样蛋白标记PET成像(11C-PIB-PET)和CSF Aβ42相关性进行研究，结果发现血浆Aβ与淀粉样沉积的病理过程标志物及脑白质病变(MRI白质高密度)未见相关性[10，19-21]。但在有些研究中出现相左的结果，如唐氏综合征(DS)，即早发性遗传家族AD患者血浆中早期会出现Aβ水平升高[22]；HAMLETT等[23]发现与年龄相仿的对照组相比，DS患者中血浆Aβ42和磷酸化tau蛋白(p-tau)显著升高，未发现有明显的性别差异。同样类似的研究[23-24]也显示，早发遗传家族性AD患者血浆Aβ水平与认知能力下降密切相关。即使没有表现有痴呆的DS个体中，也同样出现上述的改变。

2 tau蛋白核心生物标志物

2.1 CSF中tau蛋白

CSF中tau蛋白生物标志物，纳入了2014年国际工作组的诊断标准中[2]。tau蛋白由352～441个氨基酸组成，有6个亚型。这些氨基酸的长度受到各种转录后修饰的影响[25]。在其中最长的tau亚型存在79个丝氨酸和苏氨酸磷酸化位点，其中25个被鉴定为异常磷酸化位点。tau蛋白的磷酸化状态是激酶和磷酸酶活性平衡的最终结果[26]。总-tau(t-tau)高反映了神经元和轴突的退化和损伤程度[27-28]。p-tau的高水平提示神经纤维缠结的形成[29]，该病理发现也被尸检证实[30]。一篇有关CSF t-tau、CSF p-tau的荟萃分析[12]显示，CSF t-tau(2.54 95%CI2.44～2.64,P<0.000 1)，CSF p-tau(1.88,1.79～1.97,P<0.000 1)，提示CSF t-tau、CSF p-tau，AD组与控制NC对照组差异大，可用于临床区分AD与正常对照组。同样通过欧洲瑞典痴呆数据库(SveDem)，对临床诊断确诊AD患者数据发现,得到简易智能精神状态检查量表(MMSE)得分越低，即认知功能越差，呈现CSF Aβ42越低，CSF t-tau、p-tau呈现高水平[31]。

要明确指出的是t-tau显示的是一种脑内神经轴突损伤，除AD疾病外，在多发性硬化症、脑卒中和CJD等疾病也可见到相关性表达[32-33]。而在CJD或急性脑卒中患者中未观察到CSF t-tau和p-tau两者之间存在相关性，仅仅出现CSF t-tau的升高，p-tau则轻度升高或正常[34]。FAGAN等[35]将CSF Aβ42、p-tau用于明确诊断AD的SP、敏感性(SE)，结果示Aβ42的SE为83%、SP为70%，t-tau的SE为82%，SP为67%，p-tau的SE为83%，SP为49%。

2.2 血浆中tau蛋白

一项荟萃分析[12]提出，血浆中t-tau蛋白结合6组AD和5组对照组队列人群，结果示(1.95,95%CI1.12～3.38,P=0.02)，表明AD组相较NC对照组，在AD人群血浆t-tau蛋白升高明显，可用于诊断、区分这2组人群。梅奥诊所[36-37]两项关于血浆t-tau水平与认知的纵向研究发现，认知正常(NC)参与者，若持续高的t-tau蛋白水平，可增加进展为轻度认知功能障碍(MCI)风险。而MCI者的血浆t-tau高与进展痴呆风险没有显著相关(其他类型痴呆或AD)，血浆t-tau越高与记忆表现越差。血浆和CSF t-tau之间未见明显的相关性。

3 核心生物标志物的联合应用

联合使用生物标志物能更好地用于AD的诊断。有研究[38]显示，CSF Aβ42/40 ROC曲线下面积(0.974)比单用Aβ42 ROC曲线面积(0.827)大(P<0.000 1)。在临床单用Aβ42的SE为69.3%，SP为88.9%，而联合CSF Aβ42/40比值SE为93.3%，SP为100%，其SE、SP明显提高。FAGAN等[35-36]发现tau/Aβ42和p-tau/Aβ42比值的改变用于临床前期AD诊断。在LISTA等[39]的研究中，通过CSF Aβ42联合神经成像生物标志物对AD进行检测和诊断，他们认为利用神经影像可直接提供脑病理生理学的结构功能代谢，用于预防和药理干预试验，能提供预测和监测进展为潜在AD疾病的可能。随着新型生物标志物发现，应用代谢组学、蛋白组学检测技术的发展，未来联合应用生物标记物的研究将越来越多[24,40-41]。

4 展望

虽然，对AD的CSF及血液中研究核心生物标志物取得蛮多研究进展，从AD的病理机制Aβ淀粉样蛋白沉积、神经纤维缠结入手，在许多不同独立对照研究中被验证及meta分析评估其诊断性能。目前，需要对核心生物标志物进行临床上实用性的推广，并通过对核心生物标志物划出界限值用于AD的进展程度分级，将得到验证、公认的临床标准用于未来继续研究[37-38,42-43]。而国内外各研究小组也需要利用高通量技术领域的方法创新，如测序、微阵列和蛋白质/多肽的质谱分析等，在体液、细胞、组织和器官中对基因、信使RNA(mRNA)、蛋白质和代谢物产物(与疾病状态相关的蛋白质和代谢产物)发现新的、潜在的生物标记物，明确AD进展的潜在机制，探寻新的治疗AD的途径[44-46]。