阿尔茨海默病血代谢指标及生物标志物的相关性研究

吴旱淋，吕心怡，汤其强

阿尔茨海默病是导致认知障碍的最常见神经退行性疾病，主要特征是记忆力等认知和执行功能的减退，伴随情感和行为逐步障碍[1]。据报道，AD的发病率达到了全世界的4%，60岁以上的人群中AD的发病率上升到4.02%[2,3]。随着全球人口老龄化加剧，AD成为各界关注的重大问题。但是AD目前的病理生理机制尚未明确[4]，目前影响较广的有β-淀粉样蛋白(Aβ)瀑布理论和tau蛋白学说。近年来也有学者提出神经氧化应激等多种假说，氧化应激假说的生物学基础主要是体内代谢环境的变化；另，AD最常见的遗传危险因子，载脂蛋白E4基因型，与脂质运输和代谢有关[5]，因此，代谢指标水平变化在衰老和认知障碍中的研究意义重大。

为了早期精确识别AD，2018年美国国家衰老研究所和阿尔茨海默病协会(NIAAA)在2011年诊断标准上提出了一个新的研究框架，侧重于用在体生物标记物诊断AD，包括淀粉样蛋白沉积、病理性tau和神经退行性变[AT(N)]，主要用于观察研究[6]。目前国内的研究中，多数是对AD患者进行临床诊断，没有考虑生物标记物在诊断中的作用，诊断的精确性有待考究；在此背景下，本研究结合AD患者脑脊液生物标记物tau蛋白和淀粉样蛋白水平，探讨血液中代谢等指标与认知功能损害的关系，一方面是寻找血代谢指标与疾病发生发展的影响因素；另一方面，人体内的代谢条件可以通过临床干预进行调节，从而预防疾病的发生，延缓疾病的进展，改善患者预后。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象 病例组：收集2018年9月-2020年7月于安徽省立医院神经内科诊断为AD的患者，入组标准为：年龄50～80岁；主诉有认知功能下降，并由其家属或陪同者等知情人证实；符合美国国家衰老研究所和阿尔茨海默病协会(NIAAA-2011)关于AD核心临床标准及2018年研究框架的典型患者[7]。排除标准：排除血管性认知障碍；其他病因导致的认知障碍(如中枢神经系统创伤、头颅外伤、癫痫、意识障碍、恶性肿瘤、感染、代谢性疾病等)；严重精神心理疾病病史如抑郁、焦虑、精神疾病等；严重听力障碍、视力障碍、配合程度差；严重的偏侧忽视，阅读障碍；肢体运动障碍不能完成神经心理测评。对照组：收集同期住院年龄性别无差异患者，无认知功能下降主诉，同时经专业认知测评师评估认知功能正常者。排除标准：排除影响认知功能相关疾病，同AD组。所有受试者均知情同意。

1.2 研究方法

1.2.1 基线资料收集 收集所有受试者详细的病史资料，其中包括性别、年龄、文化程度等一般情况；个人史、神经精神及其他系统疾病史；用药史；脑脊液指标、头部影像学等检查结果排除相关疾病。

1.2.2 神经心理学测试 完善简易精神状态量表(Mini Mental State Examination，MMSE)、蒙特利尔认知评估量表(Montreal Cognitive Assessment Scale,MoCA)、抑郁自评量表(self rating Depression Scale,SDS)、焦虑自评量表(self rating Anxiety Scale,SAS)、痴呆严重程度评分(clinical dementia rating scale,CDR)等评估。

1.2.3 所有受试者均于清晨空腹红色普通采血管采集静脉血，室温静置30 min，2000 g，10 min(水平转子离心)，取上清；使用德国西门子生化分析仪检测肝肾功能、血脂、HCY、叶酸、VitB12等代谢指标。

1.2.4 脑脊液留取、储存及tau蛋白、淀粉样蛋白测定 所有受试者均由有经验的腰穿操作者进行腰椎穿刺检查，穿刺间隙首选L4/5间隙，穿刺不成功者在L3/4间隙进行，确认脑脊液外观清亮后将其留取至PP管，并分别行脑脊液常规、生化、涂片等检查，留取最后一管2 ml拟作为AD标志物检测。腰穿结束后3 h内完成离心(2000 rpm，10 min)，分装至200 μl离心管内，于负80度冰箱冷冻保存；脑脊液Aβ42、40、T-tau和P-tau181均采用INNOTEST试剂盒使用酶联免疫吸附进行检测，检测由一名经验丰富的操作者在不知受试者诊断情况下独立进行，所有标本均通过二次重复检测，按照标准检测步骤分别进行加样、抗体孵育、显色，最后经酶标仪测定吸光值。将测定数据转换后采用非线性四参数曲线方法对脑脊液Aβ42、40、P-tau和P-tau181进行取值。

2 结 果

2.1 临床资料比较 AD组共66例，其中男性27例，平均年龄(62.61±7.46)岁；对照组36例，其中男性18例，平均年龄(60.36±7.48)岁。结果显示两组年龄、性别、高血压、糖尿病、吸烟、饮酒史没有明显差异；两组肝肾功能结果无明显差异；代谢指标中HDL-C、HCY、叶酸、VitB12均存在显著差异；AD组的MMSE、MoCA评分显著高于对照组(P<0.05)(见表1)。

2.2 AD影响因素的多因素回归分析 多因素二元Logistics回归分析显示，矫正混杂因素后，VitB12被发现与AD的发病呈负相关，可能为AD的保护性因素；HDL-C被发现与AD的发病呈正相关，有可能是AD的危险因素(见表2)。

2.3 差异代谢指标与认知损害的相关性分析 HCY、叶酸、VitB12和HDL-C与认知评分之间的相关性分析显示，HCY与HDL-C与MMSE、MOCA评分呈负相关，与CDR评分呈正相关；叶酸和VitB12与MMSE、MOCA评分呈正相关，CDR评分呈负相关(见表3)。

2.4 两组脑脊液经典生物标记物比较及与代谢差异指标相关性分析 发现AD组tau蛋白和Aβ水平与对照组对比，AD组的tau蛋白显著高于对照组，Aβ42显著低于对照组(P<0.05)(见表4)；其次，将两组对比有差异的代谢指标与tau蛋白、Aβ进行Pearson相关性分析，发现HDL-C与患者脑脊液T-tau和P-tau均有明显正相关，维生素B12与Aβ42之间存在明显正相关(P<0.05)(见表5)。

表1 两组临床资料比较

表2 各指标对AD的多因素二元Logistics回归分析

表3 同型半胱氨酸、叶酸、VitB12和HDL-C与认知评分的相关性分析

表4 两组脑脊液经典生物标记物比较

表5 各指标与脑脊液tau、Aβ的相关性分析

3 讨 论

关于阿尔茨海默病患者血液中脂质等代谢指标水平已有较多研究，但部分研究结果存在争议[8]；且部分研究无病理学支持[9]。本研究严格按照2018年NIAAA最新提出的ATN研究框架[6]，纳入的患者均符合AD病理性改变，AD组的脑脊液tau蛋白水平及Aβ42的蛋白水平与认知正常组存在显著差异。旨在探讨AD患者血清中代谢指标与患病及认知损害的关系，并进一步探寻AD患者代谢指标与部分脑脊液病理生理改变间的关系。

同型半胱氨酸是由人体的自然蛋白质甲硫氨酸代谢而来，正常人体Hcy的含量很少。美国一项经典的前瞻性研究表明，高同型半胱氨酸(HHCY)可能是老年性痴呆的一种可变危险因素[10]。后期也有学者证实了高循环总Hcy水平与全因性痴呆的风险增高有关[11]。但是也存在部分研究显示Hcy水平与AD无明显相关[8]。本组AD患者血清HCY水平明显高于对照组，与国内外大多数研究一致。且HCY与患者的认知评分显著正相关，HCY水平越高，认知损害越重。HCY可以通过高活性巯基自动氧化和抑制细胞的抗氧化来诱导氧化应激过程，从而引起脑细胞的氧化应激损伤，导致神经元损伤和血脑屏障(BBB)通透性[12]。既往多数研究认为叶酸和维生素缺乏影响认知功能的机制是通过影响HCY的代谢。本研究发现AD患者的叶酸和VitB12的浓度明显低于正常对照组，且多因素回归分析发现VitB12与AD患病风险呈明显负相关，VitB12可以作为AD的独立保护性因素。且与认知损害评分的相关性分析发现，叶酸和VitB12水平越低，认知损害越重。Shazia等的研究指出VitB12的替代疗法可进一步改善患者认知功能[13]，Yoshitomi等发现叶酸可以通过在HCY诱导的细胞毒性中发挥保护作用[14]，本研究同样证实了叶酸和VitB12水平(尤其是VitB12)与AD的患病风险和疾病严重程度相关。在与脑脊液生物标记物的相关性研究中发现，VitB12越低，Aβ42也越低，说明VitB12可能参与AD患者脑内Aβ斑块沉积，需要进一步动物及细胞实验验证。

本研究还发现AD组的HDL-C明显高于对照组。既往研究表明，血脂异常升高(尤其是LDL-C)，具有血管和神经毒性作用，并与AD的发病机制有关；关于HDL-C与AD的相关性有意义的研究较少[15]，有的研究发现胆固醇水平与AD无关或不成线性相关[16]。在本研究中，血TC、TG、LDL-C、脂蛋白a在AD组和正常对照组无明显差异，HDL-C水平明显高于对照组，明显增加了AD的患病风险；与认知评分的相关性分析提示，高HDL-C与认知损害程度相关，加重了AD进展。虽然HDL-C被证实是血管的保护因素，但也有研究者发现低胆固醇水平有可能损伤血管[17]，同时，胆固醇是正常神经元功能必需的，低胆固醇水平可能导致相关脑区神经元损害并出现认知障碍[18]，而HDL-C在胆固醇代谢中起搬运和促进代谢的作用。进一步与脑脊液病理标记物相关性分析发现，HDL-C与脑脊液P-tau蛋白正相关，提示胆固醇代谢可能通过参与调解氧化应激等机制参与了AD患者脑内tau蛋白的异常磷酸化过程，从而影响认知，后期应进一步扩大样本量及完善基础实验验证。

综合以上，本研究初步发现，AD患者具有较高的HCY和HDL-C水平，且HCY及HDL-C水平越高，认知损害越重；AD患者的叶酸和维生素B12水平较低，且低水平的叶酸和维生素B12同样加重患者的认知损害，维生素B12缺乏可能是AD发生发展的的独立危险因素；在临床实践中，可以通过降低同型半胱氨酸水平，补充叶酸和维生素B12，从而促进AD患者预后改善，延缓认知功能减退及预防性减少患病风险。同时本研究发现脂质代谢可能参与了AD的脑内磷酸化tau蛋白的病理发展过程。由于本研究样本量较少，在下一步研究中，我们将进一步扩大样本量，并结合基础实验进一步探讨脂质代谢在阿尔茨海默病发生发展中的作用。