阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征相关生物标志物的研究进展

陈炳利，李颖慧，何欣，吴碧华

(川北医学院附属医院老年科，四川 南充 637000)

阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征(obstructive sleep apnea hypopnea syndrome，OSAHS)是指睡眠时上呼吸道部分或完全塌陷反复发作引起呼吸暂停和低通气，进而导致低氧血症、高碳酸血症、胸腔内压力波动频繁发生以及睡眠结构紊乱、交感神经活动增加等，长期可导致高血压、冠心病、脑血管病、认知功能障碍、糖尿病等多器官功能障碍[1]。流行病学研究显示，在男性中OSAHS的患病率为2%～4%，在女性中OSAHS的患病率为1%～2%，年龄≥65岁人群OSAHS的发病率为20%～40%[2]。因此，OSAHS已成为一个日益严重的健康问题[3]。与OSAHS有关的睡眠结构障碍、低氧血症、炎症细胞因子以及代谢紊乱等均可导致认知损害[2]。轻度认知障碍是认知衰退的表现，随着时间的推移可演变为痴呆，而阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是最常见的痴呆类型。OSAHS是痴呆症的危险因素。越来越多的研究显示，OSAHS可增加轻度认知障碍和AD的发生风险[4-7]。研究表明，OSAHS与认知障碍之间可能具有共同的潜在机制，包括神经病理学、代谢紊乱、炎症、氧化应激等[8-9]。但目前OSAHS伴认知障碍的相关生物标志物尚不明确。现就OSAHS相关生物标志物的研究进展予以综述。

1 神经病理学相关生物标志物

1.1β淀粉样蛋白(amyloid-β，Aβ) 认知障碍和AD中特征性的神经病理性病变是由Aβ形成的老年斑，老年斑位于神经元和神经原纤维外。Aβ被认为是有害的病原体(根据淀粉样蛋白级联假说)，可引发突触炎症、胶质细胞(包括小胶质细胞和星形细胞)活化相关的炎症反应、神经离子失调、氧化损伤以及tau蛋白过度磷酸化等，最终导致神经元死亡[5]。一项荟萃分析显示，临床前AD患者血液中Aβ42水平较高[8]。Bulbarelli等[10]发现，氧和葡萄糖剥夺对大脑内皮细胞有直接影响，可导致上调的Aβ42在内皮细胞内沉积。OSAHS的主要特征是慢性间歇性缺氧，缺氧可促进Aβ产生[5]，诱导神经炎斑块形成和神经原纤维缠结数量增多[4]。Daulatzai[5]发现，缺氧可诱导缺氧诱导因子1α表达，而缺氧诱导因子1α可增强b位点淀粉样前体蛋白裂解酶1启动子的活性，导致淀粉样前体蛋白裂解，使Aβ产生增加。Innes等[11]认为，OSAHS相关的代谢功能障碍与血管因素(如低氧血症和低灌注)的分子机制共同作用促进AD病理学发展。另有研究显示，与正常人相比，中年OSAHS受试者血液中的Aβ40和Aβ42水平均显著升高[8]。因此，血液中的Aβ可作为神经病理学中有价值的生物标志物。

1.2tau蛋白 在神经原纤维变性病理学中，过度磷酸化的tau蛋白在神经元中积聚，作为神经原纤维缠结中的成对螺旋丝，tau蛋白可诱导异常细胞代谢，并导致神经元死亡[12]。缺氧通过胞外信号调节激酶通路促进tau蛋白过度磷酸化，使神经元变性，进而驱动AD的发生[5]。缺氧在OSAHS神经认知缺陷的发展中具有重要作用。研究发现，与轻度OSAHS和正常人相比，中度-重度OSAHS患者血液中的总tau蛋白水平升高[13]。另一项为期3年的随访研究发现，从认知正常到轻度认知功能障碍的进展过程中，患者血液中tau蛋白水平逐渐升高，但从轻度认知障碍到痴呆的进展过程中未观察到相同现象，可能与随访时间较短、观察到的痴呆病例数较少有关[8]。因此，未来仍需进行多中心、大样本的研究。

2 代谢反应生物标志物

2.1载脂蛋白(apolipoprotein，Apo) Apo代表脂蛋白的蛋白质部分，可将胆固醇从组织转运至肝脏。大量ApoJ和ApoE存在于Aβ积聚的脑膜、皮质和毛细血管中[14]。其中，ApoJ同时具有神经保护与神经毒性作用[8]。Song等[15]研究发现，与正常人相比，AD和轻度认知障碍受试者的ApoJ水平均升高；此外，较高的ApoJ水平还可预测轻度认知障碍和AD受试者认知功能降低的进展。然而，Weinstein等[16]发现，ApoJ水平与认知功能降低之间呈非线性关系，这一结论支持ApoJ的神经保护作用。ApoE具有神经保护功能，可清除Aβ，促进神经元与神经胶质间代谢物的交换，阻止胆固醇的运输，减少动脉粥样硬化；AD患者ApoE水平较低，且与痴呆发生风险增加相关[8]。然而，Koch和Jensen[17]研究显示，AD患者ApoE水平并未发生改变。一项横断面研究发现，ApoJ水平与OSAHS患者的认知表现存在关联，OSAHS患者ApoJ水平升高,且记忆力更差[18]。Baril等[8]研究发现，中年OSAHS患者血清APOE水平也略有升高。因此，Apo可作为OSAHS伴认知功能障碍的可能标志物，但仍需进一步研究。

2.2瘦素 瘦素是一种由脂肪组织分泌的蛋白质类激素，可以改善大脑功能[19]。瘦素通过抑制细胞外Aβ形成和积累，改善神经毒性和血管损伤，这是慢性间歇性缺氧诱导的神经元损伤早期的发病机制；另外，瘦素可通过血脑屏障主动运输，并在下丘脑调节摄食行为和能量消耗方面起作用[18]。同时，瘦素还具有与急性期反应物(如C反应蛋白)类似的促炎作用，并可上调炎症细胞因子(如白细胞介素-6)的分泌[20]。有研究发现，与非OSAHS组患者相比，OSAHS组患者的瘦素表达水平升高，因此推测OSAHS诱导的高瘦素血症和炎症可能影响瘦素跨血脑屏障的传递以及中枢瘦素信号转导，导致瘦素抵抗[21]。由于瘦素可导致肥胖个体认知能力降低，故OSAHS中过量的瘦素可能不再发挥保护作用，反而会增加认知障碍的风险[18]。然而，有研究发现，痴呆患者、轻度认知障碍患者以及健康老年人的瘦素水平比较差异无统计学意义[20]。

3 氧化应激及炎症反应相关生物标志物

3.1同型半胱氨酸 同型半胱氨酸为一种含硫氨基酸，同型半胱氨酸代谢需要B族维生素参与，叶酸、维生素B6及维生素B12缺乏可导致高同型半胱氨酸血症。由于维生素B12、叶酸缺乏可诱导动脉粥样硬化和神经认知衰退，高同型半胱氨酸血症患者会出现认知能力降低[22]。同型半胱氨酸是N-甲基-D-天冬氨酸受体(谷氨酸结合位点)激动剂，可介导海马中Schaffer侧支-CA1突触的兴奋；同型半胱氨酸可通过过度刺激N-甲基-D-天冬氨酸受体导致大脑出现神经毒性，因此同型半胱氨酸对海马具有直接的不利影响[23]。另外，高水平的同型半胱氨酸可引起氧化应激反应，增强Aβ毒性，同时增加Aβ的产生和沉积以及tau蛋白磷酸化，进而导致血脑屏障功能障碍、神经元死亡，最终导致AD[8]。一项队列研究表明，血清同型半胱氨酸水平升高与35年后全因痴呆的发生风险相关[24]。氧化应激可能是OSAHS与神经变性相关的重要机制，且严重OSAHS的同型半胱氨酸水平更高[8]。因此，同型半胱氨酸可作为氧化应激相关生物标志物。

3.2肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α) TNF-α作为一种主要的炎症细胞因子，可参与免疫反应和胶质细胞活化，通过级联信号通路，导致神经炎症或神经元死亡[25]。在OSAHS中，重复缺氧和复氧可刺激内皮细胞产生过多的活性氧类，促进氧化应激反应，导致血脑屏障通透性增高和神经炎症[9]。血浆蛋白渗漏到动脉壁和血管周围[9]、小动脉壁纤维化，可导致脑小血管疾病进展、白质损伤和腔隙性梗死[26]，进而出现认知障碍。此外，TNF-α还参与氧化应激反应，有研究表明，与正常人相比，OSAHS患者的TNF-α水平较高，且随着OSAHS严重程度的增加而升高[27]。另有研究发现，间歇性缺氧和睡眠破碎可通过调节炎症介质(如白细胞介素和TNF-α)的表达，导致OSAHS患者认知功能障碍[28]。因此，TNF-α可作为OSAHS伴认知障碍的炎症相关生物标志物。

4 影响轴突、突触相关功能的生物标志物

4.1AD相关神经丝蛋白(Alzheimer′s disease-associated neuronal thread protein，AD7c-NTP) AD7c-NTP是一种分子量约为41 000的脑蛋白，存在于神经细胞的长轴突中，与AD的病理变化相关，且在AD患者的大脑中选择性升高[29]。体外研究表明，AD7c-NTP在转染的神经细胞中过度表达可促进神经炎症的发生以及细胞死亡，而神经炎症和细胞死亡与AD的发生相关[30]。Ghanbari等[31]发现，在尿液中检测到的AD7c-NTP免疫反应蛋白与在人脑脊液和脑组织中检测到的蛋白质分子量相同，且两种检测方法诊断AD的准确性相似。当脑组织或脑脊液中的AD7c-NTP水平升高时，AD7c-NTP可通过血脑屏障进入外周血，若病情继续进展，外周血中的AD7c-NTP水平会逐渐升高，当其超过肾小球滤过率时，会进入尿液，导致尿液中的AD7c-NTP水平升高，因此AD7c-NTP与病情的严重程度呈正相关[32]。与脑脊液试验相比，尿检是非侵入性检测方法，且操作简便[29]。研究显示，尿液AD7c-NTP水平在预测AD和轻度认知障碍患者Aβ沉积方面具有较高的灵敏度和特异度[33]。有研究发现，AD中神经退行性早期脑脊液和尿液中的AD7c-NTP水平均升高，且与AD的严重程度呈正相关[29,33]。因此，AD7c-NTP已被提议作为早期识别AD和轻度认知障碍的特异性诊断标志物[33]。朱凤娟等[34]研究发现，OSAHS患者AD7c-NTP水平显著升高，且与OSAHS的严重程度呈正相关，同时AD7c-NTP水平升高还可能与OSAHS患者并发痴呆症的高危状态有关。因此，AD7c-NTP可能成为OSAHS伴认知障碍的生物标志物，但仍需进一步研究。

4.2血浆可溶性信号素4D(plasma soluble semaphorin 4D，sSema4D) 信号素(semaphorin，Sema)属于分泌型膜结合糖蛋白大家族，其特征在于有一个由500个或更少氨基酸组成的保守“Sema”结构域[35]。人Sema4D表达于神经末梢、纤维以及中枢神经系统的少突胶质细胞，表明Sema4D与认知障碍可能存在潜在相关性；Sema4D可作为轴突导向因子，参与γ-氨基丁酸能和谷氨酸能突触的发展[36]。sSema4D由跨膜Sema4D细胞外部分的蛋白水解切割产生，sSema4D不仅是指导未成熟神经系统轴突发育的生物标志物，也是影响成熟神经系统神经活动的指标[37]。有研究发现，OSAHS组患者血浆sSema4D水平显著高于非OSAHS组，且在OSAHS组中，认知障碍患者的血浆sSema4D水平高于非认知障碍患者，调整混杂变量后，sSema4D与OSAHS及认知障碍显著相关，因此血浆sSema4D水平与OSAHS诱导的认知障碍独立相关[35]。然而，目前仍需进一步的研究来阐明这种关联的潜在机制。

5 血源性遗传相关生物标志物

ApoE是一种多态性蛋白，参与脂蛋白的转化与代谢过程，在中枢神经系统中ApoE还可参与胆固醇转运、神经可塑性以及炎症反应。ApoE基因位于染色体19q13.2，可以调节多种生物学功能，ApoE有3种等位基因，即ε2、ε3和ε4[38]。随着年龄的增长，具有等位基因ε4的患者大脑灰质的损伤速度也会逐渐加快，同时默认模式神经网络之间的联系减少、海马萎缩加快、Aβ沉积增加、葡萄糖代谢降低、大脑微出血数量增加，因此ApoEε4可导致AD发病风险显著升高[39]。另有研究表明，具有认知障碍的OSAHS患者ApoEε4的携带率显著升高，表明OSAHS伴认知障碍可能与遗传有关[6]。由于长期慢性间歇性缺氧OSAHS患者可能会出现认知障碍，但并非所有OSAHS患者均会出现认知功能损害，即使在相同严重程度的OSAHS患者中，因个体差异导致的认知功能损害程度也有所不同[40]。因此，遗传因素可能参与OSAHS伴认知障碍的发生。未来可通过基因多态性等研究进一步明确其具体机制。

6 激素相关生物标志物

生长激素轴由生长激素释放激素(growth hormone-releasing hormone，GHRH)和生长激素组成[41-43]。GHRH是由下丘脑分泌的神经肽，通过与GHRH受体结合调节垂体前叶中生长激素的合成和分泌。GHRH对睡眠、记忆、情绪调节以及认知功能均有重要影响[43]。生长激素也参与调节记忆和认知功能[41-42]。研究发现，严重OSAHS患者的认知功能和血清生长激素水平均降低，且血清GHRH水平和生长激素水平均与严重OSAHS患者认知功能障碍的发生呈负相关，表明血清生长激素和GHRH可能在OSAHS患者的认知功能中起保护作用[44]。此外，生长激素对认知功能的保护作用可能与脑源性神经营养因子及突触素水平升高有关[45]。神经营养因子可通过诱导脑胆碱能系统乙酰胆碱的释放来增强学习和记忆能力，或通过影响突触可塑性、调节突触传播而诱导长期增强，突触素则通过磷酸化和去磷酸化调节神经递质的释放来影响认知[46]。GHRH还可促进海马中促红细胞生成素和胰岛素样生长因子1信使RNA的表达，其中促红细胞生成素可以减轻由间歇性缺氧诱导的氧化应激引起的海马损伤和认知缺陷，而胰岛素样生长因子1则可激活钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ信号通路，促进海马神经再生，改善认知功能[47]。因此，可通过动态监测OSAHS患者血清GHRH和生长激素水平，预测其认知功能。

7 小 结

目前OSAHS已成为重要的公共卫生问题。长期慢性间歇性缺氧和睡眠破碎可能导致认知障碍及痴呆的发生。OSAHS是痴呆症的重要危险因素，及时诊治可减缓或部分逆转认知功能损害的进展。敏感性与特异性高的生物标志物有利于早期筛查出OSAHS伴认知障碍的患者，从而降低漏诊率和误诊率，同时血液或尿液相关生物标志物采样简单、价格低廉，且易于接受。目前已有许多相关生物标志物用于临床筛查疾病。未来还需进一步加大样本量，探索OSAHS伴认知障碍的特定生物标志物和潜在机制。然而，单个生物标志物检测可能不全面，无法提高诊断的特异性，因此多种生物标志物联合检测具有广阔的应用前景。