载脂蛋白E基因及白质高信号与阿尔茨海默病脑白质完整性的关系

刘晓宇，李 春，王晓洁，王晓放，张怡琳，田 雨，赵莘瑜

1)郑州大学第一附属医院神经内科 郑州 450052 2)郑州人民医院神经内科 郑州 450053

阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)是我国痴呆患者的首要病因，脑白质损伤是AD重要病理改变之一，在AD相关脑区中白质完整性的损伤不依赖于灰质的萎缩[1]，其病理机制尚不明确。载脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)ε4是晚发型AD最主要的遗传风险因素，但其对白质完整性的影响尚未阐明。近年来神经影像数据逐渐应用于AD研究中[2]。有研究[3]表明脑小血管标志物中的白质高信号(white matter hyperintensities,WMH)是AD的核心特征之一，AD致病基因携带者早于预估起病年龄22 a表现出枕叶白质病变。此外，神经丝蛋白轻链(neurofilament light,NFL)是有髓轴突神经元特异性细胞骨架蛋白亚基之一，研究[4]表明血液NFL水平与AD患者神经退行性改变密切相关。目前，AD患者脑白质完整性影响因素相关研究较少，在本研究中我们初步探究ApoE ε4、WMH、血清NFL水平与AD患者脑白质完整性的关系，为AD的预防和治疗提供有价值的线索。

1 对象与方法

1.1 研究对象选取2019年1月至12月于郑州大学第一附属医院神经内科就诊的AD患者38例，临床诊断均符合2011年美国国立老化研究所和AD协会中“可能AD”的诊断标准[5]。排除标准：①Hachinski缺血评分≥4分。②汉密尔顿抑郁量表评分≥8分或汉密尔顿焦虑量表评分>7分。③既往有癫痫发作史、脊髓或颅脑外伤史、中毒史、精神疾病史。④存在乙醇、药物依赖或已经服用影响认知功能的药物。⑤合并可损伤认知功能的系统性疾病。⑥合并其他中枢神经系统疾病。⑦合并周围神经病。⑧存在MRI检查禁忌。⑨不能配合检查。本研究经郑州大学第一附属医院伦理委员会批准，所有入组患者家属签署书面知情同意书。

1.2 临床资料收集及认知功能评估收集38例的年龄、性别以及受教育时间，通过简易智能精神状态检查量表(mini-mental state examination,MMSE)评定患者整体认知功能，通过听觉词语学习测验华山版(auditory verbal learning test-Huashan version,AVLT-H)评定即刻回忆和延时回忆能力。

1.3 脑WMH评分及白质纤维束完整性测定采用德国西门子公司Prisma 3.0T磁共振成像仪器，在标准头部线圈内完成扫描，采集T1WI、T2WI、Flair及DTI序列数据。T1WI等或低信号、T2WI及Flair 图像高信号判定为WMH，通过Fazekas量表对脑室旁和深部白质WMH进行评分，两部位评分相加为总评分(0～6 分)。评分标准如下。①脑室旁白质(紧邻脑室系统)评分：0分，无病变；1分，帽状或铅笔样薄层病变；2分，病变呈光滑的晕圈；3分，不规则的脑室旁高信号，延伸到深部白质。②深部白质(位于皮质下且不与脑室相邻)评分：0分，无病变；1分，点状病变；2分，病变开始融合；3分，病变大面积融合。评分在两名神经影像医师指导下进行。根据脑DTI数据，基于约翰霍普金斯大学人类脑白质纤维束图谱建立20个感兴趣区并提取各向异性分数(FA)值和平均扩散率(MD)值以评估脑白质纤维束完整性，20个感兴趣区为脑内主要的粗大纤维束。

1.4 ApoE基因型及血清NFL水平的测定采集患者清晨空腹外周静脉血4 mL置于乙二胺四乙酸抗凝管中，离心后分装血清和血细胞并于-80 ℃冰箱中保存。血细胞用于ApoE基因型的检测。通过PCR以及Sanger测序法检测rs429358和rs7412位点的单核苷酸多态性以确定ApoE基因型，PCR产物由生工生物工程(上海)股份有限公司进行测序。血清NFL水平的测定严格按照人NFL酶联免疫吸附测定试剂盒[生工生物工程(上海)股份有限公司]说明书进行。

1.5 统计学处理采用SPSS 21.0进行统计学分析。脑白质FA值与认知功能的关系以及血清NFL水平与脑白质FA、MD值的关系采用Pearson或Spearman相关分析。ApoE ε4、WMH对脑白质FA值的影响采用多重线性回归分析。检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 一般情况受试者38例，年龄52～77(64.96±7.13)岁，52.6%(20/38)为女性，受教育时间0～12(5.96±3.01) a，57.9%(22/38)为ApoE ε4携带者，WMH评分中位数(四分位数)为2(1，3)分，MMSE评分为6～24(17.29±6.01)分，AVLT-H即刻回忆评分为0～20(10.61±4.90)分，AVLT-H短延时回忆评分为0～4(2.38±1.76)分，AVLT-H长延时回忆评分中位数(四分位数)为1(0,1)分。血清NFL水平中位数(四分位数)为45.86(42.55,55.18) ng/L。

2.2 脑白质FA值与认知功能的相关性双侧扣带回扣带束、右侧钩束FA值与MMSE评分呈正相关，胼胝体辐射线额部、左侧下纵束、双侧钩束FA值与AVLT-H即刻回忆评分呈正相关，左侧扣带回扣带束、右侧钩束FA值与AVLT-H短延时回忆评分呈正相关，左侧扣带回扣带束、胼胝体辐射线额部FA值与AVLT-H长延时回忆评分呈正相关，见表1。其他纤维束FA值与认知功能无相关性。

表1 AD患者脑白质FA值与认知功能的相关分析结果

2.3 ApoE ε4、WMH评分与脑白质FA值的关系以脑白质FA值为因变量，ApoE ε4、WMH评分为自变量，调整年龄、性别、受教育时间，进行多重线性回归分析，结果显示：ApoE ε4是双侧钩束FA值影响因素(β=-0.005、-0.007，P<0.05)，WMH评分是广泛脑白质FA值影响因素，见表2。进一步对上述线性回归行性别分层分析显示：在AD男性患者中，ApoE ε4对白质纤维束 FA 值无影响；在AD女性患者中，ApoE ε4是左侧扣带回扣带束、左侧海马部扣带束、右侧钩束FA值影响因素，见表3。

表2 AD患者WMH评分与脑白质FA值关系的多重线性回归分析结果

表3 女性AD患者ApoE ε4 与脑白质FA值关系的多重线性回归分析结果

2.4 血清NFL水平与脑白质FA、MD值的关系AD患者血清NFL水平与脑白质FA、MD值相关性分析结果见表4。由表4可知，血清NFL水平与双侧扣带回扣带束及双侧海马部扣带束、双侧上纵束颞部、右侧钩束FA值呈负相关，与双侧扣带回扣带束、左侧海马部扣带束、左侧上纵束颞部、双侧钩束MD值呈正相关。

表4 AD患者血清NFL水平与脑白质FA、MD值的相关性分析结果

3 讨论

在先前研究[6-7]中，ApoE ε4对AD患者白质完整性影响的结果不一致，我们以总体AD患者为研究对象进行回归分析发现ApoE ε4仅与钩束FA值有关，进一步行性别分层分析发现在女性AD患者中ApoE ε4与右侧钩束、左侧扣带回扣带束、左侧海马部扣带束FA值有关，但未在男性AD患者中观察到ApoE ε4与上述纤维束FA值的相关性。有研究[8]发现ApoE基因的外显率呈现出性别依赖性，在相同的ApoE基因型背景下女性的AD发病风险更高。一致的是，在我们的研究中ApoE ε4对认知相关纤维束完整性的负面效应在女性AD患者中更加显著。性别与ApoE基因型间相互作用的机制尚不明确，女性绝经期、激素替代治疗、子宫切除与脑内AD病理水平有关，在解剖学上灰质丢失脑区与富含雌激素受体脑区重叠[9]，循环雌激素水平的下降与大脑生物能量及代谢受损有关[10]。因此，在AD的临床前预防及治疗效果评价研究中需关注性别差异，进一步探究内源性或外源性雌二醇以及女性相关的生活行为模式在AD病理进程中的意义。

脑小血管病是 AD 患者中最常见的共病，在我们的研究中超过一半的AD患者存在WMH，WMH评分是广泛脑白质完整性影响因素。最近发现在记忆障碍(包括AD)患者中，脑小血管病对白质完整性的影响效应超过淀粉样蛋白和Tau 蛋白[11]。WMH反映了血脑屏障功能的受损[12]，在AD进程中血脑屏障损伤既是病理过程的结果，同时又作为病理环节进一步加剧神经损伤进程。有研究[13-14]发现AD患者中枢神经系统周细胞数量显著减少，周细胞是血脑屏障的重要组成部分，在调节内皮细胞间紧密连接、毛细血管管径及血管的修复与再生等过程中发挥重要作用，周细胞丢失与深部白质血脑屏障损伤有关并伴随脑白质脱髓鞘，其为AD预防与治疗提供了线索。

血清NFL水平升高反映了粗径有髓神经纤维轴索的损伤，我们发现在散发型AD患者中血清NFL水平与扣带束、钩束等AD易感脑区纤维束完整性相关。一致的是，有研究[15]发现在常染色体显性遗传 AD 患者中血清NFL水平与广泛脑白质完整性相关，常染色体显性遗传性 AD 患者较相同认知水平的散发型AD患者脑内Tau蛋白沉积的皮质范围更广泛且沉积水平更高，AD易感脑区较其他脑区Tau蛋白病理水平更高[16]，提示脑内Tau蛋白沉积水平越高，血清NFL水平与纤维束完整性的相关性越明显[17]。目前尚无一致研究结果表明Tau蛋白与脑白质损伤关联，但最近研究[18]表明在脑内Tau蛋白沉积背景下，神经轴索对血管危险因素引起的损伤更加易感，Tau蛋白与血管危险因素损伤效应累积可加剧白质损伤进程，积极管理血管危险因素是AD高危人群预防的重要途径。

综上所述，白质完整性损伤是AD重要的病理改变之一，女性、ApoE ε4、白质损伤等因素既独立又相互影响，在时间上有序连贯又重叠。分析AD风险因子间的相互作用有助于进一步探究病理机制并寻找临床可干预的潜在靶点。但本研究样本量偏小，有待进一步扩大样本量验证，为AD的预防与治疗提供线索。