认知正常人群eGFR与AD脑脊液生物标志物关系

李陪,林玫,谭兰

(1 山东第一医科大学(山东省医学科学院),山东 济南 250000； 2 临沂市第三人民医院检验科； 3 青岛市市立医院神经内二科)

人口老龄化预示着痴呆症患病率的上升，阿尔茨海默病(AD)是痴呆症最常见的亚型，约占病例总数的80%[1]。然而，目前尚未发现有效治疗AD的方法。流行病学研究表明，许多危险因素与AD的发展具有相关性，调整风险因素和有益的生活方式可以降低个体晚年痴呆的风险或者延迟AD的发展[2-4]。肾脏和大脑都是终末器官，具有相似的解剖和血流动力学特征，均容易受到血管损伤[5]。有证据表明，肾功能下降是AD的独立危险因素，可以加速认知能力的下降和AD的发展[6-9]。有动物研究表明，肾脏是AD中β淀粉样蛋白(Aβ)和总tau(t-tau)蛋白周围清除的主要器官之一[10-11]。肾脏功能的维持和恢复可能会阻止AD的发展，从而延缓认知功能的下降[12-14]。AD的脑脊液核心生物标志物包括Aβ42、t-tau、磷酸化tau(p-tau)、t-tau/Aβ42和p-tau/Aβ42，其变化能够反映潜在的脑病理损害，这些生物标志物在AD的临床症状发生前几十年就已经发生变化[15-16]，这对于鉴定临床前AD和轻度认知障碍的个体至关重要[17]。因此，本研究系统探讨了认知正常人群肾小球滤过率(eGFR)和AD脑脊液生物标志物之间的关联，以期为研究eGFR对临床前AD病理变化的影响提供新的线索。

1 对象与方法

1.1 研究对象

研究对象均来自中国AD生物标志物和生活方式(CABLE)研究。CABLE研究是正在进行的大规模队列研究，主要研究中国汉族人群AD的危险因素和生物标志物，其参与者相关信息均在青岛市市立医院住院期间采集。该研究所有参与者均接受了临床和神经心理学评估、生化检测(包括血清肌酐和脑脊液生物标志物测定)，还通过全面的问卷调查和电子病历系统收集了人口统计学信息，以及AD相关的危险因素和个人病史(高血压、糖尿病、冠心病、关节炎、泌尿系疾病等)。其中神经心理学评估主要包括简易智力状态检查量表(MMSE)和蒙特利尔认知评估量表(MoCA)测试。根据MMSE正常值标准，同时参考MoCA视空间、执行能力、抽象思维能力及命名等较复杂综合性指标评定参与者认知水平，本研究纳入的人群均认知正常。CABLE研究遵循赫尔辛基宣言，该研究方案已得到青岛市市立医院伦理委员会的批准。所有登记的参与者或其护理人员均签署了知情同意书。

1.2 eGFR评估

根据青岛市市立医院中心实验室测得的血清肌酐水平，使用CKD-EPI公式计算eGFR[18]。根据肾脏疾病结果质量倡议(K-DOQI)指南标准[19]，依据eGFR水平将研究人群的肾功能分为两个阶段：第1阶段(eGFR≥90 mL/(min·1.73 m2)，肾功能正常)，第2阶段(eGFR<90 mL/(min·1.73 m2)，肾功能异常)。

1.3 AD脑脊液生物标志物的测定

通过腰穿检查获得脑脊液，室温下将脑脊液样本以2 000 r/min离心10 min。分离脑脊液后，应用酶联免疫吸附测定试剂盒(Fujirebio，Ghent，Belgium)在酶标仪(Thermo ScientificTMMultiskan-TMMK3)上测定Aβ42、t-tau和p-tau水平。

1.4 载脂蛋白E(APOE)基因分型

本研究血液样本均使用QIAamp®DNA Blood Mini Kit(250)提取DNA。使用限制性片段长度多态性(RFLP)技术对rs7412和rs429358两个基因位点进行基因分型，将参与者分为APOEε4携带者和非携带者。

1.5 统计学分析

使用R软件(版本3.5.1)进行统计分析。为确定eGFR与AD脑脊液生物标志物之间的关联，以脑脊液生物标志物为因变量，eGFR为自变量，进行多元线性回归分析，并针对年龄、性别、受教育程度、APOEε4携带状态、MMSE评分、是否吸烟、是否患有高血压和糖尿病等进行了校正。不同肾功能组间分类变量的比较采用卡方检验，连续变量(非正态分布，以中位数(M)和四分位数间距(IQR)表示)的比较采用Mann-WhitneyU检验。以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结 果

2.1 参与者的人口学特征

纳入人群男性占59.3%，平均年龄为62.12岁。与肾功能正常组比较，肾功能异常组的脑脊液t-tau(Z=-3.156，P<0.01)、p-tau(Z=-2.255，P<0.05)、t-tau/Aβ42(Z=-3.442，P<0.01)和p-tau/Aβ42(Z=-2.221，P<0.05)明显增高，并且参与者年龄较大(Z=-12.516，P<0.01)，MMSE评分较低(Z=-3.769，P<0.01)。见表1。

2.2 总参与者中eGFR与AD脑脊液生物标志物的相关性

在总参与者(n=661)及老年参与者中(≥65岁，n=285)中，未显示eGFR与AD脑脊液生物标志物之间的相关性。而在中年人群(<65岁，n=376)中，eGFR与t-tau(β=-0.101，P<0.01)、p-tau (β=-0.200，P<0.01)、t-tau/Aβ42(β=-1.219，P<0.01)和p-tau/Aβ42 (β=-0.382，P<0.05)等脑脊液 tau相关病理生物标志物存在显著负相关性。见图1。

2.3 eGFR与脑脊液tau相关标志物相关性的肾功能和性别亚组分析

在中年肾功能正常亚组(n=306)中，eGFR与脑脊液t-tau(β=-0.144，P<0.01)、p-tau(β=-0.033，P<0.01)存在负相关性；在中年肾功能异常亚组(n=70)中则未显示eGFR与AD脑脊液生物标志物的相关性。在中年男性亚组(n=213)中，eGFR仅与脑脊液 p-tau存在显著负相关性(β=-0.019，P<0.05)；在中年女性亚组(n=163)中，eGFR与脑脊液t-tau (β=-0.096，P<0.05)、t-tau/Aβ42 (β=-1.907，P<0.01)和p-tau/Aβ42 (β=-0.591，P<0.05)存在负相关性。在老年人群中，未显示eGFR与AD脑脊液生物标志物之间存在相关性。

表1 CABLE研究的参与者特征

图1 中年人群eGFR与AD脑脊液生物标志物的相关性

3 讨 论

本研究首次在认知正常的人群中探讨eGFR和AD脑脊液生物标志物之间的关系，研究结果表明，eGFR作为能够反映肾功能的指标，与中年人群AD脑脊液tau相关生物标志物(t-tau、p-tau、tau/Aβ42和p-tau/Aβ42)存在负相关性。本研究结果不仅证实了eGFR与AD病理性生物标志物之间的相关性，而且也表明eGFR的改善和恢复可能对AD病理改变具有保护作用，这对干预早期AD病理改变可能具有重要的临床意义。

既往有研究表明，eGFR的下降可能会加速认知功能下降及增加痴呆风险，慢性肾脏病病人认知障碍的程度与慢性肾脏病和肾衰竭的进展密切相关[6,20-23]。而且，在没有痴呆症的成年人中认知功能下降的发生和进展与肾功能呈负相关性[8,21-22]。有纵向研究表明，轻度认知功能障碍病人肾功能与海马萎缩率呈负相关[24]。此外，成功进行肾脏移植后，慢性肾脏病病人的认知功能得到改善[13-14,25]。越来越多的证据表明，eGFR的降低与痴呆的风险增加有关，改善和维持肾功能对AD的发展具有保护作用[8,23]。本研究结果也表明，eGFR与认知功能之间存在关联。

目前尚不清楚eGFR影响AD的具体机制。然而，研究表明AD病理生理学与肾功能之间存在一定程度的关联。有研究证实，t-tau可以从大脑转运到外周血，并在周围器官(肾脏、肝脏)中清除[26]。有研究提出，提高周围tau清除率可以减轻大脑中病理性tau蛋白的积累和神经变性，这可能是治疗神经退行性疾病(AD、帕金森病、亨廷顿病等)的潜在方法[27]。另一方面，肾功能受损可能会加速AD病理过程。eGFR<60 mL/(min·1.73 m2)持续3个月或更长时间被定义为慢性肾脏病。慢性肾脏病可导致高同型半胱氨酸血症和氧化应激[20,24]，而血清高同型半胱氨酸通过内皮细胞功能障碍和小血管氧化作用参与AD的发病[23]，氧化应激则可以增加Aβ的产生并介导其神经毒性[28]。通过介导这些因素，肾功能损害可能导致AD的风险增加。

本文结果显示，在中年人群中eGFR与AD tau相关病理生物标志物之间存在显著相关性。这与一项具有里程碑意义的研究结果一致，该研究表明年轻人(20～59岁)中度慢性肾脏病可能促进AD的发展[29]。另外一项针对冠心病女性的研究(心脏雌激素/孕激素替代研究)结果显示，eGFR<30 mL/(min·1.73 m2)者发生认知障碍的概率是eGFR≥60 mL/(min·1.73 m2)者的5倍[30]。而在中年男性亚组中，本研究仅发现p-tau与eGFR存在相关性。因此我们认为，低水平eGFR的女性可能有更高的AD病理性蛋白积累的风险，对于罹患AD风险高的女性来说，改善eGFR可能带来更大获益。然而在老年人群中未显示eGFR和AD脑脊液生物标记物之间存在相关性，分析可能是由于研究人群的结构差异所致。首先是认知水平的差异：本研究使用关于AD研究诊断指南的AD生物标志物分类系统(NIA-AA)，明确研究对象为处于AD临床前阶段认知正常的病人，而先前研究的研究人群具有较明显的认知障碍，包括轻度认知障碍和AD[30]。其次是肾功能不全的严重程度不同：本研究中肾功能不全病人主要为轻度和中度异常，而先前研究中肾功能不全主要为中度异常(eGFR<60 mL/(min·1.73 m2))。

总之，本研究结果表明，较高水平的eGFR可以减轻认知正常人群AD相关tau蛋白病理蓄积的不良影响，65岁以下和女性人群可能从这种改变中受益更为明显。提高肾脏的肌酐清除率可能会改善病理性tau蛋白的代谢异常。在未来前瞻性研究中扩大样本量有助于更加深入地探究eGFR对AD生物学标志物变化的影响。