嗅覺功能檢測在阿爾茨海默病早期診斷中的研究進展

張鳳曉， 郭春杰， 解 博綜述， 楊 宇審校

AD是老年癡呆最常見的類型，約占所有癡呆患者的 60%～80%[1]， 研究表明每5 y AD發病率將上升一倍[2]。 同時，AD是一個連續的疾病發展過程，2011年Sperling等[3]。 制定的AD診斷標準，正式將AD分為3個連續的階段，即臨床前期、MCI和癡呆期；其病程呈現不可逆性，藥物僅對早期疾病有效，尚無有效治愈或顯著延緩病程進展的治療手段。臨床前期階段患者尚無臨床表現，且無有效公認的神經心理學檢查，對這組人群的識別能力不強。MCI 是達不到癡呆的診斷標準，正常老齡化與AD之間的過度狀態。它并不依賴于年齡和教育水平的緩慢進行的腦認知功能障礙，不影響患者的日常生活，所以被認為是過渡階段。目前主要通過臨床、神經心理量表測試以及影像學檢查進行輔助診斷[4]。 有研究指出[5]，MCI 患者中約10%～15%的患者最終發展為AD，是正常老年人的10倍。

已然公認，AD患者在出現臨床癥狀前的10～15 y,腦內就已經出現神經病理學變化。1974年，Waldton[6]發現老年癡呆患者的嗅覺障礙在疾病早期即可出現，并隨疾病進展而加重。由此嗅覺障礙與AD的聯系得到了醫學界廣泛重視。隨之AD患者的Braak病理分期[7]，Ⅰ和Ⅱ階段的改變主要在內嗅皮質區，支持了之前疾病研究。2020年，Murray等[8]研究也證明， 嗅覺系統中的未折疊蛋白反應的激活可能導致AD的最早期階段變化，嗅覺障礙在AD早期即可存在。隨著近些年的研究，越來越支持嗅覺障礙可能作為AD早期診斷的證據之一。

1 AD嗅覺障礙的神經病理生理

嗅覺沖動由嗅覺感覺神經元經嗅球、嗅束，到初級嗅覺皮質(primary olfactory cortex，POC)、次 級 嗅 覺 皮 層(secondary olfactory cortex,SOC)傳導通路。其中 POC 主要有雙側內嗅皮質、梨狀皮質、杏仁核等。嗅覺通路上任何部位的病理改變均可導致嗅覺功能的損害[9]。 嗅覺障礙的人群患病率為12%～20%，嗅覺減退的患病率為 9.2%～18%[10]。嗅覺的化學感受器會隨著年齡的增長而減弱，導致老年性嗅覺障礙。 65～80歲的老年人中約半數伴有嗅覺障礙，而80歲以上者中可達 62%～80%[11]。

1.1 β-淀粉樣蛋白(β-amyloid，Aβ)AD病理改變有Aβ沉積等，Aβ是淀粉樣前體蛋白(amyloid precursor protein,APP)經β分泌酶和γ分泌酶作用后的底物[12]。內嗅區皮質是AD病理改變最早累及的部位,這些病理改變引起嗅覺通路傳導障礙，從而導致患者嗅覺障礙。此外體外培養研究也[13]發現MCI和AD患者嗅黏膜上皮細胞和實質中均表達Aβ，表明嗅覺系統在AD早期即出現相關病理變化。在APPswe-PSldE9轉基因小鼠中，通過觀察Aβ在嗅覺通路的沉積隨時間變化，而表明Aβ早期即可沉積在嗅覺通路中，并隨時間延長逐漸向中樞發展，導致嗅覺障礙和認知功能減退。Seung Jun Yoo等[14]研究鼻腔分泌物樣本早期篩查AD，發現可溶性Aβ寡聚體的表達特征和AD病理可能與患者認知能力下降密切相關，這可能為早期篩查提供了機會。

1.2 Tau蛋白 AD嗅覺障礙的發生與過度磷酸化的tau蛋白在嗅覺系統中沉積也有關。根據BraakⅡ期，1/3的AD患者的嗅球與嗅束中即有tau蛋白的沉積表明嗅球和嗅束受累可能是AD患者中樞神經系統變性過程中的早期發現。Lafaille-Magnan 等[15]在對癡呆高危因素的老年人研究發現，嗅覺識別障礙與認知下降及腦脊液中總tau和P181-tau/Aβ1-42增加呈正相關，嗅覺功能評價是預測癡呆高危人群發展為AD早期的一種生物學標志[16]。

1.3 載脂蛋白E(Apolipoprotein，APOE) 等位基因ε4是散發性AD最常見的風險基因，也是MCI和AD共同的危險因素。超過50%的AD患者攜帶此基因。 Kowalewsi等[17]研究結果顯示攜帶APOEε4 等位基因與阿爾茨海默病患病風險增加相關，APOEε4 基因陽性組較陰性組更易患MCI， 且APOEε4陽性 MCI患者的嗅覺識別能力較陰性患者顯著降低，APOEε4基因陽性的嗅覺缺失者患AD的危險性比陰性者高5倍，說明APOEε4很可能與嗅覺功能損傷具有一致性,因此，嗅覺障礙和APOEε4兩者結合也可以更準確地預測AD發病。

1.4 乙酰膽堿(Acetylcholine，Ach) 嗅覺系統中，內嗅皮質和嗅球含有大量的Ach、膽堿乙酰轉移酶及其他神經遞質，而這些神經遞質紊亂特別是Ach減少被認為是認知功能障礙的原因之一。研究表明Ach在嗅覺功能中發揮關鍵性作用，而AD患者中Ach有減少或消失，進而導致嗅覺障礙。因此在改善認知障礙的藥物中，膽堿酯酶抑制劑如多奈哌齊，同時還可改善嗅覺功能[18]。

隨著2018年[19]由FDA推薦今后的阿爾茨海默病臨床試驗應用由(美國)國家老年研究所(National Institute of Aging，NIA)和阿爾茨海默病協會(Alzheimer’s association，AA)提出的AD的ATN研究作為診斷標準(簡稱為ATN標準)后，生物標志物診斷AD取得進一步突破.然而AD的生物標志物組合為定性診斷，其沉積程度尚不能區分AD不同階段，同時尚需要行腰椎穿刺有創檢查，在不明確診斷癡呆患者情況下，尚不能廣泛實行。相比之下，嗅覺功能檢測更易操作，簡便，同時可應用于AD早期診斷。

2 嗅覺障礙類型及檢測方法

嗅覺障礙分為嗅覺察覺閾值、識別、辨別等障礙，嗅覺檢測方法[16,18]包括主觀和客觀檢測方法，前者包括賓夕法尼亞大學嗅覺識別試驗(UPSIT)、Sniffin’Sticks嗅覺測試、T&T 嗅覺測試、短暫嗅覺識別實驗(brief smell identification test，B-SIT)、袖珍嗅覺實驗(pocket smell test，PST)等；后者包括嗅覺影像學等檢查。主觀嗅覺檢測是指嗅覺的心理生理檢測，通過受試者對氣味刺激的回答來判斷其嗅覺功能狀態，主要包括：(1)嗅覺察覺閾值：即對氣味的敏感度，受試者聞到氣味時所需要的最低濃度。主要由Sniffin’ Sticks嗅覺察覺閾值測試、T&T 嗅覺測試等檢測。(2)嗅覺識別：是指連續給予受試者遞增濃度的氣味，直到能夠識別氣味名稱。主要由UPSIT、Sniffin’ Sticks、T&T 嗅覺測試中識別檢測、B-SIT、PST等檢測；在AD患者中進行UPSIT時敏感度和特異度均高達80%以上[20]。(3)嗅覺辨別：即區分幾種不同氣味。主要由Sniffin’ Sticks嗅覺辨別測定。研究表明，上述主觀嗅覺檢測方法適用于AD及MCI患者。另外，值得注意的是，嗅覺檢測應該在安靜、通風等良好的環境里進行；被試者的排除標準應包括可能影響檢測嗅覺功能的各種因素，如上呼吸道感染、鼻炎等。

AD患者的嗅覺識別障礙比察覺障礙更顯著。嗅覺察覺能力是一個低級的感知過程，不需要高級認知功能的參與，而嗅覺識別不僅與感知有關，還與高級的認知功能有關。因此，嗅覺識別能力較覺察能力的下降更能反映AD患者疾病進程及認知功能衰退趨勢，提示氣味識別測試可應用于早期診斷評估AD。Matthew[21]等發現，嗅覺辨認測試與正常對照比較，AD患者在疾病早期嗅覺辨認功能即發生變化，且隨著病情的進展而逐漸下降。Yoon[22]等開展了一項納入122例 MCI 患者的隊列研究，平均隨訪時間4.9 y，結果顯示嗅覺功能障礙者較正常者發展為MCI的可能性要高，且更易發展為MCI。研究[23]發現MCI 患者嗅覺識別能力減退明顯，且嗅覺識別能力評分和認知測試結果呈正相關，即認知功能好的人嗅覺識別能力也較好，并認為嗅覺障礙可出現在認知功能障礙之前。在正常老年人隨訪研究中，30%人群在5 y隨訪過程中達到MCI診斷標準，且嗅覺評分低于平均分者達到MCI診斷標準的概率高于均分者兩倍。同時，嗅覺障礙與神經心理認知評估結果相關。在MCI患者中，氣味識別得分與MMSE評分之間無顯著關聯[24]。但氣味識別得分與 MoCA評分在 MCI、AD 患者中均存在顯著的正相關(相關系數r分別是0.16和0.30)[25,26]，因此嗅覺檢測聯合MoCA可提高MCI及AD的診斷準確性。由此可見嗅覺障礙在認知功能障礙的早期即已存在，嗅覺障礙不僅可以預測貌似健康人群的認知功能下降，對于MCI向AD轉化也具有預測價值。

3 嗅覺功能核磁成像

嗅覺功能核磁成像是指患者在進行BOLD-MRI 同時給予嗅覺刺激，興奮嗅覺功能腦實質的神經元，此時與嗅覺相關的腦實質區域的血流量以及氧耗量增加，通過核磁檢測掃描信息來研究腦實質區域神經元活動情況[27]。嗅覺 fMRI為早期發現AD提供了新方法。Wang等[28]應用嗅覺fMRI 觀察43名正常志愿者(22～64歲)的嗅覺相關腦區的激活情況，結果表明AD患者的POC的嗅覺激活體素數 比正常老年對照組明顯減少，AD組POC的BOLD信號強度及激活體素數隨氣味濃度的增加而明顯增強，而正常老年組無此趨勢，說明嗅覺fMRI對AD相關的嗅覺障礙敏感，嗅覺系統的結構和功能成像可為嗅覺功能的變化提供客觀依據。另一項研究也指出[29]，采用嗅覺檢測聯合fMRI海馬體積測量對AD早期診斷的敏感性高達92.3%嗅覺功能檢測與海馬等體積檢查以及認知能力相結合，可以提高預測MCI向AD轉化的準確度。

綜上所述，嗅覺障礙可在AD患者早期出現，可由嗅覺主觀、客觀方法檢測，同時與Aβ、Tau蛋白在嗅覺通路沉積、膽堿能通路損傷相關。因此，嗅覺檢測是早期AD的一項敏感指標，對AD患者早發現、早診斷、早治療意義重大。

4 嗅覺障礙的發展與展望

近些年嗅覺障礙成為AD的研究趨勢，但單獨應用嗅覺測定診斷AD則特異性不高，因為嗅覺障礙在AD與健康老年人中存在重疊現象，也見于其他的中樞神經系統疾病，如帕金森病 (PD)、 額顳葉癡呆及神經系統變性病等。在診斷AD同時，理應結合臨床癥狀、影像學等手段鑒別其他疾病。 嗅覺受損與MCI事件有關，并與從MCI進展到AD有關，很可能是早期發現AD的一個生物標記，為AD早期診斷提供了支持證據。嗅覺功能檢測與AD發展的進一步關系仍需要大量理論實踐研究來證實，以致應用于AD早期診斷標準中，讓患者早期獲益。