阿爾茨海默病早期診斷的腦脊液和血液生物標志物研究

韋春英，莫穎敏

（廣西壯族自治區人民醫院老年神經內科，廣西 南寧 530021）

阿爾茨海默病（Alzheimer's disease，AD）是老年期最常見的癡呆，是一種原因未明的神經退行性疾病，其主要表現為進行性加重的記憶障礙、認知功能喪失伴日常生活能力下降及精神行為異常。Aβ 聚集形成老年斑，tau 蛋白過度磷酸化導致神經纖維纏結是其特征性病理變化，神經元退化及其突觸功能障礙、膠質細胞活性改變、炎性因子激活、血管內皮功能障礙亦可能參與疾病過程。據報道[1]，估計至2025 年，全球大約每85 個人中出現一個AD 患者。而我國是世界上老年人最多的國家，老年人中AD的發病率呈指數級增長，尤其是＞85 歲的高齡老年人。中晚期AD 患者生活不能自理，需要長期專業陪護，給患者家庭和社會帶來沉重的負擔，是非常突出的社會問題。雖然AD 至今尚沒有根治的特效藥物，但是早診斷、早干預、早治療能在一定程度上緩解病情的進展，因此掌握AD 的臨床特征，尋找特異性的生物標志物，對阿爾茨海默病進行早期診斷尤為重要。本文就阿爾茨海默病腦脊液及血液中的生物標志物Aβ 相關的生物標志物、tau 蛋白、腦脊液神經顆粒蛋白、血神經絲蛋白輕鏈、視錐蛋白1、炎癥反應因子TREM2 作一綜述。

1 Aβ 相關的生物標志物

AD 的主要病理特征之一是腦內淀粉樣斑塊沉積，其主要由神經元產生，是含有36～43 個氨基的多肽，來源于淀粉樣前體蛋白的裂解產物，當淀粉樣前體蛋白的代謝發生異常時，Aβ 生成增多或清除能力下降，均造成其在腦內大量沉積，繼而引起膠質細胞炎性反應、線粒體功能障礙，最終導致細胞凋亡，引發認知障礙、行為異常等一系列臨床表現[2]。人的體液中目前可以檢測到6 種Aβ 亞型，Aβ37～42，其中Aβ42 是形成老年斑的主要成分。傳統的觀點認為可溶性Aβ 無毒，但是一旦聚集形成淀粉樣斑塊則導致中樞神經系統退行性改變。研究證實[3，4]，AD患者腦脊液中Aβ42 減少，Aβ42 水平與腦內淀粉樣斑塊數量之間為負相關。淀粉樣斑塊被認為是Aβ42 減少的潛在基礎。腦脊液Aβ42 與T-tau、Ptau 在AD 的診斷地位已經獲得國際公認，可以用于鑒別非AD 所致癡呆以及預測輕度認知障礙（MCI）疾病進程[5]。與腦脊液相比，血液中的Aβ 更容易獲得，但是血漿Aβ 來源于周圍組織或CSF 中的Aβ通過血腦屏障后到達血液中，故濃度遠低于腦脊液中的濃度，且多項實驗結果有互相矛盾的地方，不能直觀地反映腦內Aβ 的代謝，故目前仍較認可腦脊液中的Aβ42 作為AD 的生物標志物。Aβ40 是Aβ家族中非常重要的一員，是繼Aβ42 之后淀粉樣蛋白代謝研究中的一個熱點，鑒于目前文獻有關腦脊液Aβ40 在AD 病理機制中作用意見相左，現認為腦脊液Aβ42/Aβ40 的比例下降比單純測定腦脊液Aβ42 對AD 老年斑的形成預測更加準確，與PET成像一致性更高。鑒于腦脊液取材受限于腰椎穿刺的有創性，血Aβ40 及Aβ42/Aβ40 的比例也是研究焦點之一[6]，但目前尚未取得突破性進展。

2 tau 蛋白

tau 蛋白是神經元軸索蛋白主要成分，其基因定位于第17 號染色體。正常人體內tau 蛋白的通過保持磷酸化與去磷酸化的平衡來維持微管的穩定，穩定神經元細胞[7]。但AD 患者腦組織磷酸化與去磷酸化的平衡被打破，產生了過多的磷酸化tau 蛋白，在腦組織中形成雙螺旋絲即神經纖維纏結（NFTs)，促使神經元變性。tau 蛋白磷酸化后導致其與微管的親和力下降，微管穩定性下降，同時腦組織內NFTs 不斷增多，進一步引起軸索信號傳遞失靈、神經元細胞退化，從而導致認知障礙的臨床表現。腦脊液tau 蛋白檢測包括總tau 蛋白（T-tau）和磷酸化tau 蛋白（P-tau），其中P-tau 增多可導致腦內NFTs 增多。NFTs 的主要成分為P-tau 及其聚合物，研究表明[8]，AD 及AD 前期患者腦脊液中T-tau、P-tau 均明顯升高，腦脊液中P-tau 不僅提示軸突破壞和神經元變性，其與AD 的病理過程更為密切，因此，AD 患者腦脊液中P-tau 濃度升高比T-tau 升高具有更高的特異性，可以反映AD 患者腦內NFTs 的負荷，在AD 的早期診斷中更具有價值，同時P-tau 也是AD的核心生物標志物。由于磷酸化位點不同，目前文獻報道的P-tau 主要有P-tau181、P-tau231、Ptau199 以及P-tau235 等，在MCI 患者腦脊液中高濃度P-tau 與認知功能下降以及向AD 轉化密切相關，是MCI 向AD 轉化的一個精準生物標志物，可以用于鑒別AD 和非AD 所致的癡呆患者[9，10]。Olsson B 等[11]研究發現，血漿T-tau 與AD 有一定的關聯性，但在MCI 組與對照組間沒有差別；另有縱向研究表明[12]，高血漿T-tau 意味著智能下降更迅速。因此，血漿T-tau 在AD 的診斷價值尚需要更多的研究證實。

3 腦脊液神經顆粒蛋白

神經顆粒蛋白（Ng)是一種表達于皮層和海馬興奮性神經元的樹突蛋白，在突觸可塑性過程具有關鍵作用，并可誘導海馬的長期潛伏（LTP)。研究表明[13，14]，AD 患者腦脊液中Ng 的升高可提示該患者突觸功能紊亂和神經元退行性變。突觸功能障礙亦是已經證實的AD 的病理機制之一，有研究表明[15]，Ng 對AD 的診斷可能具有更高的特異性。目前在其它導致癡呆的神經退行性變疾病如額顳葉癡呆、路易體癡呆中尚未發現其升高，可以用于鑒別診斷AD 和其他類型變性癡呆。

4 血神經絲蛋白輕鏈

神經絲蛋白（NF）是構成神經細胞軸突起骨架作用的中間絲蛋白，其位于神經細胞軸突中，作為骨架成分之一參與軸突的纖維系統組成，其作用是穩定軸突的形態，保持其直徑及維持其穩定的傳導速度，并在神經細胞分化、軸突生長及再生過程中發揮作用。NF 包括神經絲蛋白輕鏈（NfL）、神經絲蛋白中鏈（NfM）、神經絲蛋白重鏈（NfH）、α-互聯蛋白（αinternexin）四種亞結構，其中NfL 雖然分子量最小，但其功能卻最重要，因為它是4 種亞結構蛋白中唯一可以完成功能性纖維自我組裝的神經絲蛋白。神經絲蛋白只表達于神經細胞，在軸索的生長、結構穩定以及電沖動的傳遞中具有非常重要的作用，當軸突損傷時，NfL 釋放到腦脊液，并最終進入血液[16]。有研究提示[17]，血NfL 可能在突觸功能維持中具有重要的作用。目前已經證實AD 及MCI 患者腦脊液NfL 明顯升高，并且升高程度與認知的損害及癡呆患者生存期縮短密切相關[18]。隨著檢驗技術的不斷發展，現認為NfL 在血中濃度與腦脊液中的濃度密切相關，因腦脊液取材受限，因此推薦血NfL 作為AD 的生物學標志物。目前血NfL 的檢測使用Simoa方法，較傳統的ELISA 或電化學發光免疫測定靈敏度極大提高。Weston PSJ 等[19]研究發現，AD 患者血及攜帶AD 相關基因的MCI 患者血NfL 明顯升高，并與認知障礙及腦萎縮密切相關。血NfL 因其簡單、無創、可重復性、價格合理，目前已經被推薦作為AD診斷及病情監測的血液生物標志物，但NfL 檢測開展時間尚短暫，在AD 病程中NfL 變化規律及臨床意義仍有待進一步發現。

5 視錐蛋白1

視錐蛋白1（VILIP-1）是一種在突觸可塑性相關的Ca2+通道蛋白，參與突觸重塑相關信號傳遞，Ca2+穩定狀態的變化，可導致含有VILIP-1 的神經元損壞，從而引起腦脊液中VILIP-1 濃度增加。已經有多項研究表明[20，21]，AD 患者腦脊液VILIP-1 較對照組明顯升高，與T-tau、P-tau 變化同步，故被推薦作為神經退行性變疾病的生物標志物之一。有研究發現[22]，腦脊液VILIP-1 在Aβ42 陽性的AD 及MCI患者比Aβ42 陰性的MCI 患者或正常對照組明顯升高。目前僅有少數研究同步檢測血漿視錐蛋白1，其中有研究提示[23]，AD 患者血漿視錐蛋白1 較正常對照明顯升高，但血漿VILIP-1 在AD 中的診斷價值仍需進一步明確。AD 患者腦內存在蛋白質的異常沉積、神經元損傷及凋亡、膠質細胞增生等病理改變，目前認為NfL 及VILIP-1 均為神經退行性疾病相關標志物，在AD 的診斷及病情評估具有較廣泛前景。

6 炎癥反應因子TREM2

炎癥反應因子TREM2 是目前正在研究的AD相關炎癥反應因子。TREM2 廣泛表達于中樞神經系統小膠質細胞等髓樣細胞的感受器，具有調節髓樣細胞數量、吞噬作用以及介導炎癥反應等功能。研究表明[24]，TREM2 在AD 患者腦內是失調的，早期可能通過吞噬細胞的胞吞作用清除Aβ 斑塊從而起保護作用，而晚期因為炎癥反應激活導致加速AD 病程。腦脊液中可以檢測到是水溶性TREM2，即sTREM2。已經有多個研究發現[25，26]，AD 及MCI 患者sTREM2 較對照組輕度升高。也有研究提示[24]，AD腦脊液sTREM2 無明顯升高，故TREM2 在AD 診斷中意義有待進一步明確。

7 總結

雖然近年來AD 腦脊液及血液生物標志物取得了長足進展，其中腦脊液Aβ42、T-tau、P-tau 是研究最多且最成熟的AD 生物學標志物，在AD 的診斷價值得到廣泛認可，但腦脊液Aβ42、T-tau、P-tau 等標志物在其他引起癡呆的疾病中亦有不同程度改變，且受取材方式等因素限制，其在臨床實際工作中應用受限。此外，血NfL、腦脊液神經顆粒蛋白等新的標志物也被證實與AD 密切相關，但因AD 發病機制復雜，單一的標志物難以完全反映AD 的全部病理過程，仍需進一步觀察各生物標志物在AD 診斷及疾病評估中的作用。相信隨著檢驗技術的發展，AD 血液生物標志物研究也將不斷更新，為AD 的早期診斷提供參考。