阿爾茨海默病外周血液生物標志物的研究進展

陳心怡 孫楊 徐德恩

AD是一種慢性進行性神經系統退行性疾病。目前AD的診斷主要依靠神經心理評估、MRI、正電子發射計算機掃描(PET)以及腦脊液生物標志物檢測等方式。然而，由于它們具有高成本性或侵入性特點，限制了其作為臨床診斷一線篩查工具，無法廣泛應用于老年癡呆病人的初級診療。近些年來，以血液為標本篩選合適的AD生物標志物研究得到了廣泛開展。本文旨在對外周血液的AD生物標志物研究現狀進行綜述，以尋找適合用于AD病人篩查的生物學診斷工具。

1 β淀粉樣蛋白(Aβ)

傳統的腦脊液Aβ40和Aβ42作為AD的核心生物標志物，具有高度敏感性和特異性，但腦脊液標本采集在臨床實踐中不容易被病人所接受。相比之下，外周血Aβ作為潛在的生物標志物受到了廣泛關注。但在AD的生物標志物數據庫中，針對血清Aβ的臨床研究結果并不一致。早期有研究采用ELISA法測定血漿中的Aβ40、Aβ42及Aβ40/Aβ42的水平，但結果顯示，上述指標在AD病人與健康人群間差異無統計學意義[1]。后來Song等[2]對12個橫斷面研究和7個縱向研究進行了薈萃分析，其中橫斷面分析結果顯示：AD病人的血漿Aβ40水平與健康人群無明顯差異，而Aβ42水平有所降低；縱向分析結果顯示：臨床前期AD病人血漿Aβ42和Aβ40水平顯著高于健康人群。一項納入了100例AD病人和46名健康體檢者的前瞻性研究結果顯示，AD病人血漿Aβ42以及Aβ42/Aβ40水平明顯低于健康人群[3]。另一項采用單分子列陣技術(Simoa)對719例大樣本進行研究，發現AD病人血漿與腦脊液之間的Aβ水平存在顯著的相關性，且AD病人血漿Aβ40、Aβ42及Aβ42/Aβ40水平較健康人群和輕度認知功能障礙(MCI)者偏低[4]。Chen等[5]采用免疫磁減量方法(IMR)檢測遺忘性MCI病人血漿Aβ42水平，結果發現MCI病人血漿Aβ42水平較健康人群偏高，且與后期出現的認知功能減退明顯相關。以上研究結果表明，病人在癡呆臨床前期，血漿中的Aβ42和Aβ42/Aβ40水平明顯升高，但進入癡呆期后，兩者水平均呈現下降趨勢[6]。這表明血漿Aβ水平在癡呆的臨床不同時期表現是動態的、非線性變化的，隨著時間的推移，Aβ相關的生物標志物在病人體內發生了變化。即使在24 h內，血漿Aβ42和Aβ40水平也隨著晝夜節律改變處于動態變化，并且還受載脂蛋白E4以及疾病嚴重程度等因素的影響[7]。近來一項研究顯示，AD病人外周血中Aβ42/Aβ40水平降低可以預測腦淀粉樣變陽性率[8]，說明血漿Aβ可能成為用于篩選個體是否存在腦Aβ沉淀的良好生物標志物。然而，考慮到不同研究設計之間的差異，未來還需要進一步擴大研究對象，采用更多樣化的檢測方法，來評估外周血Aβ作為AD的生物標志物的可靠性和特異性。

2 tau蛋白

以往使用傳統的檢測方法很難檢測到AD病人血液中的tau蛋白，隨著高敏檢測技術的發展，血清tau蛋白有望成為篩查AD的生物標志物。有學者使用Simoa或IMR在AD和其他癡呆病人中均檢測到血漿t-tau水平顯著高于健康對照人群[9-10]，并且血漿t-tau濃度升高與認知損害進展速度有關[11]。一項研究共檢測172名健康體檢者、57例MCI病人以及40例AD病人血漿中t-tau及p-tau水平，并以腦Aβ-PET和tau-PET檢查結果作為對照，結果發現AD病人外周血t-tau和p-tau181水平升高最明顯，而MCI病人與健康對照者差異無統計學意義，且AD病人血漿p-tau181濃度與腦Aβ-PET和tau-PET陽性有明顯的相關性[12]。Karikari等[13]研究發現，血漿p-tau181水平在AD臨床前階段開始增加，在癡呆期進一步升高，在診斷AD方面有較高的準確性(AUC為0.853)，提示血漿p-tau181可作為用來預測MCI轉化為癡呆的生物標志物。此外，Thijssen等[14]發現AD病人血漿中p-tau181濃度是額顳葉變性病人的3.5倍，在預測AD病人腦淀粉樣變性方面具有較高的敏感性和特異性，提示血漿p-tau181可鑒別AD與非AD的病理性改變[15]。一項針對健康人群、主觀認知功能下降或MCI病人的隊列研究中，所有參與者均進行血漿p-tau217檢測、腦tau-PET和Aβ-PET檢查，結果發現認知功能正常但Aβ-PET陽性的對象血漿p-tau217水平已經升高，并且該變化先于皮質tau-PET變化;縱向研究結果也顯示血漿p-tau217水平升高與認知功能減退和腦萎縮相關，提示血漿p-tau217比p-tau181更適合用于AD的早期篩查[16-18]。Palmqvist等[19]針對AD和其他神經退行性疾病的病人的橫斷面隊列研究發現，血漿p-tau217可以區分AD與非AD(AUC=0.96)，也可以區分其他神經退行性疾病(AUC=0.89)，其準確率明顯高于血漿p-tau181，但與腦脊液p-tau217、p-tau181和tau-PET相比，差異無統計學意義。因此，血漿p-tau217可以用于鑒別AD與其他神經退行性疾病。最近有報道稱p-tau231有望成為新的診斷AD的生物標志物之一，該研究發現p-tau231能夠準確地識別AD病人，并將其與Aβ-PET陰性(AUC=0.92～0.94)人群區分開來，還可以將AD病人與非AD神經退行性疾病病人(AUC=0.93)以及Aβ-PET陽性的MCI病人(AUC=0.89)區分開來，提示p-tau231比p-tau181能更早地識別AD的臨床分期，甚至早于腦Aβ-PET檢查陽性結果[20]。因此，血漿p-tau231有可能是一種有前景的診斷AD的新型生物標志物。總的來說，t-tau、p-tau181、p-tau217以及p-tau231均可以區分AD與非AD，但是p-tau181準確率更高，而p-tau217以及p-tau231除了區分AD與非AD外，還可以識別非AD神經退行性疾病。盡管血漿tau蛋白能夠部分反映AD的病理變化，但由于人體的正常衰老過程與AD病理改變均可以導致血漿tau蛋白水平變化，兩者具有較大的重疊性，因此未來需要大樣本、多中心以及聯合多種技術來進一步驗證血液中tau蛋白是否可以作為診斷AD的生物標志物。

3 神經絲輕鏈蛋白(neurofilaments，NfL)

NfL是構成神經元軸突中間纖維的特異性分子蛋白，負責軸漿運輸、維持神經元正常形態及保持神經纖維的彈性，它在大多數神經退行性疾病中表達增加，在軸突損傷時進入血液循環。在AlzBiomarker數據庫中，NfL已經作為與AD相關的生物標志物被大量研究。早期研究發現，在家族性AD中，血漿NfL水平在AD臨床癥狀出現前10年左右就呈上升趨勢，而在散發性AD中這種變化稍晚[21]。Khalil等[22]的研究表明，AD病人血清或血漿NfL水平與腦脊液NfL水平密切相關，但是血清NfL在多種非AD神經退行性疾病中表達均有所增加，在診斷AD方面的特異性低于腦脊液tau和Aβ。一項橫向性研究發現，AD病人血清中的NfL水平明顯高于MCI病人和健康對照者；縱向分析發現，MCI病人的NfL基線濃度越高，其基線認知功能評分越低，轉化為AD的風險越大，提示血清NfL可以預測AD的進展[23-24]。另一項回顧性分析評估NfL和t-tau在輕度AD診斷試驗中的應用效果，結果發現血清中的NfL在診斷輕度AD方面優于t-tau[25]。Benussi等[26]發現，血清p-tau181區分額顳葉變性者和AD病人的準確率高，而血清NfL區分額顳葉變性者和健康人群的準確率高。

4 微小核糖核酸(miR)

隨著大數據基因組學的發展，關于表觀遺傳研究的數量急劇增加。利用表觀遺傳學可以解釋AD病人環境暴露與基因交互作用的機制。表觀遺傳學涵蓋了DNA甲基化、組蛋白修飾和非編碼RNA等。miR是一類核苷酸高度保守的非編碼RNA，在AD病程中發揮重要的調控作用。隨著許多新技術的發展，血液中發現了許多與AD相關的miR。Guo等[27]對AD病人進行高通量測序，發現AD病人有9種miR(hsa-miR-26a-5p、hsa-miR-181c-3p、hsa-miR-126-5p、hsa-miR-22-3p、hsa-miR-148b-5p、hsa-miR-106b-3p、hsa-miR-6119-5p、hsa-miR-1246和hsa-miR-660-5p)明顯異常，其中hsa-miR-22-3p具有最高的靈敏度(81.8%)和特異度(70.9%)。近來有研究發現，AD病人的血清miR-133b表達水平顯著下降，且血清miR-133b水平與MMSE評分呈正相關[28]。Nagaraj等[29]對AD相關性miR的研究進行了綜述，發現36種血漿miR被重復驗證過，最常見的是hsa-miR-125b，6篇報道均顯示其表達水平一致性下調。Takousis等[30]通過Meta分析發現，AD病人與健康對照者的血液標本中有32種miR表達水平存在明顯差異，其中有5種miR在腦脊液和血液中均出現了差異表達，例如hsa-miR-125b-5p、hsa-miR-146a-5p和hsa-miR-223-3p在腦脊液中表達上調，在血液中卻表達下調。近來研究也發現，AD病人血漿中的miR-125b/PTGS2表達上調，miR-125b可以預測AD病人的認知功能下降[31]。由此可見，血漿miR-125b有可能成為診斷AD的一項新的指標。另外，Yang等[32]發現，AD病人血清外泌體中miR-135a和miR-384均表達上調，而miR-193b表達下調。還有研究發現，從AD病人血清分離的細胞外囊泡中的hsa-miR-1306-5p、hsa-miR-342-3p和hsa-15b-3p的表達水平均顯著下調[33]。綜上，在血清/外泌體中發現多種miR有助于AD的診斷。然而，不同地域不同種族的人群有不同的外周血miRNA譜，而且很多研究僅停留在生物信息分析層面上，缺乏大量生物學證據。因此，外周血miR與AD的相關發病機制、功能以及特異性等問題有待于大量研究。

5 總結與展望

理想的生物標志物首先應該滿足特異性和敏感性的標準，其次應當具備易取材、易檢測、定量、可重復性以及不受合并疾病影響等特點。盡管AD血液生物標志物檢測有望成為未來最具潛力的早期診斷手段之一，但是受到多種因素影響，其檢測結果仍需要大樣本重復驗證后才能在臨床中廣泛應用，目前還不能作為臨床診斷和可靠的監測指標。隨著檢測技術的更新與發展，相信AD血液生物標志物檢測的敏感度和特異度也將隨之大幅度提高，未來會有更多關于AD生物標志物的研究，以及采用多種生物標志物聯合檢測來提高AD早期診斷的靈敏度和特異度。