載脂蛋白E基因多態性和早發性阿爾茨海默病關系的Meta分析

周杰超

廣東省江門市五邑中醫院檢驗科,廣東江門 529000

早發性阿爾茨海默病(EOAD)定義為發病年齡在65歲之前的阿爾茨海默病(AD),EOAD患者通常呈現為疾病進展更具侵襲性和更短的相對生存時間[1]。人類載脂蛋白E(ApoE)是由299個氨基酸殘基組成,可結合膽固醇和磷脂,以3種常見的亞型(ApoE2、ApoE3和ApoE4)存在,且參與大腦多種代謝調節和信號傳導,故與AD的發生發展息息相關[2]。ApoE亞型影響AD發病中淀粉樣蛋白(Aβ)斑塊的聚集和清除,3種亞型影響Aβ病理性聚集能力依次為ApoE4>ApoE3>ApoE2,與ApoE3純合子相比,認知正常的ApoE4攜帶者大腦表現出更高的Aβ和tau水平,而ApoE2攜帶者具有較低的Aβ水平[3-4]。鑒于公開發表的有關ApoE基因與EOAD的文獻為單中心、研究病例較少、研究結果存在差異,本文對上述研究文獻綜合分析,以評價ApoE基因對EOAD的影響。

1 資料與方法

1.1文獻檢索 以“阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease)、載脂蛋白E(Apolipoprotein E)、基因多態性(Gene polymorphism)”等為關鍵詞,檢索方式以主題、題名或關鍵詞“AND”“OR”組成相應高級檢索信息,檢索中國知網數據庫、萬方數據庫、維普網數據庫、中國生物醫學文獻服務系統、PubMed、Embase、Web of Science、Cochrane數據庫。檢索時間為建庫至2022年11月16日。

1.2文獻的納入和排除標準

1.2.1納入標準 (1)AD的診斷符合《精神疾病診斷與統計手冊五版》(DSM-IV、DSM-V)及美國國立神經病及語言交流障礙及卒中研究所和阿爾茨海默病及相關疾病協會(NINCDS-ADRDA)、美國國立老化研究所和阿爾茨海默病學會(NIA-AA)的診斷標準;(2)年齡≤65歲的AD患者;(3)納入文獻符合倫理審查或有知情同意;(4)標本類型為血液。

1.2.2排除標準:(1) Meta分析、綜述、重復發表、研究對象為動物和未具體說明的文獻;(2)研究設計為非病例對照的文獻;(3)比較組之間不均衡、基線不一致、難以對比的文獻;(4)研究對象無健康或良性患者組、無具體年齡和性別等基本描述的文獻;(5)數據不全或計算有誤的文獻;(6)沒有倫理審批或知情同意的文獻;(7)紐卡斯爾-渥太華量表(NOS)評分≤5分的文獻。

1.3納入文獻的質量評價分析、發表偏倚檢測與數據提取 由2名獨立的研究者采用NOS對符合納入標準的文獻從研究對象的選擇、可比性和暴露3方面進行質量評價,總分為10分,評分≥5分為高質量文獻,如2名研究者的評價意見不一致,交由第3名人員進行評價,對該研究再次進行質量評價后決定是否納入。采用Review manager 5.3和STATA15.1進行發表偏倚分析。文獻提取的數據包括第一作者、發表時間、種族、國家地區、性別、年齡、AD診斷標準、標本檢測類型和方法及樣本量、ApoE基因型和基因頻率等。

1.4統計學處理 采用Review manager 5.3和STATA15.1統計軟件對提取數據進行Meta分析。采用Mantel-Haenszel法繪制森林圖,描述優勢比值比(OR)和95%置信區間(95%CI),檢驗水準為α=0.05,以P<0.05為差異有統計學意義。研究異質性以OR的Cochrane Q 檢驗和I2統計量分析,P>0.1或I2<50%表示異質性較小采用固定效應模型,P≤0.1或I2≥50%表示異質性較大采用隨機效應模型。采用Egger′s檢驗分析發表偏倚,P<0.05說明納入文獻存在發表偏倚,也可通過漏斗圖作輔助判斷,漏斗圖兩側不對稱說明存在發表偏倚。敏感性分析采用Review manager 5.3對數據進行更換合并模型的方法分析,更改模型前后OR值和P值變化不大認為本研究敏感性低。

2 結 果

2.1納入文獻的基本信息和質量評分 通過檢索數據庫得到文獻2 457 578篇,進一步將以上所有數據庫的高級檢索信息關系改為“與、AND”之后檢索,將檢索到的文獻以文獻納入和排除標準篩選,最終納入9篇中英文文獻,納入文獻的EOAD組和對照組在病程、年齡等方面基線統一,納入總人數為2 937例,其中EOAD組948例,對照組1 989例。NOS評分>5分,表示本次納入文獻均為高質量文獻。

2.2異質性、發表偏倚和敏感性分析 Meta分析結果顯示,E2E4與E3E3、E3與E4相比較存在異質性,運用隨機效應模型分析數據,其他對比組合異質性較小,使用固定效應模型合并結果。Egger′s檢驗結果顯示E3E3與E4E4、E3E4與E4E4的比較組合存在發表偏倚,P<0.05,但是其CochraneQ檢驗和I2的P>0.1且I2<50%,這時仍然使用固定效應模型合并分析結果,分析結果需謹慎。結果顯示所有相比較的組合中兩種合并模型的OR值、P值變化不大,故本次納入的文獻敏感性低。見表1。

2.3各效應量合并分析

2.3.1ApoE 基因分型與 EOAD 的關系 將ApoE基因分型進行比較并組成15種組合,根據模型的OR值和P值判斷EOAD的保護因素和風險因素,OR值越小且P<0.05,保護作用越大,反之風險越大。Meta分析結果顯示,E2E2與E3E4、E4E4相比為EOAD的保護因素,同理可以推斷出其他組合的保護因素。見表1。組合中OR值最為顯著的有:E2E2/E4E4,E2E3/E4E4,E3E3/E4E4,見圖1～3,漏斗圖中只有E3E3/E4E4組合呈現不對稱,但異質性小。

注:Heterogeneity為異質性分析,I 2為異質性大小。

注:Heterogeneity為異質性分析,I 2為異質性大小。

2.3.2ApoE 等位基因與EOAD的關系 采用與基因分型同樣的組合和判斷方法,將ApoE 等位基因E2、E3、E4相比組成3種組合。Meta分析結果顯示,E2與E3、E4相比為EOAD的保護因素,E3與E4相比為EOAD的保護因素。見表1。組合中OR值較為顯著的有E2/E4,E3/E4,見圖4～5,漏斗圖中只有E3/E4組合呈現不對稱,但Egger′s檢驗不存在發表偏倚。

注:Heterogeneity為異質性分析,I 2為異質性大小。

注:Heterogeneity為異質性分析,I 2為異質性大小。

3 討 論

EOAD的首發癥狀在30～65歲,大多數被診斷為EOAD的患者年齡在45～60歲,除了記憶障礙的典型臨床表現外,還報道了視覺、語言、行為、運動功能和執行障礙等非典型臨床表現。EOAD的患病率相對較低,早老素1(PSEN1)、早老素2(PSEN2)和淀粉樣蛋白前體(APP)中的常染色體顯性突變僅占所有EOAD病例的10%(占所有AD的1%),而大多數EOAD的原因無法解釋,其中ApoE與Aβ互相作用從而影響EOAD的進展[14]。

研究顯示,攜帶ApoE4基因和較高的醫療負擔導致12.9%的輕度認知障礙(MCI)患者進展為AD,提高收入和教育水平、增加社交活動和減少日常壓力能降低AD的轉化[15]。一項研究表明,攜帶ApoE4和白細胞介素6-174位點(IL-6-174 C)等位基因可能是早期(<50歲)非典型臨床表現EOAD的發病因素[16],其他ApoE基因型亦可能同時影響EOAD的進展,且ApoE在EOAD和LOAD發病機制中可能發揮不同的作用。一項關于小鼠的研究顯示,與攜帶ApoE2、ApoE3基因的小鼠相比,攜帶ApoE4的小鼠能上調磷脂和鞘脂的水平促進AD發生,相反ApoE2攜帶者可能具有保護作用[17]。一項60%非裔美國人和40%歐洲裔美國人的研究隊列顯示,隨著年齡的增長,攜帶ApoE2基因的人群認知能力下降緩慢,而攜帶ApoE4的人群下降較快[18]。伴隨年齡的漸增,ApoE2攜帶者對非癡呆老年人的認知影響具有保護作用,與ApoE E3E3純合子相比,ApoE2攜帶者發生AD的風險降低約50%[19]。ApoE激活神經元信號通路的效力為ApoE4>ApoE3>ApoE2,ApoE4可能通過信號傳導的方式增加APP基因的表達,加速AD的發病[20]。由此可見,雖然研究已顯示AD患者中ApoE2和ApoE3被認為是可能的保護因素,ApoE4為風險因素,但EOAD的發病機制十分復雜,包括內源性因素和外源性因素(環境、飲食、教育等),ApoE基因如何在EOAD復雜的發病機制中參與大腦多種信號通路和代謝調節值得探討,也為后續研究EOAD的早期精準診療提供參考依據。研究報道,ApoE4可能直接或間接與一種參與細胞凋亡起始的細胞表面受體(FAS)介導的細胞凋亡途徑共同參與EOAD發病過程[21]。ApoE與大腦神經元細胞骨架蛋白tau蛋白、微管蛋白、肌動蛋白等蛋白質相互作用,直接或間接參與AD早期發病過程[22-23]。一項小鼠模型實驗顯示,ApoE敲除(ApoE-/-)小鼠的突觸功能下降、炎癥程度與年齡增長呈正相關[24],表明ApoE影響大腦tau蛋白和Aβ蛋白的形成。ApoE能與ApoE受體結合并激活一系列信號通路反應,刺激轉錄因子AP-1,進而增強APP的轉錄,從而增加Aβ水平促進AD發病,ApoE基因刺激Aβ蛋白產生的效力為ApoE4>ApoE3>ApoE2[25]。一種與早發性家族性AD(EOFAD)相關的罕見功能喪失變異體干擾了人小膠質細胞(HM)的溶酶體活性,損害溶酶體功能,導致AD病理性蛋白積聚,此過程ApoE可能與其互作,使用AAV技術在小鼠中將其過度表達,顯著加重了小鼠腦組織Aβ病理和 Aβ介導的神經變性[26]。MARTENS等[4]提出一種AD發病中的ApoE級聯假說,從ApoE 結構差異、脂質化、寡聚化、蛋白質水平再到受體結合,產生的生物變化會引起一系列反應,其中胞內脂質外排能力為ApoE2>ApoE3>ApoE4。有研究顯示,ApoE mRNA診斷AD的曲線下面積(AUC)為0.886,特異度較高,靈敏度高,可作為早期診斷AD的潛在生物標志物[27]。MCI或癥狀前癡呆患者與對照組之間存在ApoE基因差異甲基化,表明ApoE基因的甲基化可作為AD早期診斷的生物標志物[28]。主觀認知能力下降(SCD)與高β-淀粉樣蛋白負荷、ApoE基因分型相結合,有助于識別處于臨床前AD階段的高風險個體,為診斷早期EOAD提供參考數據[29]。一個由ApoE4等位基因狀態、血漿膠質纖維酸性蛋白(GFAP)、p-tau181、p-tau231、年齡、性別構成的AD診斷模型具有較高的AUC,能作為早期AD的診斷工具[30]。一項小鼠實驗顯示,使用脂質體遞送編碼ApoE2質粒(PApoE2)可有效穿透血腦屏障且不良反應小,可成為治療AD的有效手段[31]。隨著基因編輯CRISPR技術的發展,通過CRISPR將ApoE4基因轉化為ApoE3或ApoE2樣結構或許是一種有吸引力的方法,可以增加保護性ApoE基因,同時降低ApoE4的致病風險[32-33]。一項非人靈長類動物實驗顯示,在中樞神經系統利用病毒載體遞送ApoE保護基因AAV-ApoE2治療AD能達到效率高風險低的效果[34],然而,在小鼠大腦遞送AAV-ApoE4卻不能導致tau蛋白的病理性改變[35],再次證明ApoE4并不是tau蛋白病理集聚的單一影響因素。另外,使用多能干細胞iPSC技術使表達不同ApoE亞型的患者來源iPSC細胞分化為各種類型腦細胞,可用于AD疾病建模、藥物篩選和發病機制研究[36]。HOU等[37]研究揭示,抑制γ分泌酶的能力為ApoE2>ApoE3>ApoE4,因此可利用ApoE此胞內功能開發在細胞內抑制γ分泌酶清除淀粉樣斑塊治療AD的藥物。一項大隊列研究表明,血壓升高與認知能力降低呈正相關,治療高血壓可能是預防和改善癡呆的有效方法[38]。本研究Meta分析結果顯示,以ApoE基因分型E4E4和等位基因E4為對照,EOAD的保護因素為E2E2、E2E3、E3E3,且E2E3保護作用大于E3E3,其中在E2E4/E4E4的組合中,OR為0.09(95%CI:0.04～0.22),且P<0.001,顯示E2E4相對E4E4的且為保護因素,其保護作用僅次于E2E3。E2E3/E2E4的OR為0.53(95%CI:0.28～0.98),且P=0.04,因E2E4/E4E4的組合中E2E4攜帶等位基因E4,卻能顯示出較為明顯的保護作用,可能是由于E2E4在EOAD組和對照組中的發病人數差異不大,然而E4E4在EOAD組的發病人數明顯大于對照組,而E2E4與其他基因分型的組合差異無統計學意義(P>0.05)。ApoE等位基因保護因素是E2>E3,其中基因分型E4E4相對于E2E2的發病風險為20.20倍,E4E4相對于E2E3、E3E3和E2E4的發病風險分別為24.28倍、13.46倍和10.85倍,等位基因E4相對于E2,E3的發病風險分別為4.90倍和3.58倍。本研究中有兩組合研究Egger′S檢驗P<0.05存在發表偏倚,但是異質性較低,采用固定效應模型合并數據,I2結果顯示為中度異質性的研究不存在發表偏倚,故沒有對其進行亞組分析,以上原因考慮可能為不同國家、地區、種族、飲食等方面的影響導致發表偏倚和異質性的發生。總體Meta分析結果穩定、可靠。

綜上所述,攜帶ApoE4等位基因的人群較易發生EOAD,以ApoE基因分型E4E4為高風險因素,然而ApoE基因分型E2E2,E2E3,E3E3相對為保護因素,其顯著性E2E3大于E3E3。往后,仍需要大量的人群隊列加以驗證。