非糖尿病非癡呆人群空腹血糖與AD腦脊液生物標志物關系

劉文慧 譚蘭

［收稿日期］2023-01-03;? ［修訂日期］2023-05-20

［基金項目］山東省泰山學者項目基金（NO.ts201511109）

［第一作者］劉文慧（1996-），女，碩士研究生。

［通信作者］譚蘭（1961-），女，博士，主任醫師，博士生導師。E-mail：dr.tanlan@163.com。

［摘要］? 目的

探討非糖尿病非癡呆人群空腹血糖（FBG）水平與阿爾茨海默病（AD）腦脊液生物標志物的關聯。

方法? 從AD神經影像學數據庫中選取1 158名非糖尿病非癡呆參與者作為研究對象，分別采用多元線性回歸模型和線性混合效應模型，分析FBG水平與AD腦脊液生物標志物β淀粉樣蛋白（Aβ）、總tau（t-tau）蛋白和磷酸化tau（p-tau）蛋白的橫向和縱向關聯。

結果? 橫截面分析顯示，FBG水平與t-tau（β=0.124，P=0.001）和p-tau（β=0.113，P=0.003）呈正相關，與Aβ42無相關性（β=0.067，P=0.144）；FBG水平與t-tau（β<0.001，P=0.025）和p-tau（β<0.001，P=0.014）的縱向積累有關，與Aβ42的縱向變化無關（β=-0.004，P=0.716）。亞組分析顯示，在女性參與者中，FBG水平與t-tau（β=0.119，P=0.002）和p-tau（β=0.129，P=0.024）呈正向相關，而在男性中FBG僅與t-tau呈正相關（β=0.101，P=0.047）；FBG與t-tau（β=0.118，P=0.004）和p-tau（β=0.110，P=0.007）的正向關聯僅在65歲以上的參與者中存在；在APOE ε4基因攜帶者中FBG水平升高與t-tau（β=0.160，P=0.012）和p-tau（β=0.154，P=0.017）的增長相關。

結論? FBG水平與腦脊液中t-tau、p-tau存在顯著正相關性，FBG水平降低可能對AD病理改變有保護作用。

［關鍵詞］? 阿爾茨海默病；血糖；腦脊髓液；生物標記

［中圖分類號］? R745.7

［文獻標志碼］? A

［文章編號］? 2096-5532（2024）01-0063-04

doi：10.11712/jms.2096-5532.2024.60.030

［開放科學（資源服務）標識碼（OSID）］

［網絡出版］? https：//link.cnki.net/urlid/37.1517.R.20240329.0928.003;2024-04-01? 11：48：06

Association of fasting blood glucose with cerebrospinal fluid biomarkers for Alzheimers disease in the non-diabetic population without dementia

＼ LIU Wenhui， TAN Lan

＼ （Department of Neurology， Qingdao Municipal Hospital， Qingdao University， Qingdao 266011， China）

＼; ［Abstract］＼ Objective＼ To investigate the association of fasting blood glucose （FBG） with cerebrospinal fluid biomarkers for Alzheimers disease （AD） in the non-diabetic population without dementia.

＼ Methods＼ A total of 1 158 non-diabetic participants without dementia were selected as research subjects from AD Neuroimaging Initiative database. The multiple linear regression mo-

del and the linear mixed-effects model were used to investigate the cross-sectional and longitudinal relationships between FBG level and the cerebrospinal fluid biomarkers for AD including β-amyloid （Aβ）， total tau （t-tau）， and phosphorylated tau （p-tau）.

Results＼ The cross-sectional analysis showed that FBG was positively associated with t-tau （β=0.124，P=0.001） and p-tau （β=0.113，P=0.003） and was not associated with Aβ42 （β=0.067，P=0.144）; FBG level was associated with the longitudinal accumulation of t-tau （β<0.001，P=0.025） and p-tau （β<0.001，P=0.014） and was not associated with the longitudinal changes of Aβ42 （β=-0.004，P=0.716）. The subgroup analysis showed that in female participants， FBG level was positively associated with t-tau （β=0.119，P=0.002） and p-tau （β=0.129，P=0.024）， while in male participants， FBG was only positively associated with t-tau （β=0.101，P=0.047）. FBG was positively associated with t-tau （β=0.118，P=0.004） and p-tau （β=0.110，P=0.007） only in participants aged 65 years and above. In APOE ε4 gene carriers， the increase in FBG level was associated with the increases in t-tau （β=0.160，P=0.012） and p-tau （β=0.154，P=0.017）.

＼ Conclusion＼ FBG level is positively associated with t-tau and p-tau in cerebrospinal fluid， and lowering FBG level may have a protective effect against pathological changes in AD.

［Key words］＼ Alzheimer disease; blood glucose; cerebrospinal fluid; biomarkers

阿爾茨海默病（AD）是老年人癡呆的主要原因，臨床主要表現為不可逆的認知功能下降和記憶力減退［1］。目前對AD沒有有效的治療措施，因此，確定AD潛在的風險因素并提前進行干預是非常重要的［2-3］。在AD發生之前，腦脊液核心標志物就已經發生了變化，與AD相關的核心生物標志物被廣泛用于AD的診斷［4］。大量研究表明，2型糖尿病是AD的一個危險因素，會增加患癡呆癥風險［5-7］。大多數研究側重于糖尿病本身與AD發病率關系，本文研究則側重于空腹血糖（FBG）與AD病理的關系，旨在探討FBG是否與無糖尿病的非癡呆老年人的腦脊液神經變性生物標志物的基線和縱向變化有關，并研究性別、年齡和載脂蛋白E（APOE）ε4對腦脊液生物標志物和FBG之間關系的影響。

1? 資料和方法

1.1? 研究對象

研究對象均來自于阿爾茨海默病神經成像計劃（ADNI）數據庫［8］。基線資料包含腦脊液測量數據、FBG數據和人口統計資料的個體被納入本文研究。參與者的納入和排除標準與既往研究一致［8］。為了減少復雜的血糖狀態對結果的影響，在“既往病史”和“用藥史”中搜索基線診斷信息，檢索詞包括“糖尿病”和“糖尿病病人”以及“降糖藥物服用史”，以排除那些有明確的糖尿病診斷和有降糖藥物服用史的人。最終，共有1 158名非癡呆癥病人被納入橫斷面研究，其中506人參與了縱向隨訪，并被納入縱向研究。根據1999年世界衛生組織（WHO）提出的糖尿病診斷標準，參與者被分為低血糖組（A組，FBG<3.9 mmol/L）、正常血糖組（B組，FBG 3.9～6.0 mmol/L）、空腹血糖受損組（C組，FBG 6.1～6.9 mmol/L）以及臨時診斷的糖尿病組（D組，FBG≥7.0 mmol/L，FBG水平僅有1次達到糖尿病診斷標準，未診斷為糖尿病）。

1.2? AD腦脊液生物標志物和FBG檢測

由賓夕法尼亞大學多重xMAP Luminex平臺（Luminex Corp， Austin）檢測研究對象腦脊液中β淀粉樣蛋白42（Aβ42）、總tau（t-tau）和磷酸化tau（p-tau）蛋白的水平，重復測量并取其平均值［9］。研究對象夜間禁食10 h后，以非抗凝真空采血管采集靜脈血2 mＬ，迅速低溫離心分離血清后-80 ℃冰箱保存。用全自動生化分析儀測定FBG。

1.3? 統計學分析

使用R 4.0.0軟件進行統計學分析。通過R軟件的“car”包對FBG數據進行正態化處理。連續變量多組間比較采用Kruskal-Wallis檢驗，兩組之間比較采用Mann-Whitney檢驗。分類變量組間比較采用χ2檢驗。應用多變量線性回歸分析FBG水平與腦脊液標志物的基線水平的關系，并采用線性混合效應模型分析FBG水平與AD生物標志物的縱向關系。線性混合效應模型包括時間的隨機截距和斜率以及隨機效應的非結構協方差矩陣［10］；將時間和因變量的相互作用視為預測因子，通過校正協變量對t-tau和p-tau的縱向變化速率進行評估。建立帶有交互項的模型研究性別、年齡和APOE ε4對FBG水平和AD腦脊液生物標志物之間關系的修飾作用，在交互作用有意義的情況下進行亞組分析。所有分析均對年齡、性別、教育程度、APOE ε4攜帶者狀態、體質量指數（BMI）和基線診斷進行校正。以P<0.05為差異有顯著性。

2? 結? 果

2.1? 研究對象的人口學特征

本文1 158名研究對象中包括387名認知正常者（CN）和771名輕度認知損害者（MCI）。總人群年齡54～91歲，平均（73.56±7.10）歲；男631名，女527名；簡易智力狀態檢查量表（MMSE）平均得分為（28.07±1.77）分，平均受教育年限為（16.09±2.79）年，FBG平均水平為（5.45±0.90）mmol/L，BMI為（26.79±4.53）kg/m2，APOE ε4攜帶者占比43.18%。不同血糖水平各組間年齡、性別、教育水平、MMSE得分、APOE ε4攜帶、BMI差異無顯著性（P>0.05）；各組間FBG比較差異有統計學意義（H=13.71，P<0.001）。見表1。

2.2? 不同血糖水平組間腦脊液生物標志物的比較

各組t-tau、p-tau比較差異有統計學意義（H=14.927、13.032，P<0.01），Aβ42水平差異無顯著性（P>0.05）。兩兩比較結果顯示，血糖正常組與空腹血糖受損組的t-tau、p-tau水平差異無統計學意義（P>0.05），臨時診斷糖尿病組的t-tau和p-tau水平與血糖正常組、空腹血糖受損組差異有顯著性（Z=-3.005～-2.646，P<0.01）。見表1。

2.3? 總人群FBG水平與AD腦脊液生物標志物的橫向關系

在校正了年齡、性別、教育程度、APOE ε4狀態、BMI和基線診斷后進行多元線性回歸分析，結果顯示，在整個隊列中FBG水平與t-tau（β=0.124，P=0.001）和p-tau（β=0.113，P=0.003）呈正相關，但與Aβ42（β=0.067，P=0.144）無關。見表2。

2.4? 性別、年齡、APOE ε4狀態對FBG與腦脊液tau相關標志物相關性的影響

交互模型顯示，性別（β=0.022，P<0.001）、年齡（β=0.002，P<0.001）和APOE ε4（β=0.081，

P<0.001）對FBG與t-tau的關聯有明顯的交互作用。性別（β=0.042，P<0.001）、年齡（β=0.002，P<0.001）、APOE ε4狀態（β=0.085，P<0.001）對FBG與腦脊液p-tau的關聯也有顯著交互作用。按性別、年齡和APOE ε4分層分析顯示，FBG與t-tau（β=0.118，P=0.004）和p-tau（β=0.110，P=0.007）的關聯僅在65歲以上的研究對象中存在；在APOE ε4基因攜帶者中，FBG水平與t-tau（β=0.160，P=0.012）和p-tau（β=0.154，P=0.017）存在關聯；在女性中，FBG與t-tau（β=0.119，P=0.002）和p-tau（β=0.129，P=0.024）有關，而在男性中FBG僅與t-tau（β=0.101，P=0.047）有關。見表2。

4組間FBG、p-tau、t-tau比較，H=13.032～14.927，P<0.01；與A組、C組比較，*Z=-3.005～-2.646，P<0.01。

2.5? 總人群中FBG水平與AD腦脊液生物標志物的縱向關系

線性混合模型分析顯示，FBG水平與t-tau（β<0.001，P=0.025）和p-tau（β<0.001，P=0.014）的縱向改變呈正相關，與縱向Aβ42無明顯關聯（β=-0.004，P=0.716）。

3? 討? 論

本研究分析了非糖尿病非癡呆人群中FBG與腦脊液生物標志物的橫向和縱向關系，結果顯示，FBG水平與t-tau、p-tau蛋白的水平顯著相關，高FBG水平與tau相關蛋白的快速升高相關。證明了控制血糖可能對AD早期病理變化有保護作用，在AD的早期階段有效控制FBG可能減緩非癡呆老人向AD的發展［11］。

既往有研究表明，AD早期FBG水平與tau相

關生物標志物的關聯較與Aβ42的關聯更強［12］。有動物研究顯示，在糖尿病小鼠模型的大腦皮質和海馬中tau蛋白高磷酸化，提示高糖血癥與tau修飾密切相關［13］。然而，一些研究認為FBG僅與腦脊液Aβ42水平存在相關性［14-15］。其中年齡可能是造成這些結果差異最關鍵的因素。我們研究隊列中參與者的平均年齡大于其他隊列。推測FBG在年輕人群中可能與Aβ42有關，在年齡較大者中與t-tau和p-tau密切相關。多項研究已經證實，糖尿病是癡呆癥的一個可能的危險因素［16］。高糖血癥可能通過幾種潛在的機制導致癡呆風險的增加，其中包括急性和慢性高糖血癥、糖尿病相關的微血管病變和胰島素抵抗［17-18］。未來的研究應關注高糖血癥和癡呆癥的共同病理基礎，以減緩非糖尿病病人癡呆癥的發展。

本文按性別分組研究顯示，FBG水平與p-tau之間的相關性只在女性中發現，這與相關研究結果一致［19］。FBG水平與t-tau的相關性僅在女性中有顯著性，而在男性中有類似的趨勢，這可能是因為與糖尿病相關的風險因素可導致代謝綜合征，其發病率女性高于男性［20］。本文對APOE ε4攜帶狀態分層分析發現，只有APOE ε4攜帶者的FBG水平和t-tau、p-tau生物標志物之間存在顯著相關性，提示APOE ε4基因型參與了AD風險和糖尿病之間的關聯機制。雖然其確切的機制尚不清楚，但有研究顯示，APOE ε4和糖尿病可能相互作用，增加動脈硬化的風險，進而增加癡呆的風險［21］。按年齡分組研究顯示，只有65歲以上老年人FBG水平與腦脊液t-tau、p-tau存在正相關性。關于年齡如何影響糖尿病和癡呆癥之間的關系，需要進一步研究。

本研究以尚未發生糖尿病的個體為研究對象，探討FBG水平與腦脊液標志物的縱向變化關系。這不僅對以前的橫斷面研究進行了驗證和補充，而且還探索了FBG水平和AD病理之間的機制并提供了潛在的因果關系，這對確定AD風險因素和長期預后很有幫助。本文研究有以下局限性：①只用FBG水平作為糖代謝的指標，未來的研究應該包括胰島素抵抗和糖化血紅蛋白等指標；②研究中低糖血癥的參與者太少，無法研究低糖血癥與AD之間的潛在關系。

綜上所述，在非糖尿病非癡呆人群中，FBG水平與腦脊液中t-tau和p-tau密切相關，這表明控制血糖可能是預防AD的一個有效措施，尤其是對年齡>65歲、女性和APOE ε4攜帶者。但其確切的病理機制仍需進一步研究，以確定預防和治療靶點。

［參考文獻］

［1］SCHELTENS P， DE STROOPER B， KIVIPELTO M， et al. Alzheimers disease［J］.? Lancet （London， England）， 2021，397（10284）：1577-1590.

［2］SCHIEPERS O J G， KHLER S， DECKERS K， et al. Lifestyle for Brain Health （LIBRA）： a new model for dementia prevention［J］.? International Journal of Geriatric Psychiatry， 2018，33（1）：167-175.

［3］XU W， TAN L， WANG H F， et al. Meta-analysis of modifiable risk factors for Alzheimers disease［J］.? Journal of Neuro-

logy， Neurosurgery， and Psychiatry， 2015，86（12）：1299-1306.

［4］SHAW L M， VANDERSTICHELE H， KNAPIK-CZAJKA M， et al. Cerebrospinal fluid biomarker signature in Alzheimers disease neuroimaging initiative subjects［J］.? Annals of Neurology， 2009，65（4）：403-413.

［5］CHENG D， NOBLE J， TANG M X， et al. Type 2 diabetes and late-onset Alzheimers disease［J］.? Dementia and Geriatric Cognitive Disorders， 2011，31（6）：424-430.

［6］YU J H， HAN K， PARK S， et al. Incidence and risk factors for dementia in type 2 diabetes mellitus： a nationwide population-based study in Korea［J］.? Diabetes & Metabolism Journal， 2020，44（1）：113-124.

［7］MORAN C， BEARE R， WANG W， et al. Type 2 diabetes mellitus， brain atrophy， and cognitive decline［J］.? Neurology， 2019，92（8）：e823-e830.

［8］PETERSEN R C， AISEN P S， BECKETT L A， et al. Alzheimers disease neuroimaging initiative （ADNI）： clinical characterization［J］.? Neurology， 2010，74（3）：201-209.

［9］PALMQVIST S， MATTSSON N， HANSSON O， et al. Cerebrospinal fluid analysis detects cerebral amyloid-β accumulation earlier than positron emission tomography［J］.? Brain： a Journal of Neurology， 2016，139（Pt 4）：1226-1236.

［10］BARON R M， KENNY D A. The moderator-mediator variable distinction in social psychological research： conceptual， strategic， and statistical considerations［J］.? Journal of Perso-

nality and Social Psychology，1986，51（6）：1173-1182.

［11］LIVINGSTON G， HUNTLEY J， SOMMERLAD A， et al. Dementia prevention， intervention， and care：2020 report of the lancet commission［J］.? Lancet （London， England）， 2020，396（10248）：413-446.

［12］MORAN C， BEARE R， PHAN T G， et al. Type 2 diabetes mellitus and biomarkers of neurodegeneration［J］.? Neurology， 2015，85（13）：1123-1130.

［13］WU B B， WANG Y J， SHI C G， et al. Ribosylation-derived advanced glycation end products induce tau hyperphosphorylation through brain-derived neurotrophic factor reduction［J］.? Journal of Alzheimers Disease， 2019，71（1）：291-305.

［14］OU Y N， SHEN X N， HU H Y， et al. Fasting blood glucose and cerebrospinal fluid Alzheimers biomarkers in non-diabetic cognitively normal Elders： the CABLE study［J］.? Aging， 2020，12（6）：4945-4952.

［15］LI W， RISACHER S L， GAO S J， et al. Type 2 diabetes mellitus and cerebrospinal fluid Alzheimers disease biomarker amyloid β1-42 in Alzheimers Disease Neuroimaging Initiative participants［J］.? Alzheimers & Dementia： Diagnosis， Assessment & Disease Monitoring， 2018，10：94-98.

［16］LI T， CAO H X， KE D. Type 2 diabetes mellitus easily deve-

lops into alzheimers disease via hyperglycemia and insulin resistance［J］.? Current Medical Science， 2021，41（6）：1165-1171.

［17］VERDILE G， FULLER S J， MARTINS R N. The role of type 2 diabetes in neurodegeneration［J］.? Neurobiology of Disease， 2015，84：22-38.

［18］CHATTERJEE S， MUDHER A. Alzheimers disease and type 2 diabetes： a critical assessment of the shared pathological traits［J］.? Frontiers in Neuroscience， 2018，12：383.

［19］LEE C H， LUI D T W， CHEUNG C Y Y， et al. Different glycaemia-related risk factors for incident Alzheimers disease in men and women with type 2 diabetes—a sex-specific analysis of the Hong Kong diabetes database［J］.? Metabolism Research and Reviews， 2021，37（6）：e3401.

［20］RANUM A， FREESE R， RAMESH V， et al. Lichen sclerosus in female patients is associated with an increased risk of metabolic syndrome and cardiovascular comorbidities： aretrospective cohort review［J］.? The British Journal of Dermatology， 2022，187（6）：1030-1032.

［21］PEILA R T， RODRIGUEZ B L， LAUNER L J， et al. Type 2 diabetes， APOE gene， and the risk for dementia and related pathologies： the Honolulu-Asia Aging Study［J］.? Diabetes， 2002，51（4）：1256-1262.

（本文編輯? 黃建鄉）