神经内科读书报告

阿尔茨海默病生物标志物研究进展

随着人口老龄化的加重，老年期痴呆的发生率呈逐年上升趋势。目前全球至少有5000 万痴呆患者，其中约1200万在中国。阿尔茨海默病（Alzheimer’sdisease，AD）是导致老年期痴呆的主要原因，也是21 世纪老年保健面临的重大挑战之一。AD 为进行性神经系统退行性疾病，以记忆力下降和行为减退为主要临床表现，病理改变表现为β 淀粉样蛋白 （amyloid β-protein，Aβ）沉积和tau 蛋白形成的神经纤维缠结，同时伴有神经元及其突触的变性、胶质细胞激活和神经紊乱。然而，到目前为止并未发现具有AD 疾病修饰作用的药物。

除上述病理改变外，AD 患者还可合并其他变性疾病的病理改变。超过50% 的AD 患者脑内可观察到路易小体和α-突触核蛋白，而这是帕金森病和路易体痴呆的主要病理变化。近50% 的AD 患者脑内可观察到反应性DNA- 结合蛋白43 （TDP-43），而这是额颞叶痴呆的主要特征。另外，近30% 的AD 患者可表现出脑血管病样改变。这些均明显增加了AD 疾病的复杂性。生物标志物可较早地反映组织细胞结构和功能的变化。2007 年发布的国际工作组织（the International Working Group，IWG） -1 诊断标准首次提出AD诊断的生物标志物，肯定了生物标志物对AD 诊断的意义。随后2011年美国国立老化研究所和阿尔茨海默病协会（National Institute on Aging-Alzheimer’s Association，NIA-AA）发布的AD诊断

标准指南和2014 年IWG-2 标准都强调了AD诊断和进展的生物标志物。另外，针对生物标志物的药物研究也是近年来的热点。由此可见，生物标志物对AD 疾病诊断、鉴别诊断以及治疗干预具有重要意义。本文对AD的体液生物标志物研究进展进行阐述，以期为AD 的早期诊断、鉴别和治疗干预提供依据。脑脊液与大脑细胞外环境直接接触，是不同病理生理类型生物标志物的理想来源。已经证实脑脊液Aβ42、总tau 蛋白（t-tau） 和磷酸化tau 蛋白（p-tau）是反映AD 病理生理改变的主要脑脊液生物标志物。对AD 病理生理机制的进一步研究发现，其他类型的蛋白也可作为AD 的脑脊液生物标志物。目前关于血液生物标志物（包括血清和血浆）的研究多数基于脑脊液标志物。 1 β淀粉样蛋白

Aβ 是由淀粉样前体蛋白裂解酶（β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1，BACE1）和分泌酶不断裂解淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）形成的。在APP 的跨膜区域中，由于分泌酶的裂解位置不精确，导致产生长度可变的多肽，如Aβ42、Aβ40 等。

1.1 Aβ42、Aβ40 及短链Aβ Aβ中研究最多的当属Aβ42，其由42个氨基酸组成。MOTTER 等首次发现AD 患者脑脊液Aβ42水平降低，随后的众多研究得到与之一致的结果。脑脊液Aβ42水平降低是诊断AD的重要支持证据，同时对于认知功能正常者和轻度认知障碍（mild cognition impairment，MCI）患者的疾病进展具有预测作用[12]。另外有研究发现Aβ42 水平对于鉴别AD 和额颞叶痴呆也有一定作用。AD患者脑脊液Aβ43水平也呈降低改变，与Aβ42 诊断准确性相似。Aβ在脑内最主要的形式即Aβ40 与认知功能损害的关系尚存在争议，但有研究发现在AD 与非AD痴呆的鉴别诊断中Aβ42/Aβ40比值的价值优于单纯Aβ42。研究认为单纯血浆Aβ42水平对AD发生风险无预测作用，但血浆Aβ42/Aβ40 比值却有着更高的预测价值，二者比值越低，预示着临床进展至MCI和AD的风险越高。另外，血浆Aβ42/Aβ40 比值还与脑脊液Aβ42 水平有关，这意味着采用血浆Aβ42/Aβ40 比值进行预测可以减少约50% 用于检测脑脊液Aβ42 的腰椎穿刺。Aβ短肽形式如Aβ38 也被认为可作为AD 的生物标志物。虽然一项纳入8个研究的meta分析发现脑脊液Aβ38 水平在AD患者和认知功能正常者间差异无显著性。但另有研究认为脑脊液Aβ38 水平与AβPET有关，且脑脊液Aβ42/Aβ38 比值预测Aβ阳性PET 价值高于单纯Aβ42。还有研究认为二者比值或许有助于AD与路易体痴呆的鉴别。

1.2 寡聚体Aβ寡聚体Aβ在AD的病理生理过程中具有重要作用，与tau蛋白沉积、突触功能失调、神经炎症等均有关，因此也可能作为AD 潜在的生物标志物，但目前对于脑脊液和血浆寡聚体Aβ的多种检测方法未得到满意结果。日后对于检测方法需进一步研究，以探讨寡聚体Aβ能否作为AD潜在的生物标志物。

1.3 BACE1 BACE1 的主要作用是裂解淀粉样前体蛋白，但其是否也可作为AD 潜在的生物标志物目前尚无一致结论。据研究，MCI 患者和AD 患者脑脊液BACE1 水平较正常对照稍高，且与稳定发展的MCI 患者相比，最终发展为AD 的MCI 患者脑脊液BACE1水平较高.但也有研究认为脑脊液BACE1水平在AD、MCI 患者及正常对照间无明显差别。甚至有研究发现AD 患者脑脊液BACE1 水平低于正常对照。BACE1 还与ApoE 4 基因相关[24]，而该 基因也是AD 的重要致病基因。尽管结果存在争议，但BACE1 在AD 疾病过程中的作用不容忽视，因此还需更多研究证实其是否可作为AD 的生物标志物。 2 Tau蛋白

Tau 蛋白是一种微管相关蛋白，主要分布在神经元的轴突上。过度磷酸化的tau 蛋白降低了tau蛋白与微管的亲和力，同时增加了tau蛋白的聚集和纤维化，是组成AD神经纤维缠结的主要成分。研究认为，相比于Aβ，皮质神经纤维缠结的密度与认知功能的相关性更强。在AD 患者中，脑脊液t-tau和p-tau 水平均明显升高。克雅病患者脑脊液t-tau水平也可显著升高，甚至高于AD患者10～20 倍。但在AD 患者中高水平t-tau 和p-tau 预示着临床进展更快速，因此该指标也可用于反映神经变性的严重程度。不同标志物联合应用可显著提高AD 的诊断率。在区分AD与正常对照或其他神经系统疾病时，脑脊液tau 蛋白联合Aβ42、t-tau/Aβ42 比值或p-tau/Aβ42 比值优于单个标志物[28]。p-tau/Aβ42 还可用于AD 与额颞叶痴呆的鉴别。血浆tau 蛋白同样具有临床应用价值。OLSSON等的meta 分析发现，血浆t-tau 和AD 之间存在相关性，但MCI 患者与对照组之间血浆t-tau没有显

著差异。随访研究认为血浆t-tau 水平升高与认知能力下降和MCI 风险增加有关[30]。血浆p-tau 在AD和MCI 患者中也呈升高改变。 3 脑血管功能失调标志物

脑血管病是AD 常见的合并症之一，脑血管变化能否作为AD 的发病机制一直处于热议中。但后来的研究认为血管功能失调是晚发型AD 最早且最强的病理因素。心脏型脂肪酸结合蛋白（heart-type fatty acid-binding protein，hFABP）是反映AD血管功能失调机制的生物标志物，该标志物最早被认为是心肌梗死的标志之一，而后HU等在研究中发现其也可作为AD的生物标志物。AD与正常对照的队列分析认为hFABP与AD中度相关。还有研究发现hFABP 对MCI发展为AD具有潜在预测作用。CHIASSERINI等发现脑脊液hFABP水平与MMSE 分数显著相关，hFABP联合p-tau可显著鉴别AD和额颞叶痴呆。血清hFABP水平与认知功能的相关性尚存在争议。OLSSON 等对两项关于AD与正常对照的研究进行分析，认为血清hFABP 水平与AD 患者认知损害无关。但MOLLENHAUER等认为血清hFABP与脑脊液tau 蛋白的比值可能有助于鉴别AD和路易体痴呆。 4 炎症标志物

神经炎症也是AD 发生的病理生理机制之一。老年斑沉积和神经纤维缠结可引起脑内免疫反应，主要表现为胶质细胞的激活。参与AD免疫激活的胶质细胞主要是小胶质细胞和星形胶质细胞。胶质细胞激活可释放促炎因子导致炎症的反应发生，进而释放炎性因子造成神经元死亡，同时增加Aβ的生成和tau蛋白的过度磷酸化。

4.1 髓细胞触发受体2 在疾病早期，髓细胞触发受体2（triggering receptor expressed on myeloid cells 2，TREM2）可能通过吞噬清除Aβ对AD的病理发展发挥一定保护作用；但在疾病晚期，TREM2可激活胶质细胞引发神经炎症而加重AD疾病进展。脑脊液中可检测到TREM2 的一种可溶性变体（sTREM2），可作为AD的生物标志物。SUáREZ-CALVET等在携带

常染色体显性突变基因的预期临床症状出现前5 年的AD患者脑脊液中检测到sTREM 升高。脑脊液sTREM2 水平还与tau 蛋白沉积有关。但也有研究认为sTREM 在AD患者、MCI患者和正常对照之间无明显差别[41]。AD 患者外周血单核细胞TREM2 mRNA 水平和单核细胞上的TREM2 蛋白表达高于对照组，且与认知能力呈负相关。

4.2 YKL-40 星形胶质细胞中表达的YKL-40与tau蛋白呈正相关，提示YKL-40在AD疾病中发挥作用。已有众多研究证实AD 患者脑脊液YKL-40水平高于正常对照，尤其是疾病早期。但也有研究认为二者之间无显著差别。随访研究发现MCI患者随访4年脑脊液YKL-40 水平逐渐升高。高水平的脑脊液YKL-40和YKL-40/Aβ42比值可用于预测认知功能正常者发展为MCI及MCI发展为AD的风险。同时，研究发现其有助于AD与路易体痴呆、额颞叶痴呆及非AD 型MCI之间的鉴别。与正常对照相比，早期AD患者血浆YKL-40水平明显升高，但其对于认知功能下降的并无明显预测作用。其他炎症标志物如γ 干扰素诱导的蛋白10、白细胞介素-6、肿瘤坏死因子α等也被认为是AD潜在的生物标志物，但目前仍存在争议，需要更多的研究验证。 5 α-突触核蛋白

α- 突触核蛋白（α-synuclein,α-syn）沉积是帕金森病、帕金森痴呆及路易体痴呆的主要病理改变，且已证实脑脊液和外周血红细胞α-syn也可作为上述疾病的生物标志物。在超过50% 的散发性AD患者脑内也发现了α-syn 的沉积，α-syn是否也能作为AD的生物标志物是一个值得探讨的问题。尽管有研究发现α-syn 与Aβ和tau蛋白具有协同作用，可促进后者聚集和积累，但目前α-syn与AD病理变化之间的关系仍不清楚。脑脊液α-syn 在AD和MCI患者中较正常对照升高，尤其是疾病早期，但曾有研究发现其仅在MCI快速进展为AD的患者中水平升高。除与AD认知功能的关系外，研究还发现α-syn与AD患者t-tau 呈明显相关，但与p-tau 相关性较弱，具体原因尚不清楚。在脑脊液α-syn 用于AD 和突触核蛋白病的鉴别诊断研究中发现，与帕金森病或路易体痴呆患者相比，AD患者脑脊液α-syn 水平更高。血浆α-syn 在AD 患者和正常对照之间并无显著差异。 6 TDP43

TDP43 虽然是额颞叶痴呆的主要病理变化，但在约50%的散发AD患者中也可见到TDP43 主要是血源性的，但也不能排除由脑脊液外泌体分泌至外周的可能[55]。ZHANG等发现与健康对照相比，AD患者血浆神经源性外泌体TDP43水平升高。还有研究发现最终发展为AD的患者在MCI 前期血浆TDP43水平也有所升高。上述研究提示TDP43参与了AD 的病理改变，但仍需更多研究支持其可作为AD 的生物标志物。 7 总结

本文从AD 病理生理变化的角度对其体液生物标志物研究进展进行总结，除已经纳入诊断标准的Aβ42、t-tau 及p-tau 外，其余标志物如血管功能失调标志物、炎症反应标志物及α- 突触核蛋白、TDP43等参与AD 疾病发生的蛋白或因子尚在研究之中。虽然这些标志物作为AD诊断或鉴别诊断生物标志物尚无定论，但在AD 患者中的显著变化提示了这些蛋白或因子参与了AD 的疾病发生，为AD 药物研发提供了新的靶点，带来了新的契机。