血管性痴呆患者血浆中Tau蛋白与ApoE基因多态性的关系

许二赫 贾建平 (首都医科大学宣武医院神经内科,北京100053)

血管性痴呆(Vascular dementia,VD)是指各种脑血管病引起的获得性智能损害和认知障碍综合征,是一种慢性进行性疾病。我国VD患病率1.1%～3.0%,目前其病因尚未完全明确。Tau蛋白是细胞内转运系统,在微管的合成和稳定中具有重要作用,主要在神经元合成,有研究发现VD患者脑脊液Tau蛋白浓度增高,据此推测Tau蛋白在VD发病机制中可能起到作用[1]。载脂蛋白E(ApoE)是参与胆固醇代谢的重要血清脂蛋白之一,在调节脂质代谢尤其神经元损伤或发育期间的生长和再生有重要功能,主要由肝脏的肝实质细胞合成,脑组织中的星形细胞也可合成。ApoE是一种多形性蛋白,基因编码位于第19号染色体,有6种表型:纯合子E2/2、E2/3 、E4/4和杂合子 E2/3 、E2/4 、E3/4,现已证实ApoE的不同基因型与高血脂症、VD有关,尤其ApoEε4与VD的关系密切。我们拟用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)法进行ApoE基因多态性分析,同时应用ELISA法进行Tau蛋白定量分析,探讨VD患者血浆中二者的关系,为VD患者的临床早期诊断提供依据。

1 资料与方法

1.1 对象 (1)VD组:本组102例,选自2008年1月至2008年12月神经内科住院的患者及2009年1月至2009年5月神经内科门诊患者,其中男65例,女37例,年龄60～72岁,平均年龄(65.8±5.8)岁。经简易精神状态量表(MMSE)、长谷川痴呆量表初筛做出痴呆诊断,诊断均符合美国精神病学会的精神障碍诊断和统计手册DSM-IV的血管性痴呆诊断标准,Hachinsk缺血量表评分(HIS)＞7分。根据MMSE量表划分VD患者严重程度,分为轻度(20～24分)43例,中度(10～19分)38例,重度(10分以下)21例。根据临床、神经系统检查、头颅 CT和(或)MRI和相关实验室检查,均排除其他神经系统及其他系统和物质原因所致的痴呆。(2)对照组:选取健康老年人100例作为对照组,其中男58例,女42例,年龄58～75岁,平均年龄(64.2±6.7)岁。脑梗死诊断根据第四届全国脑血管病会议制定的脑梗死诊断标准。两组间年龄、性别等构成无统计学差异,所有病例根据病史、临床表现、量表检测及头颅CT或(和)头颅MRI检查,均提示有脑血管病和局灶性神经系统体征。

1.2 方法

1.2.1 标本采集 取静脉血5 ml,置聚丙烯EDTA抗凝管中,于4℃低温以1 000 r/min离心3分钟,取上清于-70℃冰箱内保存。

1.2.2 实验方法 采用双抗体夹心酶联免疫吸附试验(ELISA)测定血浆中Tau蛋白浓度,操作严格按试剂盒说明书要求进行,Tau蛋白检测试剂盒由比利时INNOTEST公司提供。应用聚合酶链式反应-限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)技术进行ApoE基因多态性分析。

2 结果

2.1 临床一般资料比较 VD组及对照组性别、年龄构成差异无显著性(均P＞0.05)。

2.2 VD组与对照组ApoE基因多态性分析 VD组与对照组中ε4等位基因频率分别为31.4%和7.0%(P＜0.01,表1)。

表1 VD组与对照组ApoE基因多态性分布(%)Tab.1 ApoE gene polymorphism in VD and control groups(%)

表2 VD组与对照组血浆中Tau蛋白水平的比较Tab.2 Comparison of Tau protein level in plasma of VD and control groups

表3 携带ε4 VD患者与非携带ε4 VD患者Tau蛋白水平的比较Tab.3 Comparison of Tau protein level betweenε4 VD and non-ε4 VD patients

2.3 VD组、携带ε4VD组与对照组血浆中Tau蛋白水平的比较 研究发现VD患者血浆中Tau蛋白浓度(12.4±7.1)pg/ml高于对照组(5.2±4.1)pg/ml,携带ε4VD患者Tau蛋白浓度(23.3±4.3)pg/ml明显高于对照组(5.2±4.1)pg/ml,均有明显统计学意义(P＜0.01,表2)。

2.4 携带ApoEε4等位基因的VD患者与非携带ApoEε4等位基因的VD患者Tau蛋白水平的比较在血浆中Tau蛋白与ApoE基因型的关系方面,携带ε4等位基因VD患者(23.3±4.3)pg/ml与非携带ε4等位基因VD患者(14.1±4.2)pg/ml和对照组(5.2±4.1)pg/ml相比Tau蛋白浓度明显升高,均有统计学意义(P＜0.01,表3)。

3 讨论

Tau蛋白是微管相关蛋白,与细胞有丝分裂、细胞内物质转运等多种功能有关。正常情况下人脑中的Tau蛋白以磷酸化和去磷酸化两种形式存在,两者处于一种平衡状态。过度磷酸化后Tau蛋白生理功能发生了变化,不仅与正常微管相关蛋白互相竞争,影响微管形成,而且促进正常微管相关蛋白与微管的分离,使微管崩解。并形成各种沉积物在神经元细胞内,引起神经元损害。Tau的过度磷酸化被认为在AD发病机制中起到重要作用,但其与血管性痴呆的发病是否相关,目前研究较少。

1993年,Hesse[2]对卒中患者脑脊液中的Tau蛋白进行了研究,他发现患者脑脊液中的Tau蛋白在卒中后第2～3天开始升高达正常参考值的1.28倍,到第3周,脑脊液中的Tau蛋白量达正常参考值的3倍,持续升高直到3～5个月后才下降至正常水平,表明Tau蛋白是神经元缺血性损伤较为敏感的标志。Jeff victoroff等[3]对196血管性痴呆患者进行多中心临床和病理研究,结果发现VD患者中约55%的脑组织病理中可见神经元纤维缠结、老年斑形成以神经细胞缺失等组织学改变。Henono等[4]对部分VD患者的智能状况进行追踪观察后,发现原来无智能减退的患者,在第一次缺血发生后痴呆发病率可增加50%,这种状态难以用梗死灶的范围或者部分来解释,认为是脑组织中AD样的组织学变化起到了重要作用。Tau蛋白磷酸化受蛋白激酶和蛋白磷酸酯酶的调节,脑中蛋白磷酸酯酶2A活性下降是导致Tau蛋白异常磷酸化的一个重要因素[5]。本研究发现VD患者血浆中Tau蛋白浓度高于对照组,结果具有显著性差异。说明Tau蛋白过度磷酸化在血管性痴呆发病中可能起到一定作用,但机制尚不清楚。

研究表明,在神经元凋亡早期,许多抗原决定簇表位可以看到Tau蛋白磷酸化明显增多,并且异常磷酸化的Tau蛋白降低了和微管结合的能力[6]。但是异常磷酸化的Tau蛋白的存在短暂,在凋亡最终阶段,Tau蛋白去磷酸化并且被降解。认为Tau蛋白的过度磷酸化和神经元凋亡是共存的,并不是相互独立的事件。Tau蛋白异常磷酸化很可能是凋亡过程的始动因素。有研究也发现Tau蛋白表达在一个月最高,两个月稍有下降,三、四个月时明显降低,而血管性痴呆在2周到一个月时凋亡最显著,因此,推测Tau蛋白在血管性痴呆发病中的作用可能与凋亡相关,尚需要进一步的研究[7]。

载脂蛋白E(ApoE)是一种多功能蛋白质,在脂类物质的运载及代谢方面起着重要作用。ApoE遗传基因具有多态性,ε2、ε3、ε4 三种主要的等位基因分别编码E2、E3、E4三种异构体。已有许多研究一致证实,ApoEε4为AD的危险因素。近年来国外学者发现ApoEε4可增高血TC和低密度脂蛋白水平,从而加速动脉粥样硬化的形成,提高VD患病危险,故认为ApoE基因多态性与VD的关系密切。Deborah等[8]检测高龄老年人ApoE基因与痴呆或VD的关系时发现,ApoEε4多见于AD(22%)、VD(26%),而少见于无痴呆组(7%),且E4/E4和E4/E3型较E3/E3型血浆胆固醇水平要高,这一结论得到许多学者的证实。另有一些作者认为,当卒中与症状发生前的AD相遇的时候,可能会出现VD,在这种情况下ApoEε4的频率可能在VD中增加[9]。在本研究中,VD组中携带ApoEε4等位基因比率都明显高于正常人,与国内其他学者的研究结果较为一致,低于西方国家学者的研究结果,提示ApoE基因型可能存在不同地区、不同人种间分布的差异[10]。此结果也提示基因ApoEε4可能仅仅是VD发生的危险因素之一。

有关ApoE在VD中的发病机制可能与下列因素有关:(1)ApoE多态性影响血脂和脂蛋白水平,从而促进动脉粥样硬化的形成。(2)通过刺激巨噬细胞、泡沫细胞的形成作用于脂蛋白的结构蛋白直接参与动脉粥样硬化的形成。(3)通过影响神经细胞损伤后神经支配功能的恢复而引起神经细胞功能障碍。

综上所述,Tau蛋白、ApoE共同参与了VD的发病过程,这一点在本研究中也得到了证实,携带ε4VD患者血浆中Tau蛋白浓度明显高于对照组,携带ε4等位基因VD患者和非携带ε4等位基因VD患者Tau蛋白浓度明显高于对照组,结果具有显著性差异。这些结果也进一步提示血浆中Tau蛋白增高,尤其携带ApoEε4患者的Tau蛋白的增高可以作为VD的早期诊断依据。

1 张雪玲,丁新生,程 虹 et al.血管性痴呆脑脊液中Tau蛋白及Aβ检测[J].江苏医药杂志,2003;29(5):362-363.

2 Hesse C,Rosengren L,Andreasen N et al.Transient increase in total tau but not phosphor-tau in human cerebrospinal fluid after acute stroke[J].NeurosciLett,2001;297(3):187-190.

3 Jeff Victorof.Multicenter clinicopathological correlation in dementia[J].Am J Psychiatry,1995;152(10):1476-1484.

4 Henono H,Durien I,Lucas C et al.Dementia in stroke[J].Neurology,1996;47:852-853.

5 Wang T Z,Grundke-Iqbal I,Iqbal K.Restoration of biological activity of Alzheimer abnormally phosphorylated tau by deposphorylation with protein Phosphatase-2A,2B and 1[J].MOL Brain Res,1996;38(2):200-208.

6 Bancher C,Lassmann H,Breitschopf H et al.Mechanismsof cell death in Alzheimer disease[J].JNeural Transm Suppl,1997;50:141-152.

7 王守春,张 昱,常 明 et al.慢性脑缺血痴呆大鼠神经细胞凋亡的研究[J].中国临床康复,2003;7(23):3412-3413.

8 Deborah D B,Matin M L,Bmuar B et al.The relationship between Apolipoprotein E,dementia,and vascular illness[J].Athereschresis,1998;140(1):173-180.

9 Barba R,Martinez-Espinom S,Redriguez-Garcia E et al.Peststroke Dementia:clinical features and vascular factor[J].Stroke,2000;31(7):1494-1501.

10 Sparks D L,Martin T A,Gross D R et al.Link between heart disease,cholesterol and Alzheimer‘s disease:a review[J].Microsc Res Tech,2000;50(4):287-290.