嗅觉功能检测在阿尔茨海默病早期诊断中的研究进展

张凤晓， 郭春杰， 解 博综述， 杨 宇审校

AD是老年痴呆最常见的类型，约占所有痴呆患者的 60%～80%[1]， 研究表明每5 y AD发病率将上升一倍[2]。 同时，AD是一个连续的疾病发展过程，2011年Sperling等[3]。 制定的AD诊断标准，正式将AD分为3个连续的阶段，即临床前期、MCI和痴呆期；其病程呈现不可逆性，药物仅对早期疾病有效，尚无有效治愈或显著延缓病程进展的治疗手段。临床前期阶段患者尚无临床表现，且无有效公认的神经心理学检查，对这组人群的识别能力不强。MCI 是达不到痴呆的诊断标准，正常老龄化与AD之间的过度状态。它并不依赖于年龄和教育水平的缓慢进行的脑认知功能障碍，不影响患者的日常生活，所以被认为是过渡阶段。目前主要通过临床、神经心理量表测试以及影像学检查进行辅助诊断[4]。 有研究指出[5]，MCI 患者中约10%～15%的患者最终发展为AD，是正常老年人的10倍。

已然公认，AD患者在出现临床症状前的10～15 y,脑内就已经出现神经病理学变化。1974年，Waldton[6]发现老年痴呆患者的嗅觉障碍在疾病早期即可出现，并随疾病进展而加重。由此嗅觉障碍与AD的联系得到了医学界广泛重视。随之AD患者的Braak病理分期[7]，Ⅰ和Ⅱ阶段的改变主要在内嗅皮质区，支持了之前疾病研究。2020年，Murray等[8]研究也证明， 嗅觉系统中的未折叠蛋白反应的激活可能导致AD的最早期阶段变化，嗅觉障碍在AD早期即可存在。随着近些年的研究，越来越支持嗅觉障碍可能作为AD早期诊断的证据之一。

1 AD嗅觉障碍的神经病理生理

嗅觉冲动由嗅觉感觉神经元经嗅球、嗅束，到初级嗅觉皮质(primary olfactory cortex，POC)、次 级 嗅 觉 皮 层(secondary olfactory cortex,SOC)传导通路。其中 POC 主要有双侧内嗅皮质、梨状皮质、杏仁核等。嗅觉通路上任何部位的病理改变均可导致嗅觉功能的损害[9]。 嗅觉障碍的人群患病率为12%～20%，嗅觉减退的患病率为 9.2%～18%[10]。嗅觉的化学感受器会随着年龄的增长而减弱，导致老年性嗅觉障碍。 65～80岁的老年人中约半数伴有嗅觉障碍，而80岁以上者中可达 62%～80%[11]。

1.1 β-淀粉样蛋白(β-amyloid，Aβ)AD病理改变有Aβ沉积等，Aβ是淀粉样前体蛋白(amyloid precursor protein,APP)经β分泌酶和γ分泌酶作用后的底物[12]。内嗅区皮质是AD病理改变最早累及的部位,这些病理改变引起嗅觉通路传导障碍，从而导致患者嗅觉障碍。此外体外培养研究也[13]发现MCI和AD患者嗅黏膜上皮细胞和实质中均表达Aβ，表明嗅觉系统在AD早期即出现相关病理变化。在APPswe-PSldE9转基因小鼠中，通过观察Aβ在嗅觉通路的沉积随时间变化，而表明Aβ早期即可沉积在嗅觉通路中，并随时间延长逐渐向中枢发展，导致嗅觉障碍和认知功能减退。Seung Jun Yoo等[14]研究鼻腔分泌物样本早期筛查AD，发现可溶性Aβ寡聚体的表达特征和AD病理可能与患者认知能力下降密切相关，这可能为早期筛查提供了机会。

1.2 Tau蛋白 AD嗅觉障碍的发生与过度磷酸化的tau蛋白在嗅觉系统中沉积也有关。根据BraakⅡ期，1/3的AD患者的嗅球与嗅束中即有tau蛋白的沉积表明嗅球和嗅束受累可能是AD患者中枢神经系统变性过程中的早期发现。Lafaille-Magnan 等[15]在对痴呆高危因素的老年人研究发现，嗅觉识别障碍与认知下降及脑脊液中总tau和P181-tau/Aβ1-42增加呈正相关，嗅觉功能评价是预测痴呆高危人群发展为AD早期的一种生物学标志[16]。

1.3 载脂蛋白E(Apolipoprotein，APOE) 等位基因ε4是散发性AD最常见的风险基因，也是MCI和AD共同的危险因素。超过50%的AD患者携带此基因。 Kowalewsi等[17]研究结果显示携带APOEε4 等位基因与阿尔茨海默病患病风险增加相关，APOEε4 基因阳性组较阴性组更易患MCI， 且APOEε4阳性 MCI患者的嗅觉识别能力较阴性患者显著降低，APOEε4基因阳性的嗅觉缺失者患AD的危险性比阴性者高5倍，说明APOEε4很可能与嗅觉功能损伤具有一致性,因此，嗅觉障碍和APOEε4两者结合也可以更准确地预测AD发病。

1.4 乙酰胆碱(Acetylcholine，Ach) 嗅觉系统中，内嗅皮质和嗅球含有大量的Ach、胆碱乙酰转移酶及其他神经递质，而这些神经递质紊乱特别是Ach减少被认为是认知功能障碍的原因之一。研究表明Ach在嗅觉功能中发挥关键性作用，而AD患者中Ach有减少或消失，进而导致嗅觉障碍。因此在改善认知障碍的药物中，胆碱酯酶抑制剂如多奈哌齐，同时还可改善嗅觉功能[18]。

随着2018年[19]由FDA推荐今后的阿尔茨海默病临床试验应用由(美国)国家老年研究所(National Institute of Aging，NIA)和阿尔茨海默病协会(Alzheimer’s association，AA)提出的AD的ATN研究作为诊断标准(简称为ATN标准)后，生物标志物诊断AD取得进一步突破.然而AD的生物标志物组合为定性诊断，其沉积程度尚不能区分AD不同阶段，同时尚需要行腰椎穿刺有创检查，在不明确诊断痴呆患者情况下，尚不能广泛实行。相比之下，嗅觉功能检测更易操作，简便，同时可应用于AD早期诊断。

2 嗅觉障碍类型及检测方法

嗅觉障碍分为嗅觉察觉阈值、识别、辨别等障碍，嗅觉检测方法[16,18]包括主观和客观检测方法，前者包括宾夕法尼亚大学嗅觉识别试验(UPSIT)、Sniffin’Sticks嗅觉测试、T&T 嗅觉测试、短暂嗅觉识别实验(brief smell identification test，B-SIT)、袖珍嗅觉实验(pocket smell test，PST)等；后者包括嗅觉影像学等检查。主观嗅觉检测是指嗅觉的心理生理检测，通过受试者对气味刺激的回答来判断其嗅觉功能状态，主要包括：(1)嗅觉察觉阈值：即对气味的敏感度，受试者闻到气味时所需要的最低浓度。主要由Sniffin’ Sticks嗅觉察觉阈值测试、T&T 嗅觉测试等检测。(2)嗅觉识别：是指连续给予受试者递增浓度的气味，直到能够识别气味名称。主要由UPSIT、Sniffin’ Sticks、T&T 嗅觉测试中识别检测、B-SIT、PST等检测；在AD患者中进行UPSIT时敏感度和特异度均高达80%以上[20]。(3)嗅觉辨别：即区分几种不同气味。主要由Sniffin’ Sticks嗅觉辨别测定。研究表明，上述主观嗅觉检测方法适用于AD及MCI患者。另外，值得注意的是，嗅觉检测应该在安静、通风等良好的环境里进行；被试者的排除标准应包括可能影响检测嗅觉功能的各种因素，如上呼吸道感染、鼻炎等。

AD患者的嗅觉识别障碍比察觉障碍更显著。嗅觉察觉能力是一个低级的感知过程，不需要高级认知功能的参与，而嗅觉识别不仅与感知有关，还与高级的认知功能有关。因此，嗅觉识别能力较觉察能力的下降更能反映AD患者疾病进程及认知功能衰退趋势，提示气味识别测试可应用于早期诊断评估AD。Matthew[21]等发现，嗅觉辨认测试与正常对照比较，AD患者在疾病早期嗅觉辨认功能即发生变化，且随着病情的进展而逐渐下降。Yoon[22]等开展了一项纳入122例 MCI 患者的队列研究，平均随访时间4.9 y，结果显示嗅觉功能障碍者较正常者发展为MCI的可能性要高，且更易发展为MCI。研究[23]发现MCI 患者嗅觉识别能力减退明显，且嗅觉识别能力评分和认知测试结果呈正相关，即认知功能好的人嗅觉识别能力也较好，并认为嗅觉障碍可出现在认知功能障碍之前。在正常老年人随访研究中，30%人群在5 y随访过程中达到MCI诊断标准，且嗅觉评分低于平均分者达到MCI诊断标准的概率高于均分者两倍。同时，嗅觉障碍与神经心理认知评估结果相关。在MCI患者中，气味识别得分与MMSE评分之间无显著关联[24]。但气味识别得分与 MoCA评分在 MCI、AD 患者中均存在显著的正相关(相关系数r分别是0.16和0.30)[25,26]，因此嗅觉检测联合MoCA可提高MCI及AD的诊断准确性。由此可见嗅觉障碍在认知功能障碍的早期即已存在，嗅觉障碍不仅可以预测貌似健康人群的认知功能下降，对于MCI向AD转化也具有预测价值。

3 嗅觉功能核磁成像

嗅觉功能核磁成像是指患者在进行BOLD-MRI 同时给予嗅觉刺激，兴奋嗅觉功能脑实质的神经元，此时与嗅觉相关的脑实质区域的血流量以及氧耗量增加，通过核磁检测扫描信息来研究脑实质区域神经元活动情况[27]。嗅觉 fMRI为早期发现AD提供了新方法。Wang等[28]应用嗅觉fMRI 观察43名正常志愿者(22～64岁)的嗅觉相关脑区的激活情况，结果表明AD患者的POC的嗅觉激活体素数 比正常老年对照组明显减少，AD组POC的BOLD信号强度及激活体素数随气味浓度的增加而明显增强，而正常老年组无此趋势，说明嗅觉fMRI对AD相关的嗅觉障碍敏感，嗅觉系统的结构和功能成像可为嗅觉功能的变化提供客观依据。另一项研究也指出[29]，采用嗅觉检测联合fMRI海马体积测量对AD早期诊断的敏感性高达92.3%嗅觉功能检测与海马等体积检查以及认知能力相结合，可以提高预测MCI向AD转化的准确度。

综上所述，嗅觉障碍可在AD患者早期出现，可由嗅觉主观、客观方法检测，同时与Aβ、Tau蛋白在嗅觉通路沉积、胆碱能通路损伤相关。因此，嗅觉检测是早期AD的一项敏感指标，对AD患者早发现、早诊断、早治疗意义重大。

4 嗅觉障碍的发展与展望

近些年嗅觉障碍成为AD的研究趋势，但单独应用嗅觉测定诊断AD则特异性不高，因为嗅觉障碍在AD与健康老年人中存在重叠现象，也见于其他的中枢神经系统疾病，如帕金森病 (PD)、 额颞叶痴呆及神经系统变性病等。在诊断AD同时，理应结合临床症状、影像学等手段鉴别其他疾病。 嗅觉受损与MCI事件有关，并与从MCI进展到AD有关，很可能是早期发现AD的一个生物标记，为AD早期诊断提供了支持证据。嗅觉功能检测与AD发展的进一步关系仍需要大量理论实践研究来证实，以致应用于AD早期诊断标准中，让患者早期获益。