阿尔茨海默病外周血液生物标志物的研究进展

陈心怡 孙杨 徐德恩

AD是一种慢性进行性神经系统退行性疾病。目前AD的诊断主要依靠神经心理评估、MRI、正电子发射计算机扫描(PET)以及脑脊液生物标志物检测等方式。然而，由于它们具有高成本性或侵入性特点，限制了其作为临床诊断一线筛查工具，无法广泛应用于老年痴呆病人的初级诊疗。近些年来，以血液为标本筛选合适的AD生物标志物研究得到了广泛开展。本文旨在对外周血液的AD生物标志物研究现状进行综述，以寻找适合用于AD病人筛查的生物学诊断工具。

1 β淀粉样蛋白(Aβ)

传统的脑脊液Aβ40和Aβ42作为AD的核心生物标志物，具有高度敏感性和特异性，但脑脊液标本采集在临床实践中不容易被病人所接受。相比之下，外周血Aβ作为潜在的生物标志物受到了广泛关注。但在AD的生物标志物数据库中，针对血清Aβ的临床研究结果并不一致。早期有研究采用ELISA法测定血浆中的Aβ40、Aβ42及Aβ40/Aβ42的水平，但结果显示，上述指标在AD病人与健康人群间差异无统计学意义[1]。后来Song等[2]对12个横断面研究和7个纵向研究进行了荟萃分析，其中横断面分析结果显示：AD病人的血浆Aβ40水平与健康人群无明显差异，而Aβ42水平有所降低；纵向分析结果显示：临床前期AD病人血浆Aβ42和Aβ40水平显著高于健康人群。一项纳入了100例AD病人和46名健康体检者的前瞻性研究结果显示，AD病人血浆Aβ42以及Aβ42/Aβ40水平明显低于健康人群[3]。另一项采用单分子列阵技术(Simoa)对719例大样本进行研究，发现AD病人血浆与脑脊液之间的Aβ水平存在显著的相关性，且AD病人血浆Aβ40、Aβ42及Aβ42/Aβ40水平较健康人群和轻度认知功能障碍(MCI)者偏低[4]。Chen等[5]采用免疫磁减量方法(IMR)检测遗忘性MCI病人血浆Aβ42水平，结果发现MCI病人血浆Aβ42水平较健康人群偏高，且与后期出现的认知功能减退明显相关。以上研究结果表明，病人在痴呆临床前期，血浆中的Aβ42和Aβ42/Aβ40水平明显升高，但进入痴呆期后，两者水平均呈现下降趋势[6]。这表明血浆Aβ水平在痴呆的临床不同时期表现是动态的、非线性变化的，随着时间的推移，Aβ相关的生物标志物在病人体内发生了变化。即使在24 h内，血浆Aβ42和Aβ40水平也随着昼夜节律改变处于动态变化，并且还受载脂蛋白E4以及疾病严重程度等因素的影响[7]。近来一项研究显示，AD病人外周血中Aβ42/Aβ40水平降低可以预测脑淀粉样变阳性率[8]，说明血浆Aβ可能成为用于筛选个体是否存在脑Aβ沉淀的良好生物标志物。然而，考虑到不同研究设计之间的差异，未来还需要进一步扩大研究对象，采用更多样化的检测方法，来评估外周血Aβ作为AD的生物标志物的可靠性和特异性。

2 tau蛋白

以往使用传统的检测方法很难检测到AD病人血液中的tau蛋白，随着高敏检测技术的发展，血清tau蛋白有望成为筛查AD的生物标志物。有学者使用Simoa或IMR在AD和其他痴呆病人中均检测到血浆t-tau水平显著高于健康对照人群[9-10]，并且血浆t-tau浓度升高与认知损害进展速度有关[11]。一项研究共检测172名健康体检者、57例MCI病人以及40例AD病人血浆中t-tau及p-tau水平，并以脑Aβ-PET和tau-PET检查结果作为对照，结果发现AD病人外周血t-tau和p-tau181水平升高最明显，而MCI病人与健康对照者差异无统计学意义，且AD病人血浆p-tau181浓度与脑Aβ-PET和tau-PET阳性有明显的相关性[12]。Karikari等[13]研究发现，血浆p-tau181水平在AD临床前阶段开始增加，在痴呆期进一步升高，在诊断AD方面有较高的准确性(AUC为0.853)，提示血浆p-tau181可作为用来预测MCI转化为痴呆的生物标志物。此外，Thijssen等[14]发现AD病人血浆中p-tau181浓度是额颞叶变性病人的3.5倍，在预测AD病人脑淀粉样变性方面具有较高的敏感性和特异性，提示血浆p-tau181可鉴别AD与非AD的病理性改变[15]。一项针对健康人群、主观认知功能下降或MCI病人的队列研究中，所有参与者均进行血浆p-tau217检测、脑tau-PET和Aβ-PET检查，结果发现认知功能正常但Aβ-PET阳性的对象血浆p-tau217水平已经升高，并且该变化先于皮质tau-PET变化;纵向研究结果也显示血浆p-tau217水平升高与认知功能减退和脑萎缩相关，提示血浆p-tau217比p-tau181更适合用于AD的早期筛查[16-18]。Palmqvist等[19]针对AD和其他神经退行性疾病的病人的横断面队列研究发现，血浆p-tau217可以区分AD与非AD(AUC=0.96)，也可以区分其他神经退行性疾病(AUC=0.89)，其准确率明显高于血浆p-tau181，但与脑脊液p-tau217、p-tau181和tau-PET相比，差异无统计学意义。因此，血浆p-tau217可以用于鉴别AD与其他神经退行性疾病。最近有报道称p-tau231有望成为新的诊断AD的生物标志物之一，该研究发现p-tau231能够准确地识别AD病人，并将其与Aβ-PET阴性(AUC=0.92～0.94)人群区分开来，还可以将AD病人与非AD神经退行性疾病病人(AUC=0.93)以及Aβ-PET阳性的MCI病人(AUC=0.89)区分开来，提示p-tau231比p-tau181能更早地识别AD的临床分期，甚至早于脑Aβ-PET检查阳性结果[20]。因此，血浆p-tau231有可能是一种有前景的诊断AD的新型生物标志物。总的来说，t-tau、p-tau181、p-tau217以及p-tau231均可以区分AD与非AD，但是p-tau181准确率更高，而p-tau217以及p-tau231除了区分AD与非AD外，还可以识别非AD神经退行性疾病。尽管血浆tau蛋白能够部分反映AD的病理变化，但由于人体的正常衰老过程与AD病理改变均可以导致血浆tau蛋白水平变化，两者具有较大的重叠性，因此未来需要大样本、多中心以及联合多种技术来进一步验证血液中tau蛋白是否可以作为诊断AD的生物标志物。

3 神经丝轻链蛋白(neurofilaments，NfL)

NfL是构成神经元轴突中间纤维的特异性分子蛋白，负责轴浆运输、维持神经元正常形态及保持神经纤维的弹性，它在大多数神经退行性疾病中表达增加，在轴突损伤时进入血液循环。在AlzBiomarker数据库中，NfL已经作为与AD相关的生物标志物被大量研究。早期研究发现，在家族性AD中，血浆NfL水平在AD临床症状出现前10年左右就呈上升趋势，而在散发性AD中这种变化稍晚[21]。Khalil等[22]的研究表明，AD病人血清或血浆NfL水平与脑脊液NfL水平密切相关，但是血清NfL在多种非AD神经退行性疾病中表达均有所增加，在诊断AD方面的特异性低于脑脊液tau和Aβ。一项横向性研究发现，AD病人血清中的NfL水平明显高于MCI病人和健康对照者；纵向分析发现，MCI病人的NfL基线浓度越高，其基线认知功能评分越低，转化为AD的风险越大，提示血清NfL可以预测AD的进展[23-24]。另一项回顾性分析评估NfL和t-tau在轻度AD诊断试验中的应用效果，结果发现血清中的NfL在诊断轻度AD方面优于t-tau[25]。Benussi等[26]发现，血清p-tau181区分额颞叶变性者和AD病人的准确率高，而血清NfL区分额颞叶变性者和健康人群的准确率高。

4 微小核糖核酸(miR)

随着大数据基因组学的发展，关于表观遗传研究的数量急剧增加。利用表观遗传学可以解释AD病人环境暴露与基因交互作用的机制。表观遗传学涵盖了DNA甲基化、组蛋白修饰和非编码RNA等。miR是一类核苷酸高度保守的非编码RNA，在AD病程中发挥重要的调控作用。随着许多新技术的发展，血液中发现了许多与AD相关的miR。Guo等[27]对AD病人进行高通量测序，发现AD病人有9种miR(hsa-miR-26a-5p、hsa-miR-181c-3p、hsa-miR-126-5p、hsa-miR-22-3p、hsa-miR-148b-5p、hsa-miR-106b-3p、hsa-miR-6119-5p、hsa-miR-1246和hsa-miR-660-5p)明显异常，其中hsa-miR-22-3p具有最高的灵敏度(81.8%)和特异度(70.9%)。近来有研究发现，AD病人的血清miR-133b表达水平显著下降，且血清miR-133b水平与MMSE评分呈正相关[28]。Nagaraj等[29]对AD相关性miR的研究进行了综述，发现36种血浆miR被重复验证过，最常见的是hsa-miR-125b，6篇报道均显示其表达水平一致性下调。Takousis等[30]通过Meta分析发现，AD病人与健康对照者的血液标本中有32种miR表达水平存在明显差异，其中有5种miR在脑脊液和血液中均出现了差异表达，例如hsa-miR-125b-5p、hsa-miR-146a-5p和hsa-miR-223-3p在脑脊液中表达上调，在血液中却表达下调。近来研究也发现，AD病人血浆中的miR-125b/PTGS2表达上调，miR-125b可以预测AD病人的认知功能下降[31]。由此可见，血浆miR-125b有可能成为诊断AD的一项新的指标。另外，Yang等[32]发现，AD病人血清外泌体中miR-135a和miR-384均表达上调，而miR-193b表达下调。还有研究发现，从AD病人血清分离的细胞外囊泡中的hsa-miR-1306-5p、hsa-miR-342-3p和hsa-15b-3p的表达水平均显著下调[33]。综上，在血清/外泌体中发现多种miR有助于AD的诊断。然而，不同地域不同种族的人群有不同的外周血miRNA谱，而且很多研究仅停留在生物信息分析层面上，缺乏大量生物学证据。因此，外周血miR与AD的相关发病机制、功能以及特异性等问题有待于大量研究。

5 总结与展望

理想的生物标志物首先应该满足特异性和敏感性的标准，其次应当具备易取材、易检测、定量、可重复性以及不受合并疾病影响等特点。尽管AD血液生物标志物检测有望成为未来最具潜力的早期诊断手段之一，但是受到多种因素影响，其检测结果仍需要大样本重复验证后才能在临床中广泛应用，目前还不能作为临床诊断和可靠的监测指标。随着检测技术的更新与发展，相信AD血液生物标志物检测的敏感度和特异度也将随之大幅度提高，未来会有更多关于AD生物标志物的研究，以及采用多种生物标志物联合检测来提高AD早期诊断的灵敏度和特异度。