阿尔茨海默病脑脊液标志物与淀粉样蛋白PET诊断相关性研究

武晓丹， 战 莹， 许欣茹， 张国旭， 王治国

北部战区总医院 核医学科，辽宁 沈阳 110016

阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)是一种以进行性认知功能障碍和记忆力损害为特征的神经变性疾病，发病机制尚不明确[1]。有研究认为，其病理改变以β淀粉样蛋白(amyloid-β protein，Aβ)沉积形成的脑内老年斑和tau蛋白聚集形成的神经纤维缠结为典型特征[2]。AD相关神经病理学改变最早可于典型症状出现前的20年发生，疾病发展过程可被看成是连续的，分为无显著临床症状的临床前AD、轻度认知障碍(mild cognitive impairment，MCI)及AD阶段[3]。MCI患者每年转化为AD的比例高达10%～15%[4]，早期预测MCI到AD的转变有助于临床医师评估AD风险及尽早干预。目前，常用的诊断AD的脑脊液标志物包括反映脑淀粉样蛋白沉积的标志物Aβ42和Aβ40，以及反映皮层纤维缠结的神经变性标志物t-tau和p-tau。有研究报道，t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42比单独的Aβ42、t-tau、p-tau具有更高的灵敏度和特异度[5]。11C-PIB是现阶段使用最广泛的Aβ特异性显像剂之一，能够从病理层面特异性反映不同阶段Aβ的沉积。本研究通过分析11C-PIB PET/CT脑显像与脑脊液标志物之间的关联性，探讨各脑脊液标志物诊断AD的临床价值。现报道如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象 选取北部战区总医院2013—2021年收治的27例AD患者和29例MCI患者为研究对象。56例患者中，男性28例，女性28例；年龄64～77岁。AD纳入标准：简易精神状态量表(mini-mental state examination，MMSE)评分≤23分，临床痴呆评定量表(clinical dementia rating，CDR)分值≥0.5。MCI纳入标准：患者或知情者发现认知损害；存在认知功能损害的客观证据；保持独立的日常生活能力；尚未达到痴呆诊断标准。排除标准：存在其他脑血管疾病；其他类型痴呆、严重精神疾病或长期服用大量抗精神病药物；认知功能严重障碍不能配合检查。所有患者均接受11C-PIB PET/CT显像，并根据Aβ沉积进行分组。患者及其家属均签署知情同意书。

1.211C-PIB PET/CT显像及图像分析 采用GE MINItrace回旋加速器合成11C-PIB显像剂，放化纯度>99%，符合放射性药品的要求。PET/CT扫描仪型号为GE Discovery VCT PET/CT，所有AD患者均接受11C-PIB PET/CT检查，11C-PIB注射剂量为3.7 MBq/kg，注射后40 min开始采集，采用3D模式连续采集；对PET图像进行衰减校正，数据迭代重建后与CT图像经Xeleris工作站同机融合得到横断位、冠状位、矢状位图像，并对图像感兴趣区进行分析。由3名高年资医师采用盲法对图像进行分析评估，以小脑作为参考区域，计算11C-PIB在前扣带回、外侧颞叶、顶叶皮层、额叶皮层、枕叶区域平均最大标准化摄取值，全脑Aβ沉积为各感兴趣区标准化摄取值比平均值。采用1.41作为临界值，将扫描结果分为PIB阳性和PIB阴性[6]。

1.3 脑脊液标志物检测 腰椎穿刺获取脑脊液。采用酶联免疫吸附法对脑脊液标志物Aβ42 、t-tau、p-tau进行检测。采用PCR-RFLP法测定APOE ε4 表达情况[7]。

2 结果

2.1 患者分组及组间临床基本资料比较11C-PIB PET/CT将56例患者分为PET阳性组(n=37，PET+组)和PET阴性组(n=19，PET-组)。见图1。PET+组CDR、t-tau、p-tau、t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42均高于PET-组，Aβ42低于PET-组，差异有统计学意义(P<0.05)。PET+组携带APOE ε4的比例高于PET-组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表1。

图1 11C-PIB PET/CT典型图像(a.AD患者，男性，68岁，MMSE评分17分，CDR=1.0，PET阳性；b.MCI患者，男性，63岁，MMSE评分24分，CDR=0.5，PET阳性；c.AD患者，女性，65岁，MMSE评分23分，CDR=0.5，PET阴性；d.MCI患者，男性，70岁，MMSE评分25分，CDR=0.5，PET阴性)

表1 两组患者临床基本资料比较

2.2 脑脊液标志物ROC曲线 脑脊液t-tau/Aβ42对11C-PIB PET显像诊断准确性最高，以下依次为p-tau/Aβ42、Aβ42、t-tau、p-tau。见表2、图2。

表2 脑脊液标志物ROC曲线指标

图2 脑脊液标志物ROC曲线

2.3 脑脊液标志物之间相关性及其与11C-PIB PET显像诊断一致性分析 脑脊液t-tau/Aβ42与t-tau、p-tau、Aβ42均具有相关性(r=0.750、0.475、0.006，P<0.05)，其中，与t-tau相关性最强，与Aβ42相关性较弱。p-tau/Aβ42与t-tau、p-tau均具有相关性(r=0.685、0.655，P<0.05)。t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42与11C-PIB PET诊断的一致性较强(κ=0.824、0.754，P<0.05)，Aβ42、t-tau、p-tau与11C-PIB PET诊断的一致性较弱(κ=0.552、0.499、0.471，P<0.05)。见图3。

图3 脑脊液标志物之间相关性分析

3 讨论

AD是一种多因素导致的神经退行性疾病，临床表现为不同程度的记忆、认知功能障碍，发病率随着我国老龄化的加重而逐年递增，而诊疗率却很低。MCI是介于认知功能正常与AD之间的一种状态，起病隐匿，其临床表现与AD相似，且进展为AD的概率较高[8]，因此，AD早期诊断及干预尤为重要。PIB PET显像通过同位素示踪标记放射性核素可高灵敏特异地反映脑内Aβ生理病理改变，已被广泛应用于临床AD的早期辅助诊断[9]。有研究表明，Aβ42、t-tau、p-tau的浓度变化可为AD的临床诊断提供支持性依据[10]。还有研究显示，脑脊液标志物及淀粉样蛋白沉积显像均与AD患者死后尸检结果具有相关性，且二者诊断符合率高达80%～90%[11]。因此，本研究采用淀粉样蛋白显像结果为切入点，建立脑脊液标志物最佳分割点，分析脑脊液标志物诊断的灵敏度、特异度，以及其与PIB PET显像诊断的相关性。

既往研究发现，淀粉样蛋白沉积阳性患者较阴性患者具有更低的脑脊液Aβ42水平和更高的t-tau、p-tau水平，能够间接反映异常Aβ斑块沉积和tau蛋白病理学改变[8]。本研究结果显示：PET+组CDR、t-tau、p-tau、t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42均高于PET-组，Aβ42低于PET-组，差异有统计学意义(P<0.05)；PET+组携带APOE ε4的比例高于PET-组，差异有统计学意义(P<0.05)。多项研究表明，t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42、Aβ42/Aβ40相对于单一标志物在AD的诊断中显示出更佳的诊断性能，可用来预测淀粉样蛋白显像阳性率[12-13]。Sohee等[14]以Aβ-PET确定脑脊液标志物的最佳切割点，发现t-tau/Aβ42可以较好地预测认知功能衰退。本研究通过绘制ROC曲线得知，脑脊液t-tau/Aβ42对11C-PIB PET显像诊断准确性最高，以下依次为p-tau/Aβ42、Aβ42、t-tau、p-tau；同时，t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42与11C-PIB PET诊断的一致性较强(κ=0.824、0.754，P<0.05)，Aβ42、t-tau、p-tau与11C-PIB PET诊断的一致性较弱(κ=0.552、0.499、0.471，P<0.05)。这说明，使用t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42较单独使用Aβ42、t-tau、p-tau具有更高的灵敏度和特异度，且能够提高与淀粉样蛋白显像诊断的一致性。本研究中，脑脊液t-tau/Aβ42与t-tau、p-tau、Aβ42均具有相关性(r=0.750、0.475、0.006，P<0.05)，其中，与t-tau相关性最强，与Aβ42相关性较弱；p-tau/Aβ42与t-tau、p-tau均具有相关性(r=0.685、0.655，P<0.05)。这可能是因为脑脊液Aβ42具有较高的变异性，而脑脊液tau相关标志物水平与AD病理机制更为一致[15]。

综上所述，脑脊液标志物t-tau/Aβ42、p-tau/Aβ42与淀粉样蛋白显像诊断具有较高的一致性，其作为AD诊断的辅助生物标志物，具有一定的临床价值。本研究局限性主要在于样本量较小，可能存在统计分析偏差，未来需要扩大研究样本量。