林劍楠綜述, 馬 強(qiáng)審校

阿爾茨海默氏病(AD)是神經(jīng)退行性疾病中最常見(jiàn)的一種不可逆疾病,臨床特點(diǎn)是多個(gè)認(rèn)知領(lǐng)域障礙、記憶力尤甚，對(duì)個(gè)人的日常生活和社會(huì)醫(yī)療系統(tǒng)產(chǎn)生惡性影響。世界人口老齡化的增加，導(dǎo)致AD的發(fā)病率顯著增加，影響著全世界超過(guò)10%的65歲以上的人口[1]。盡管全球范圍內(nèi)專家為此做出了相當(dāng)大的努力，但AD患者的診斷還是只能在臨床出現(xiàn)癥狀并基于神經(jīng)心理測(cè)試和神經(jīng)影像學(xué)檢查后。2011年美國(guó)NIA-AA診斷指南，明確指出將AD作為一個(gè)連續(xù)階段的過(guò)程，包括MCI在內(nèi),并且分為3個(gè)階段，癡呆階段、癡呆前臨床有癥狀階段和臨床前無(wú)癥狀階段。該指南還將生物標(biāo)志物納入AD診斷標(biāo)準(zhǔn)中，生物標(biāo)記物開(kāi)始在阿爾茨海默病的診斷、治療以及病程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中發(fā)揮著重要的作用。腦脊液中的生物標(biāo)記物與阿爾茨海默病已有明確相關(guān)性，但有創(chuàng)、患者接受性差阻礙腦脊液標(biāo)記物在疾病早期篩查工作的進(jìn)展。近些年，外周血易獲得、接受性高、費(fèi)用低成為研究熱點(diǎn)，大量潛在生物標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn)。

1 外周血中蛋白生物標(biāo)記物研究進(jìn)展

1.1 Aβ低聚物、Tau蛋白 淀粉樣蛋白假說(shuō)目前是阿爾茨海默病的主流致病機(jī)制，它有3種存在形式：?jiǎn)误w、低聚物以及纖維形態(tài)。越來(lái)越多的證據(jù)表明，低分子量Aβ低聚物(oAβ)和原纖維會(huì)刺激幼稚Aβ蛋白的聚集，產(chǎn)生神經(jīng)毒性，引起蛋白的異常折疊，并且還與認(rèn)知能力下降有關(guān)[2]。Aβ低聚蛋白是最具有毒性的蛋白，沉積于神經(jīng)元外周，24 h引起神經(jīng)元內(nèi)蛋白質(zhì)組的變化，引起與神經(jīng)元內(nèi)疾病相關(guān)蛋白質(zhì)組的上調(diào)與下調(diào)以及翻譯后的修飾，間接損傷微管相關(guān)蛋白tau蛋白，損傷神經(jīng)元，慢慢死亡。Aβ低聚物被認(rèn)為是AD病理學(xué)中最相關(guān)的聚集體[3]。血漿低聚Aβ可能是用于AD診斷的簡(jiǎn)單的基于血液的生物標(biāo)記。

tau磷酸化的穩(wěn)態(tài)主要由酪蛋白激酶(CK)和糖原合酶激酶3(GSK3)等激酶和蛋白磷酸酶家族(PP)的精細(xì)調(diào)節(jié)。在AD患者中，CK1ε和GSK3β增加，而PP2A和PP5減少，導(dǎo)致tau的過(guò)度磷酸化[4]。Tau 蛋白磷酸化位點(diǎn)的不同，對(duì)阿爾茨海默病診斷的靈敏度和特異度也不同。最新研究發(fā)現(xiàn)，大腦中淀粉樣蛋白的沉積和tau蛋白纏結(jié)并不是同時(shí)出現(xiàn)的，但是血液中tau蛋白的水平與大腦中淀粉樣蛋白沉積和tau蛋白纏結(jié)都同時(shí)出現(xiàn)有著明顯相關(guān)性,且p-tau比T-tau具有更高特異性。一項(xiàng)血液tau蛋白檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，在區(qū)分AD和其他退行性疾病方面的準(zhǔn)確性p-tau217高于p-tau181，準(zhǔn)確性能夠達(dá)到89%～98%[5]。在進(jìn)行AD診斷時(shí),p-tau217的準(zhǔn)確性明顯高于神經(jīng)纖維蛋白輕鏈以及淀粉樣蛋白的血液檢測(cè)的準(zhǔn)確性,也高于MRI 成像的檢測(cè)。準(zhǔn)確性相當(dāng)于腦內(nèi)的PET tau蛋白掃描和腦脊液中淀粉樣蛋白和tau蛋白生物標(biāo)記物的檢測(cè)結(jié)果。另外兩項(xiàng)試驗(yàn)也證明了p-tau217具有作為AD特意生物標(biāo)志物的潛力[6]。血漿中的NT1 tau是AD的另一種特殊標(biāo)志物，在疾病早期升高，可能被證明可用于進(jìn)行第一輪篩查，以識(shí)別有罹患AD危險(xiǎn)的個(gè)體[7]。

1.2 神經(jīng)絲輕鏈蛋白 神經(jīng)絲輕鏈蛋白(Nfl)是神經(jīng)元軸突中的特異性分子蛋白，是神經(jīng)元細(xì)胞骨架的組成部分，主要在胞體和突起中負(fù)責(zé)軸漿運(yùn)輸，維持軸突直徑的神經(jīng)傳導(dǎo)速度調(diào)節(jié),以及維持神經(jīng)元的正常形態(tài)。Nfl的異常表達(dá)會(huì)引起多種疾病的發(fā)生，Nfl是神經(jīng)元及軸突損傷的標(biāo)記物[8]。突觸功能障礙發(fā)生在神經(jīng)元細(xì)胞死亡之前很久，而且經(jīng)常在錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)可檢測(cè)到沉積之前發(fā)生。在這些過(guò)程中，Nfl重新釋放到細(xì)胞外，并釋放到體液中，例如腦脊液(CSF)和血液中。血漿Nfl水平雖然不是特異性的，但也可用于監(jiān)測(cè)阿爾茨海默氏病癡呆的進(jìn)展[9]。研究報(bào)道血漿Nfl水平升高可獨(dú)立預(yù)測(cè)雙側(cè)海馬旁回和右梭狀體和顳中回的皮質(zhì)低代謝。血漿Nfl有望成為MCI中皮質(zhì)低代謝的早期生物標(biāo)志物。

1.3 突觸蛋白 突觸蛋白評(píng)估可反映認(rèn)知障礙患者的突觸功能障礙，是一個(gè)令人關(guān)注的熱點(diǎn)領(lǐng)域。血漿和血清分離的神經(jīng)源性細(xì)胞外囊泡(BEV)的蛋白包括突觸蛋白，如神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素、突觸結(jié)合蛋白、突觸足蛋白和突觸素，在患有AD癡呆的個(gè)體中減少[10],這些突觸蛋白在MCI和帕金森氏病中也減少，因此成為AD選擇性生物標(biāo)志物的可能性似乎較低。在AD患者血液分離的神經(jīng)元衍生的BEVs中也觀察到了生長(zhǎng)相關(guān)蛋白43，突觸體相關(guān)蛋白25和突觸蛋白1水平的降低[11]，盡管需要更多的研究來(lái)證實(shí)這一點(diǎn)，但神經(jīng)元衍生的BEVs的突觸蛋白在AD中具有一定的生物標(biāo)志物潛力。

1.4 胰島素途徑蛋白 胰島素抵抗會(huì)導(dǎo)致阿爾茨海默病的大腦區(qū)域的葡萄糖代謝減低。腦組織研究表明，胰島素受體信號(hào)低會(huì)引起胰島素抵抗，原因與胰島素途徑蛋白中的磷酸(P)-絲氨酸1型胰島素底物受體(IRS-1)和P-酪氨酸-IRS-1的減少相關(guān)。研究證明胰島素途徑蛋白在AD中失調(diào)。AD患者血液分離的神經(jīng)元源性細(xì)胞外泌體中P-絲氨酸312-胰島素受體底物-1水平較高，而P-酪氨酸-IRS-1水平較低[12],胰島素蛋白水平不僅可以用于監(jiān)測(cè)胰島素給藥,還可以作為AD的生物標(biāo)志物。大腦中的胰島素抵抗是阿爾茨海默病的病理機(jī)制之一，更進(jìn)一步的關(guān)于改善胰島素抵抗的研究報(bào)道，雙特異性酪氨酸磷酸化調(diào)節(jié)激酶1A可以通過(guò)提高胰島素受體底物-1(IRS-1)的表達(dá)來(lái)預(yù)防腦部胰島素抵抗，可以作為預(yù)防AD的一個(gè)靶點(diǎn)[13]。

1.5 溶酶體蛋白 溶酶體蛋白是溶酶體內(nèi)的水解酶以及膜相關(guān)蛋白的總稱，溶酶體是一種囊狀細(xì)胞器，由單層膜包被，專為分解各種內(nèi)源性及外源性物質(zhì)。某些神經(jīng)毒性蛋白誘導(dǎo)神經(jīng)元自噬溶酶體系統(tǒng)的上調(diào)和破壞，出現(xiàn)溶酶體功能障礙，增加蛋白的外泌體轉(zhuǎn)運(yùn)，以及導(dǎo)致溶酶體成分滲入神經(jīng)細(xì)胞外液及血液中[14]。有研究發(fā)現(xiàn)血漿中神經(jīng)元源性的溶酶體蛋白也能鑒別癡呆癥。在AD患者中組織蛋白酶D、溶酶體相關(guān)膜蛋白和泛素化蛋白水平顯著升高，而熱休克蛋白70水平在AD臨床前期和臨床有癥狀時(shí)降低，提示神經(jīng)溶酶體功能障礙是AD的早期現(xiàn)象[15]。

1.6 FOXO3A蛋白 FOXO3A蛋白是由FOXO3A基因編碼的人類蛋白質(zhì)，在既往的關(guān)于FOXO3A的研究中，發(fā)現(xiàn)它的異常表達(dá)，多數(shù)與腫瘤的發(fā)生有關(guān)。但近些年尋找有潛力的診斷AD的生物標(biāo)記物研究的越來(lái)越多，發(fā)現(xiàn)FOXO3A蛋白存在于顳下區(qū)域和海馬旁的大腦認(rèn)知中心，F(xiàn)OXO3A可能是抗AD的潛在新靶標(biāo)。血清FOXO3A可以顯著區(qū)分AD與MCI、MCI與GC和AD與GC。但是，Tau蛋白只能區(qū)分AD與GC，而不能區(qū)分MCI與GC。血清FOXO3A可以作為新型血液標(biāo)記物，用于AD的早期檢測(cè)和治療干預(yù)的靶標(biāo)[16]。

1.7 Flotillin蛋白 Flotillin是一種疏水性蛋白，存在于細(xì)胞內(nèi)外的脂質(zhì)體中，主要作用是參與信號(hào)傳導(dǎo)和膜-蛋白質(zhì)相互作用。研究發(fā)現(xiàn)AD患者和MCI患者的CSF和血清中單分子Flotillin的水平顯著降低。Flotillin水平的降低與腦淀粉樣蛋白沉積有關(guān)，但對(duì)于VaD或MCI導(dǎo)致的非AD患者的認(rèn)知障礙損害無(wú)關(guān)，這表明Flotillin可作為診斷AD和MCI的單一血液標(biāo)志物。在研究中，通過(guò)尸檢病理研究確定的老年AD患者的血清Flottlin水平持續(xù)降低，但在老年VaD患者中并非如此。Flotillin水平可用于AD和其他癡呆的鑒別診斷。在MCI患者中，淀粉樣蛋白陽(yáng)性組的血清Flotillin水平低于淀粉樣蛋白陰性組[17]。這些證據(jù)表明，血清Flotillin蛋白水平作為血液標(biāo)志物指示了腦淀粉樣蛋白沉積水平，它可以作為替代參數(shù)或可以補(bǔ)充淀粉樣蛋白PET成像結(jié)果[18]。越來(lái)越多的證據(jù)證明Flotillin通過(guò)影響APP的內(nèi)吞作用和加工，Ca2+穩(wěn)態(tài)，線粒體功能障礙，神經(jīng)元凋亡，Aβ誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性和Aβ的病毒樣擴(kuò)散，突出了Flotillin在AD發(fā)病機(jī)制中的意義。重要的是，與對(duì)照組對(duì)比，與AD患者的淀粉樣蛋白負(fù)荷相關(guān)的血清和CSF中Flotillin水平降低，因此也有臨床證據(jù)支持其可能用作AD的生物標(biāo)志物候選物[19]。

1.8 其他蛋白 HaoTianyi等人在血液中發(fā)現(xiàn)7種蛋白具有組織特異性，可以在將來(lái)用于診斷AD，分別是Sodium-dependent serotonin、Fibronec、Fc receptor-like pr、Septin、X-box-binding pr、Prothromb、Antithrombi[20]。這些蛋白的靈敏度特異度仍需要更多的臨床研究進(jìn)一步驗(yàn)證。血漿中的蛋白非常之多，有潛力成為AD診斷生物標(biāo)志物的蛋白仍會(huì)繼續(xù)探索。

2 外周血中基因生物標(biāo)記物研究進(jìn)展

2.1 MicroRNA MicroRNA(miRNA)是一類非編碼單鏈RNA分子，由內(nèi)源基因編碼。miRNA被認(rèn)為是基于血液的潛在生物標(biāo)記物，近些年的深入研究更加證實(shí)了這一點(diǎn)。據(jù)報(bào)道，miRNA可作為RNA誘導(dǎo)的沉默復(fù)合體(RISC)的一部分來(lái)調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的表達(dá)。miR-298能下調(diào)AD相關(guān)蛋白，包括BACE-1和APP和Aβ的兩種主要形式(Aβ40和Aβ42)，還發(fā)現(xiàn)了miR-298可顯著降低tau蛋白的水平，而不會(huì)顯著改變T-tau或其他形式，miR-298可能是AD治療的合適靶標(biāo)[21]。由于miRNA在基因表達(dá)中起著關(guān)鍵的作用，而神經(jīng)元突觸的衰竭發(fā)生在臨床癥狀前期，于是Siedlecki研究了與突觸蛋白水平相關(guān)的一組miRNA的水平，發(fā)現(xiàn)在MCI和AD受試者的血漿中miR-92a-3p、miR-181c-5p和miR-210-3p的顯著上調(diào),進(jìn)展為AD的MCI患者顯示這些miRNA的血漿水平更高。這項(xiàng)研究將miR-92a-3p、miR-181c-5p和miR-210-3p構(gòu)成了一種特定的分子標(biāo)記，可能用作AD的潛在生物標(biāo)記[22]。更多的研究是探索AD血液中，不同miRNA的水平的變化以尋求潛在的價(jià)值。Dong H在AD患者血清中觀察了4種miRNA(miR-31、miR-93、miR-143和miR-146a)，發(fā)現(xiàn)miR-31、miR-93和miR-146a顯著升高，可用于區(qū)分AD與其他類型的癡呆，可以用作潛在的診斷和癡呆的預(yù)后指標(biāo)。Yang TT認(rèn)為血清中的外泌體的miR-135a、-193b和-384的組合檢測(cè)，是早期診斷阿爾茨海默病的潛在生物標(biāo)志物[23]。Kenny Aidan和Kumar Subodh在AD血漿中檢測(cè)到miR-206、miR-455-3p、miR-29c-3p或miR-19b-3p表達(dá)增加，揭示了其生物標(biāo)志物潛在價(jià)值,可作為阿爾茨海默氏病的潛在外周生物標(biāo)志物[24]。

2.2 磷酸甘油二氫酶(PHGDH)exRNA 在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中，腦源性exRNA可能以不同方式到達(dá)血液。 一種可能性是通過(guò)淋巴系統(tǒng)清除大腦中的廢物進(jìn)入血液[25]；第二個(gè)是AD早期描述的血腦屏障滲漏促進(jìn)了所有類型的細(xì)胞外分子的通過(guò)。因此，血液中存在exRNAs可以研究中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的基因表達(dá)。在這種情況下，最近有報(bào)道說(shuō)，磷酸甘油二氫酶(PHGDH)與對(duì)照相比，在AD腦轉(zhuǎn)錄組中表現(xiàn)出一致的上調(diào)，并且在有癥狀的AD血漿中升高，提示血漿PHGDH exRNA可作為AD的癥狀前指示劑的潛在效用[26]。

2.3 circRNA 環(huán)狀RNA(circRNA)是一類調(diào)節(jié)基因表達(dá)的非編碼RNA。阿爾茨海默病相關(guān)的炎癥、免疫、代謝等反應(yīng)都與環(huán)狀RNA的差異表達(dá)有關(guān)，因circRNA-miRNA-mRNA網(wǎng)絡(luò)最參與阿爾茨海默氏病的MAPK，mTOR，AMPK和WNT信號(hào)通路。當(dāng)前的研究證明了circRNA在阿爾茨海默氏病發(fā)展中的重要性[27]。未來(lái)將更深入研究評(píng)估這些circRNA中的一些作為早期疾病診斷的生物標(biāo)記，并開(kāi)發(fā)治療策略以臨床控制阿爾茨海默氏病的進(jìn)展。

3 外周血中其他生物標(biāo)記物研究進(jìn)展

3.1 異前列腺素 氧化應(yīng)激與阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)制有關(guān),異前列腺素是一種脂質(zhì)過(guò)氧化標(biāo)記物,關(guān)于異前列腺素與AD的關(guān)系深入研究,證明了異前列腺素與AD患者早期顳葉內(nèi)側(cè)的萎縮有著顯著相關(guān)性[28]。一些脂質(zhì)過(guò)氧化生物標(biāo)志物如神經(jīng)前列腺素、異前列腺素、神經(jīng)呋喃、異呋喃、二高異前列腺素，被視為有用的AD進(jìn)展生物標(biāo)志物[29]。但是，異前列腺素對(duì)其他癡呆癥或神經(jīng)退行性疾病的特異性，仍需要更多的研究。

3.2 細(xì)胞因子 神經(jīng)炎癥反應(yīng)越來(lái)越被認(rèn)為是阿爾茨海默病的致病原因，目前研究均已經(jīng)顯示出其在促進(jìn)神經(jīng)變性并加重臨床結(jié)果的作用，在炎癥免疫的過(guò)程中，會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥狀態(tài)，導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞的持續(xù)活化以及過(guò)量活化，進(jìn)而細(xì)胞因子產(chǎn)生失調(diào)，對(duì)神經(jīng)元造成損害。在研究中，AD患者血清的IL-6水平高于MCI組及對(duì)照組，并且血清TNF-α和IL-6水平與認(rèn)知功能呈負(fù)相關(guān)，因而認(rèn)為血清IL-6水平可能是AD的生物標(biāo)志物[30]。另外，還有對(duì)幾十年來(lái)外周炎性生物標(biāo)志物與AD關(guān)系進(jìn)行薈萃分析的研究顯示，在AD患者中，炎癥性生物標(biāo)記物(如C反應(yīng)蛋白、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、白細(xì)胞介素-1β(IL-1β)、IL-2、IL-6、IL-8、IL-12、IL-18、MCP-3和干擾素-γ-誘導(dǎo)蛋白10的濃度持續(xù)升高，而在MCI患者中除MCP-1外的細(xì)胞因子或趨化因子，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一致的結(jié)果。這些結(jié)果提供了證據(jù)支持炎癥因子可能是AD診斷的一個(gè)生物標(biāo)志物，而且能鑒別AD疾病進(jìn)展階段[31]。

4 小結(jié)與展望

社會(huì)老齡化的加重，阿爾茨海默病的發(fā)病率越來(lái)越高，迫切需要敏感的，廣泛使用的基于血液的篩查測(cè)試，以鑒定出有癥狀的，有發(fā)展為阿爾茨海默氏病(AD)的癥狀前個(gè)體。血液由于易獲得、接受性高、創(chuàng)傷小，一直是研究最廣泛的生物標(biāo)志物。關(guān)于血液的研究目前已經(jīng)非常多，這些研究的開(kāi)展和深入，對(duì)指導(dǎo)AD的臨床診斷已有一定的應(yīng)用價(jià)值。為阿爾茨海默病的預(yù)防監(jiān)控、早期診斷、病情評(píng)估和療效評(píng)估提供了一個(gè)很有前途的方法。