阿尔茨海默病生物标志物的研究进展
生物标志物对于阿尔茨海默病（AD）的预测性诊断是很有价值的，而目前面临的问题是如何在临床前期对其进行诊断。这么多年来人们一直在脑脊液生物标志物和影像学检查上广泛地开展研究，它可以提高诊断的精确度。本文基于24年的研究结果，主要就经典的生物标志物和新型候选标志物进行讨论，这可能会成为诊断AD的新标准，为早期诊断AD开辟新蓝图。
何为生物标志物
生物标志物是在生物流体（如血液、脑脊液或外周组织）中可以检测到并有助于预示疾病发生方向和进展的组分，而在生理状态下这些物质不会被检测到。理想的生物标志物有以下特点：
特异性不低于80%
灵敏度不低于80%
阳性预测值接近于90%
在神经病理变化中发挥重要作用
疾病早期即可被检测到
可靠，无侵袭性且检测价格可以接受
能够反映AD的病理生理过程
有助于AD和其他类型的痴呆的界别诊断
AD的发病机制
要阐明生物标志物我们首先要理解AD的发病机制。AD的发病机制周说纷纭，主要包括Aβ级联假说、tau蛋白假说、神经递质假说、钙超载假说、线粒体紊乱假说以及免疫炎症假说等。迄今为止tau蛋白和 Aβ42无疑是最能经得起考验的。
Aβ是APP基因C端中一个39~43个氨基酸的片段，Aβ定位于APP695中597~640。APP翻译后加工通过两条途径（Aβ源性途径和非Aβ源性途径），由3种分泌酶（α、β、γ）裂解而产生Aβ。APP、PS基因突变导致γ分泌酶的活性改变和异常调节，Aβ在神经元表面聚集成囊泡发生内化进入胞内，随着囊泡减少胞内压力不断增大，到达阈值后释放出Aβ瀑流，形成具有神经毒性的Aβ寡聚体。
tau 蛋白是一种重要的微管相关蛋白，在 AD 中tau蛋白被异常修饰 ，如过度磷酸 化，异常糖基化和泛素化等 。Tau蛋白与胞膜之间的相互作用部位是N端富含脯氨酸的序列和胞膜上src家族的非酪氨酸蛋白激酶如fyn的SH3结构域。Tau 基因位于染色体17的长臂 ，包含16个外显子，含有两个CpG 岛，其中一个与启动子相连接 ，另一个与外显子9相连接。tau 基因上游的启动区域富含 GC残基，而缺乏 TATA 和 CMT 盒子。AP2是一个特殊的转录因子，可被视黄酸激活。APP的启动子也是富含GC残基的区域，缺乏TATA盒子。APP和tau在PC12细胞都可以被视黄酸诱导。因此，APP和tau的表达异常可能有相同的机制。
AD的影像学改变
对于MCI向AD转变的患者，许多影像检查方法比如F-FDDNP PET、Amyloid PET、磁共振波谱、功能磁共振成像结合脑脊液生物标志物和计算机记忆测试有利于明确AD的诊断。
Amyloid PET是用11C标记的PIB(放射性硫黄素的类似物)注射到体内检测脑部的放射活度，来观察Aβ沉积，可作为活体显示老年斑沉积的最直接诊断标志物。
FDG PET用于检测神经元和胶质细胞的代谢情况，对于AD和颞叶痴呆的诊断都有很高的精确度，AD患者可出现典型的颞叶、扣带回皮质和楔前叶葡萄糖低代谢。而MRI则更适合AD的早期预测和诊断。
最近，一种新的MRI技术引入了T1rho (T1ρ为自旋-晶格弛豫时间常数)。在区别AD、MCI和对照组的表现时，T1rho分析显示出更强的亲和力，而脑脊液检测准确度更高。事实上二者联用可能有助于AD早期诊断。
AD的经典标志物
在老年斑的沉积脑脊液中的Aβ42水平降低，t-tau 、p-tau的升高反映了tau异常磷酸化和神经纤维缠结。有研究报道脑脊液中实验组和对照组相比Aβ42水平降低，t-tau、p-tau升高，其敏感度高达95%，而特异性为87%.值得一提的是Aβ42的浓度在病人首发症状出现前25年即开始下降。然而AD与其他痴呆相比，脑脊液中t-tau、Aβ42的检测灵敏度高但是特异性较差。研究发现脑脊液Aβ42减少与海马、新皮质中的老年斑有紧密联系，存在争议的是另外一些研究发现有的疾病没有老年斑Aβ42也会减少，比如克雅氏病、肌萎缩侧索硬化和多系统萎缩。而Tau异常磷酸化可能是AD、PD等神经退行性疾病的共同机制。最近人们开始关注Aβ42/Aβ40比值，这可能比Aβ42的水平更有意义。
AD的新型候选标志物
MiRNA
miRNAs可以以不同的方式干扰APP和Aβ合成。miR29调控BACE-1促进APP形成Aβ，AD患者脑内miR－29a下调从而使 Aβ水平的升高。
早老素（Presenilin）是一种膜相关蛋白酶，催化γ亚基。分泌酶、PS1、PS2在神经炎症反应中均有重要作用。通过12月龄和18月龄小鼠海马基因芯片检测我们发现了37个有显著差异性表达的miRNA，这些miRNA在PS1/PS2基因敲除小鼠中差异更明显。已有研究证明PS2通过小脚趾细胞调控炎症反应，从而影响miR－146a的水平，最后一个靶点是编码特定炎症介质的mRNA的3'UTR，炎症介质包括肿瘤坏死因子受体相关因6（TRAF6）和白细胞介素-1受体相关介质酶-1（IRAK1）。
载脂蛋白E（ApoE）在大脑内脂质转运和损伤修复中起关键性作用。等位基因多态性ApoE是AD的一个重要遗传因素，在一个6月龄ApoE3和ApoE4靶向替代小鼠的研究中，miR-146a水平降低（ApoE4小鼠脑组织降低29%，血浆降低47%）。miR-146a通过NF-κB p65 mRNA和类受体介导的炎症信号传导（TLR）途径来调节炎症反应，miR-146a对TLR信号通路负反馈的减弱导致ApOE4携带者对固有免疫刺激的超敏反应增加。
MiRNA特异性的片段作为分子开关调控下游产物从而影响神经元的代谢活动，miRNA在组织和体液中均有表达，这使得通过检测外周组织或体液诊断中枢性疾病成为可能。目前常用的标志物主要有miR-29a、miR-23a、miR-26b、miR-27a、miR-125b、 miR-146a、miR-335和miR-30a-5p等.
与传统检测蛋白质的方法相比，运用PCR扩增得到miRNA进行检测大大提高了灵敏度。此外特异性miRNA在AD中差异性表达的检测明显优于Aβ、tau等标志物，我们在前文已经提及，而目前已经有简单成熟的方法来检测miRNA,在短时间即可得出结果。自2008年以来有大量文献报道miRNA作为生物标志物的可行性，所以CSF、血浆中的miRNA检测是一种非侵入性且较为理想的生物标志物，目前存在的问题有两个，一是受试者不足，而是miRNA的细胞来源尚不明确。
Cyclin
有人检测AD患者细胞周期蛋白，CDK2, CDK4, CDK6, cyclin B, and cyclin D均高表达。对于检测AD患者的外周标志物而言淋巴细胞的细胞周期失调可能是一个可行的方向。最近的遗传学研究已经明确了CD33是与AD相关性极高的遗传位点。CD33在AD患者大脑内表现出极高的水平且与Aβ的沉积、疾病的严重程度成正相关，因此CD33可能为AD的治疗提供了新靶点。
Other
通过线粒体生物能量学相关的细胞参数以及外周血单核细胞DNA损伤（PBMCs）的研究我们发现PBMCs的AD患者线粒体代谢障碍，这些数据提示PBMCs的这些参数可能对生物标志物的研究有意义。而质谱分析表明4种生物标志物促在AD患者脑脊液中的阳性率明显增高：食欲素、LAMP1、甲状腺素以及核转录因子Enpp2/ATX。
AD病人尸检发现脑组织神经炎症反应, YKL-40和VILIP-1发挥着重要作用，并且二者在脑脊液中的浓度有助于分辨出现症状的AD患者。YKL-40在MCI和AD患者的脑脊液中表达均升高，而VILIP-1的表达仅仅在MCI患者脑脊液中上升。IL-18被证实直接参与突出可塑性的调节以及神经炎症的发生。
展望
对病人而言血液标志物相对于脑脊液来说无疑是更好的选择，这不仅能减少痛苦的创伤而且会降低感染的风险。然而血液标志物检测的敏感度和特异度均低于脑脊液。而miRNA标志物的检测特异性相对较高，这些miRNA通常具有保护作用，逐渐引起了人们的关注。发表在Lancet的一项meta分析纳入了179个样本的差异性表达的miRNA和1404个样本的DNA，结果显示miR-30a-5p和 miR-335是调节作用最大的两个miRNA。故miRNA可能成为诊断AD生物标志物的一个可行的研究方向。另一方面评估遗传学风险因素和神经影像学资料对于诊断将会起到关键作用。然而，世界范围内开展广泛研究，尚无明确诊断的方法，探寻切实可行的诊断以及治疗方法是众望所归，我们希望通过努力在不久的将来能攻克这一难题，为全世界AD患者带来福音。
作者：骆文锦 重医第一临床学院
审校：吕 洋 重医一院老年病科
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