1、阿爾茲海默病臨床進展阿爾茲海默病（AD）是在老年人中引起癡呆的最常見的病因， 是一種常見的、 伴有漸進性記憶力衰退的神經變性疾病。 生物標志物是一種可靠的 AD診斷和鑒別其他疾病的指標。通過本課程學習，您將能明確什么是生物標記物， 以及各種生物標記物在診斷 AD中的作用。一、阿爾茲海默病概述世界上報道的第一例AD 患者，其臨床表現以進行性、退行性大腦認知、識別功能障礙為特征， 記憶力減退并伴隨個性和行為的改變，最終發展為癡呆。研究發現阿爾茲海默病的大腦具有主要病理特征有，一是在大腦皮質和海馬的細胞外形成大量的不溶性的淀粉樣蛋白（?-amyloid，A?沉 積,成 為 老 年 斑 主 要 成 份

2、 （senileplaques， SP ）；二是在大腦皮質和海馬的神）經元細胞內形成以 tau 蛋白（ tau proteins ）為主要成份的神經原纖維纏結（ neurofibrillary tangle，NFT ）。另外，還可以看到神經突觸的丟失和膠質細胞的炎癥反應，神經元的死亡也相繼發生。 尸檢可見大腦明顯萎縮、腦室擴大和大腦重量減輕。該病發病的真正原因至今仍不完全明了， 發病機理的理論有很多假說。 對其相關發病高風險因子的研究也有很多報道。 臨床診斷基本是依據國外一些通用指標、相關量表、臨床癥狀、影像學檢查等，但 AD 診斷的金標準是尸檢。該病給患者、家屬、護理人員和社會健康管理系統造

3、成了很大的負擔。 雖然整個社會和制藥公司投入了大量的科研努力， 但是針對這種疾病的治療方法很少得到患者和醫院的認可。 臨床上面臨的問題是： 一般較長時間不能確診， 而一旦診斷明確之后患者的認知狀況已經嚴重受損， 確診后的治療效果有限， 藥物逆轉的可能性很小； 治療進程緩慢而且缺乏明確的評價指標， 而且患者到醫院診治的愿望和治療的依從性很差。 造成這種情況的原因主要是臨床上沒有針對疾病的早期診斷方法。另外對疾病的進程和藥物干預效應的評價指標不清晰， 而且由于這種檢測遠遠落后于患者病理上的發生和發展， 還嚴重地影響了藥物的開發。臨床實踐表明， 有效的早期診斷方法才是提高臨床治療的關鍵因素， 而生物

4、標志物作為早期診斷的工具是近年來發展最為迅速的研究領域之一。二、什么是生物標志物生物標志物是供臨床上使用的、 能測定現有阿爾茲海默病狀態及其變化的生物學的指標。 目前用于阿爾茲海默病早期診斷的生物指標包括用生化學方法來檢測體液的或大腦活動的測量，或用 MRI 、PET 測定大腦相關區域體積或代謝變化。（一）化學生物標志物可以分為三類：1.遺傳學標志物：例如amyloid precursorprotein(APP) 、早老蛋白 presenilin-1,andpresenilin-2突變的類型等。根據國際疾病分類第10版ICD-10(InternationalClassificationofDi

5、seases,10threvision)，可以將AD分為早發型和晚發型兩類， 65 歲以前發病者稱為早發型 AD （或常常是家族性 AD ），65 歲以后發病者為晚發型 AD （或散發性 AD ），當然也有例外。這兩類都與年齡、家族史等危險因素有關。 有臨床資料表明，早發型 AD 是阿爾茲海默病中較少見類型， 占總發病人數比例小于 10 。用檢測突變基因來預測疾病在罕見的家族型阿爾茲海默病很有價值，但是對于追蹤疾病進程或評價藥物治療的干預效果方面基本沒有什么用處； 遺傳學標志物對于最常見的散發性的疾病類型的評價基本也是沒有什么作用的。遺傳易感因子：載脂蛋白e4 等位基因(APOE)載脂蛋白（

6、apolipoproteins ）是一組脂質結合蛋白，在多個器官中都有合成。 載脂蛋白 EApoE ）基因是多態性基因， 位于第 19號染色體上，有三個主要基因亞型， ApoE2 ，ApoE3 ，ApoE4 。通過限制性酶切多肽酶分析的方法， 可以確定每一個體的基因型。 對阿爾茲海默病的患者進行尸檢發現， ApoE4 基因攜帶者， 其大腦海馬組織中的神經變性改變及 A 堆積的嚴重程度較其他基因型攜帶者都更為顯著。 針對晚發阿爾茲海默病患者的神經病理研究顯示， 攜帶一個或兩個 ApoE4 基因的患者大腦皮層和大腦血管中都明顯有更多的 A 沉積。 ApoE 基因型對于散發性阿爾茲海默病是一個很強有

7、力的風險因子，也可以預測早期的阿爾茲海默病患者的臨床癡呆的較早的發作。 但是，有載脂蛋白 e4 等位基因的存在并不能確認受試者患有阿爾茲海默病，沒有載脂蛋白 e4 等位基因的存在也不能排除患有阿爾茲海默病。 因此，載脂蛋白 e4 等位基因的測定不能作為散發性阿爾茲海默病的診斷指標。生物標志物：狀態性的指示劑，可以表明在測定的時候受試者患有或者沒有阿爾茲海默病；因此，是一種可以檢測散發性的阿爾茲海默病（或許也可以適用于對家族型阿爾茲海默病）進行診斷的工具。（二） ANDI2004 年美國 NIA 和 NIH 啟動一個研究項目是 ADNI ，該研究自 2005 年以來在全美阿爾茲海默病研究范圍內投

8、資已經超過 1 億美元。這項行動計劃采用縱向的、 多中心方法， 以同樣標準取得 AD 、MCI 和健康對照老年受試者生物標志物數據。開發能確定早期診斷及病程發展指標的最好的方法，希望能識別有高風險的 MCI 前期個體。同時根據臨床和生物標志物數據， 驗證一系列的理論假設。 這項研究代表至今以來最具體的努力以開發精確的診斷 AD 生物標志物。（三）輕度認知功能障礙（MCI ）1997 年，Peterson建立了 MCI 的診斷標準，特指有輕度記憶或認知損害但達不到癡呆的診斷標準，患者與相同年齡和教育程度者比較， 存在記憶、學習和注重力障礙，常伴隨智能衰退，但總體認知功能和日常生活能力正常。ADN

9、I 將 MCI 分成早期和晚期，希望能鑒別更早期，甚至臨床癥狀前期。如何將他們從 MCI 早期人群中特異性地、 準確地分辨出來， 是早期診斷阿爾茲海默病的成敗關鍵。ADNI 在征集受試者入組時選用了許多量表。目前的研究表明，阿爾茲海默病在神經生物學方面的發展是在多位點、 復雜的水平上影響并損傷了腦的生理和功能。 用傳統的量表或功能評價表來診斷 AD ，雖然是準確的， 但大多已經到了 AD 發病的較晚階段。當我們把治療的時機瞄準在早期階段或癥狀前期階段時， 使用傳統方法很難提供有用的信息。 ADNI 項目的研究人員根據體液樣本或者神經成像學的研究， 提出很多體內生物標識物來檢驗當前疾病狀況，結合

10、其它手段，例如 CSF 、3T MRI 和 PET （ PIB,AV45 示蹤劑）數據聯合分析的方法， 才能有希望將診斷的窗口推向早期。初步的研究表明，用 CSF 檢測腦脊液（ CSF ）樣本中的 A 42 ， tau 和 tau 在 181 位的磷酸化（ P-tau ）的生物水平；可更早期一些評價 MCI ，正電子成像術（ PET ）對淀粉樣沉積以及葡萄糖代謝的成像； 以及對腦部組織容積變化的結構磁共振成像 （ MRI ）也能較早地評價。盡管所做工作包括血清和腦脊液（ CSF ）樣本中的 A 42 ，tau 和 tau 在 181 位的磷酸化P-tau ）的生物水平，正電子成像術（ PET

11、）對淀粉樣沉積以及葡萄糖代謝的成像， 以及對腦部組織容積變化的結構磁共振成像 （ MRI ），但神經影像學裝置和人力使用均很昂貴， 不是任何地方都有條件做。 因此促進開發更方便、 可靠的生物標志物和其他實用的神經診斷方法很有必要。三、什么是適合臨床使用的理想的生物標志物在臨床實踐中應用生物標志物將能達到什么目的？理想的生物標志物的特點是什么？生物標志物主要目的是在臨床上能對阿爾茲海默病診斷、鑒別診斷、監控疾病的發展、轉歸和評價藥物的治療效果。 生物標志物應當是一種可靠的診斷和鑒別其他疾病的指標。 臨床實踐中應用將能達到下述目的： (1) 更迅速、準確地診斷散發性的阿爾茲海默病； (2) 能夠將

12、那些具有不同癥狀的、 混亂思維的認知障礙的、 常規方法很難診斷的阿爾茲海默病患者診斷清楚；能夠監控發展過程、 嚴重程度和治療干預效果的評價； (4) 預測高風險的 MCI ； (5) 臨床試驗可鑒別那些非 AD 癡呆患者； (6) 相對經濟。世界范圍內比較公認適合臨床使用的理想的生物標志物特點是使用這樣的原則：世界范圍內可靠的 AD 生物標志物開發的要求是根據美國阿爾茲海默協會和國家老齡研究所AD 分子和生物化學標志物協議報告的原則進行的（老年神經生物學雜志，1998 年發表）。理想的生物標志物特點： (1) 能反映阿爾茲海默病中樞神經系統病理生理變化的基本方面；表明阿爾茲海默病真實現狀情況而

13、不僅僅是預測增加的風險； (3) 高度敏感性和特異性（大于 80% ）； (4) 有效診斷早期或臨床前期的阿爾茲海默病； (5) 監控疾病的嚴重性或進展速率； (6) 能檢測治療干預措施的效率； (7) 非侵入性、經濟、易于實施； (8) 生物標志物有效性應由至少由另一個獨立的實驗室驗證過，其鑒別阿爾茲海默病的準確性不僅僅由認知健康的對照受試者證實， 而且也需經過各種非阿爾茲海默病癡呆患者的鑒別診斷所證實。四、當前有何生物標志物可用于臨床診斷（一） CSF 中的 A 1-42腦脊液 (Cerebro-Spinal Fluid ，CSF) 為無色透明的液體， 產生于腦室中的脈絡叢， 充滿在各腦室

14、、蛛網膜下腔和脊髓中央管內。 與血漿和淋巴液的性質相似。 腦脊液的流動從兩個側腦室脈絡叢產生、經室間孔流入第三腦室， （經中腦導水管流入） 第四腦室并（經第四腦室的正中孔和外側孔）流入腦和脊髓的蛛網膜下腔。 因為腦脊液直接與腦神經系統的脈絡叢相連， 因此腦細胞的生化變化可通過對腦脊液的分析直接反映出來，從研究方面來說，是比較理想的檢測標本。關于腦脊液，以下說法錯誤的是（）腦脊液為無色透明的液體產生于腦室中的脈絡叢不能流入第四腦室與血漿和淋巴液的性質相似正確答案： C解析：腦脊液為無色透明的液體， 與血漿和淋巴液的性質相似。 腦脊液的流動從兩個側腦室脈絡叢產生、經室間孔流入第三腦室， 經中腦導水

15、管流入第四腦室， 并經第四腦室正中孔和外側孔流入腦和脊髓的蛛網膜下腔。所以答案選 C為什么要測定 A ？ A 是 APP 經蛋白酶水解后產生的物質，主要有兩種形式，一種是 40 個氨基酸殘基組成的蛋白片斷，稱之為 A 40 ，一種是由 42-43 個氨基酸殘基組成的蛋白片斷，稱為 A 42 。研究發現， A 42 相對于 A 40 ，具有更強的聚集能力以及更易形成SP。對Amyloid 片段檢測可能成為阿爾茲海默病生物標志物的方法，因為其直接反映了已知的阿爾茲海默病大腦病理生理過程， 又因為與老年斑的形成 (senile plaque formation) 相關。有許多實驗室已經證實了有異常低

16、的 amyloid A 1-42 肽的片段在散發性阿爾茲海默病患者和 一些MCI 患者 CSF 中出現。在 CSF 中降低，在血中相對較高。鑒別阿爾茲海默病與健康認知同年齡組的研究的敏感性和特異性分別為 80% 和 90%,但是這種檢測方法的特異性在鑒別阿爾茲海默病與其他類型的癡呆患者的研究中是相當的低的。例如 , 在一項涉及了 150 例阿爾茲海默病,100 例正常老年對照組 (NEC), and 79例非 -阿爾茲海默病癡呆的多中心的實驗研究中，CSFA1-42 在鑒別阿爾茲海默病與正常對照和其他癡呆疾病的敏感性較高，但特異性不高,這是因為 CSF A 1-42 在其他變性或非變性性中樞神

17、 經系 統 疾 病 包 括 路 易體 癡呆 Lewy bodydementia (LBD), Creutzfeldt-Jakob disease(CJD),多器官萎縮和肌營養不良性側索硬化(ALS) 均也可能降低。血漿中的 -amyloid 1-42 (A 1-42) 水平增加已經由幾例家族性阿爾茲海默病的嫡親親屬檢查所證實。但是這些家庭僅代表阿爾茲海默病患者總數中很小一部分的有遺傳疾病的亞型。 對總 A peptide, A 1-40, 或可溶性 APP/ 濃度在 CSF 或血液中的檢查尚未證明對散發性阿爾茲海默病診斷的效果。（二） CSF 總 tauAD 的另一主要病理特征之一是 tau

18、蛋白的改變。tau 蛋白是低分子量的微管相關蛋白， 主要分布在神經軸突， 可促進并穩定微管聚合， 維持正常的神經元軸突轉運， 是細胞骨架， 具有穩定神經元細胞、輸送營養物質的作用。若 tau 蛋白被異常磷酸化或糖基化，可降低其與微管的結合能力， 極易形成雙螺旋纖維絲，進而形成神經纖維纏結，破壞神經細胞功能。在阿爾茲海默病患者的CSF 中，總 tau蛋白(t-tau) Hampel是濃度增加的。 2003總結了 CSF t-tau data年，Blennow 和，進行了多于4000 例阿爾茲海默病患者和對照組研究，使用了最為常用的 t-tau 的 2 個方法。總的來看，這 2 種方法診斷阿爾茲海

19、默病的敏感性和特異性為 80% 和 90%( 類似于 CSF A 1-42) 。盡管 CSF t-tau 鑒別阿爾茲海默病與正常對照組有較高的準確性， 但是在鑒別阿爾茲海默病與其他類型的癡呆患者的研究也是相當低的。 診斷區分阿爾茲海默病與其他類型癡呆的特異性為57% ，與尸檢確診結果所比，準確率為69% 。（三） CSF 中的磷酸化 -tau通過使用不同的磷酸化 tau (p-tau) 的亞型的抗體，很多實驗室都看到了高度磷酸化的 tau 在阿爾茲海默病在 CSF 中有明顯的增加，這是與 NEC 相比而言，更重要的是與那些有其他癡呆疾病和非癡呆神經疾病的患者相比而言。因此，與 t-tau 相反

20、， CSFp-tau 水平的增高可能將阿爾茲海默病與 FTD 鑒別開來，也可與血管性癡呆， LBD，Parkinsonsdisease(PD) ，ALS，急性中風 , 抑郁和精神病 schizophrenia 區別。p-tau是形成神經纖維纏結的主要物質， 已有ELISA 方法可以對許多個磷酸化位點進行檢測。有研究發現，腦脊液中 p-tau231 鑒別 AD 和其他神經系統疾病的靈敏度為 85% ，特異性為 97% ，通過對 p-tau199 和 p-tau181 的檢測也可以得到類似的實驗結果。 Boban 等對 AD 和血管性癡呆患者腦脊液中 t-tau, p-tau199 and p-t

21、au181 水平進行了研究，結果顯示這三種標記物在 AD 患者中明顯高于血管性癡呆及健康對照組，但在區分 AD 患者和血管性癡呆方面， t-tau 、p-tau199 的特異性則比 p-tau181 更強。 Ringman 等則對家族性AD 及其對照組腦脊液 t-tau、 p-tau181水平進行了比較，研究結果表明兩者水平升高是癥狀前AD 的靈敏指標。有研究證實， p-tau 可鑒定 MCI 患者中潛在的 AD 患者。對于非特異性腦損傷如急性腦卒中， p-tau 含量不會如 t-tau 般升高，這更說明 p-tau 對神經纖維纏結形成的特異性，作為 AD 和其他疾病的鑒別診斷， p-tau

22、有更高的靈敏度和特異性。（四） CSF A1-42 和 p-tau聯合測定既然用單一的指標來檢驗有不確定性，人們就開始想到用聯合方法來檢測以增進準確性。聯合檢測的陽性和陰性的預測值準確率大約為90%和95%。A 和tau測定的真正意 義是什么？ CSFA1-42 反映的是疾病的階段（當水平不斷下降是作為疾病持續時間段的表現）；而 t-tau和p-tau 反映了疾病過程的強弱程度(高水平CSF 意味著疾病進程進一步發展了)。同時CSF A1-42 減少的水平和 tau升高的水平可以與 APOE e4 基因類型相聯系,盡管是否和在何種程度的上，遺傳學數據可以與CSF 的標志物一起來考慮分析仍然不夠

23、清晰，重要的是，CSF 中 tau 的增高和 CSFA1-42下降在 MCI患者中可能可以預測早期向阿爾茲海默病轉化，其敏感性與特異性范圍為83%-90% 。組合型的使用標志物顯示了能在有記憶障礙的和無記憶障礙的 MCI 患者，在一個 3年期追蹤研究，來鑒別 非進展指標 ，對區分老年人 -阿爾茲海默病前期的 MCI 與焦慮 /抑郁可能有幫助。（五）尿 AD7C-神經纖絲蛋白（neuronalthread protein）該產品意圖用高度敏感性和特異性來區分 AD 和正常對照，在轉染的神經細胞研究中該蛋白質可以誘導神經突觸生長， 可以非特異性地反映阿爾茲海默病的病理發生， 然而，對其的測定需要在

24、做免疫測定之前先進行很好的蛋白純化。NYMOX的這一發現仍然在等待其他獨立的實驗室的驗證。 2005 年的 7 月，FDA 否決了將 AD 7C -NTP 作為 AD 神經學診斷的方法的申請，指出了該產品在不同的診斷組別中， 其數值有太多的重疊，另外數據缺乏尸檢證實， 是一個有爭議的臨床診斷工具。五、有前景的在研生物標志物有哪些現有的臨床生物標志物有很明顯的長處和短處，但有哪些新產品我們可以期待和關注？（一）血小板 APP 比值血液中血小板含有許多與大腦中同樣的 APP 、amyloid- 分解酶，血液中血小板也產生小量的來自 APP 的 A 。有幾個實驗室已經記錄到在 AD 與正常人和非 A

25、D 癡呆患者相比，有130-kd APP isoform:110-kd APP isoform 比值降低。在一項對于 85 名可能的 AD 患者和 95名健康人的神經對照組研究中， AD 患者血小板 APP 比值正確率為：敏感性為 88.2% 和特異性為 89.4% 。可以預測從 MCI 到 AD 的轉化。還有的研究提供了血小板APP 比值與較嚴重的 AD 癡呆相關，有意思的是，至少有 3 份報告報道了在經過了膽堿脂酶抑制劑治療后，AD患者的血小板 APP 比值是正常的。提示血小板 APP 比值可能作為一個干預治療效果評定的分子指示劑。它的不足方面包括血小板 APP 亞型比值測定時是通過 WE

26、STERN跑帶走膠密度進行的，需要人工要求較高、相對昂貴技術，不是精確的定量，各個實驗室之間的測定標準、 不能高通量處理標本等。（二）在 CSF 和尿中的 F2-isoprostanesF2-isoprostanes 是一種脂類過氧化物的特異性的物質，已經有報道在散發性 AD 和 MCI 患者的 CSF ，血漿和或尿液中比正常對照組濃度增高。在最近的一項小的實驗中， 與那些單獨用 A 1-42/tau使用的測定來比，isoprostane數據增高有助于鑒別AD 與正常和非 AD 癡呆。CSF 中的probable（三）檢測血液中A水平行不行呢？盡管 A 水平在血漿中濃度大約是腦脊液 1% 左右

27、，仍然可以進行分析。目前主要是借助 ELISA 方法進行分析。 Mehta et al 分析了 78 例 AD 患者和 61 例對照者血漿中 A 40 ，發現 AD 患者 組 A40 水 平 顯 著 高 于 對 照 組 。Ertekin-Taner 等證實在晚發 AD 家系中同樣存在與早發 AD 家系中相似的因常染色體突變引起的血漿中 A 水平升高。然而大多數研究表明， AD 患者組和對照組血漿 A 40 或 A 42 水平并無顯著性差異， 不具備早期診斷 AD 的價值(Lopez et al. 2008)。橫向分析如上述，然而縱向研究發現，血漿中A42水平升高可作為AD患病的危險因子(Rin

28、gman et al. 2008)。有研究 (Locascio et al. 2008)證實 A42水平在家族性 AD患者血漿中最初升高，隨著疾病進程出現降低現象，因此 A 42 水平的變化要早于臨床癥狀的發生。 這些頗有爭議的研究結果預示血漿中的 A b 水平是否具有臨床價值，如何實一步檢測是否可以作為周圍血物。（五）生物色譜技術現臨床價值 ,還有待于進一步研究。（四）血漿血紅素加氧酶（Plasma hemeoxygenase-1）抑制因子2001 年，有實驗室報道在周圍血用單核細胞來區別散發性 AD 和正常及非 AD 癡呆，用血紅素加氧酶 heme oxygenase-1 (HO-1) m

29、RNA 測定， HO-1 蛋白增加與 AD 影響的組織中的老年斑和神經纖維纏結處于同一部位。 HO-1 蛋白反映了 AD 病理生理學。敏感性和特異性分別為 88% 和 75% 。這些發現已經由其它獨立的實驗室使用敏感的反轉錄聚合酶鏈反應技術所重復了。然而，從 AD血細胞提取的 HO-I mRNA 在化學上不穩定性， 不能作為臨床神經學診斷， 因此有人繼續做血漿 heme oxygenase-1 抑制劑 (HOS) 因子，觀察到在早期 AD 患者中有明顯增高， MCI 的血漿 HOS 恰在正常對照和 AD 水平之 間 。 不 像 HO-1 mRNA那 樣 ， HOS 蛋 白( 1-antitry

30、psin)是化學穩定性的，也在被進AD 的生物標志生物色譜技術是一種光學分析方法，可以對所有發生在生物組織樣品或領域中代謝活動提供模擬和綜合的測量， 提供精確的光譜數據來開發分子生物標志物。其技術的優勢在于使用簡單，分析時間短，成本低廉，在一個單個的樣品中，模擬多重代謝物或生物標志物， 非侵入性，既可以遠程也可以在床邊實時操作。 在預試時，生物色譜分析在近紅外范圍只使用很少的人體血漿就可以揭示代謝的特征，區分早期SAD 和 PD和正常對照，提高敏感性高、特異性。（六）其它可能成為生物標志物的候選一種廣泛的測定內源性的物質，在CSF 中或血液中已經被看好作為阿爾茲海默病生物標志物，包括不同的急性期反應期的反應物， 如細胞因子，氧化應激標志物，進行中的糖化終端物質，泛素 - 蛋白酶成份，營養因子，補體成份，膠質和突觸蛋白質， 膽固醇代謝物和脂蛋白，