阿尔茨海默病生物标志物的研究进展、问题和展望

　　目前全球AD患者已达3000多万，而我国AD患病总人数已超过600万。AD已成为全球需优先解决的重大健康问题，但临床上尚无针对该病的有效的治疗措施。近期多项以β-淀粉样蛋白（amyloid-βprotein，Aβ）为靶点的药物三期临床试验宣告失败，其主要原因之一可能为干预时机过晚。因此，早期诊断、早期干预成为AD研究领域的重要方向，具有重要的科学及临床意义。但目前尚缺乏敏感性和特异性高的早期诊断方法。生物标志物是AD早期诊断、病程监测、指导治疗和疗效判断的重要依据[1，2]，因此寻找有效的生物标志物已成为AD领域亟待解决的重要问题。

　　1、AD生物标志物的研究现状

　　AD生物标志物的研究主要基于AD的自然历程及病理机制。当前国际上大规模AD生物标志物研究主要包括阿尔茨海默病神经影像学计划（Alzheimer'sDiseaseNeuroimagingInitiative，ADNI）、澳大利亚老龄化影像学、生物标志物及生活方式研究（theAustralianImaging，Biomarker&LifestyleFlagshipStudyofAgeing，AIBL）、显性遗传性阿尔茨海默病网络研究（theDominantlyInheritedAlzheimerNet-work，DIAN）等。ADNI研究（http://adni.loni.usc.edu/）于2004年启动，包括ADNI1、ADNIGO、ADNI2三个阶段，共纳入1600多名研究对象，并收集其影像学资料及生物样本，用以研究AD的自然发展历程。AIBL研究（https://aibl.csiro.au/）于2006年启动，以探索AD的生物标志物、认知特征、健康状态及生活方式相关的保护或危险因素为目的，目前纳入1000多名研究对象。DIAN研究（http://www.dian-info.org/）通过对显性遗传性AD的研究为解码散发性AD及其他类型的痴呆奠定基础。上述研究均介绍了AD发生发展的自然历程，证实了AD发生过程中生物标志物的变化顺序：Aβ、tau蛋白、神经变性、认知功能下降。因此，寻找AD生物标志物应从其发生机制及病理环节着手：即Aβ代谢异常（过度产生、清除障碍和沉积）及tau蛋白代谢异常（过度磷酸化、神经原纤维缠结形成）、其他继发病理事件（炎症、氧化应激、能量代谢障碍、血-脑脊液屏障损害）、神经变性（突触功能障碍、神经元损伤/丢失、脑萎缩）等[3，4]。

　　当前研究的生物标志物的来源主要包括体液标志物（脑脊液、血液、唾液、尿液）和影像标志物（结构影像、功能影像和分子影像）[5-7]。其中脑脊液Aβ42、脑脊液磷酸化tau（p-tau）蛋白、脑脊液总tau（t-tau）蛋白、磁共振海马萎缩、正电子发射计算机断层扫描（positronemissiontomography，PET）影像[包括PET-氟代脱氧葡萄糖（FDG）和PET-Aβ]已经确认其诊断价值并纳入新的AD诊断标准开始应用于临床[8，9]。近期研究发现了PET-tau示踪剂，因tau蛋白与认知的相关性较强，使PET-tau成为AD生物标志物研究的热点之一。研究结果显示，PET-tau可有效区分AD和正常对照，并可用于AD的分期。除此之外，当前研究的AD生物标志物还包括淀粉样前体蛋白（amyloidprecursorprotein，APP）代谢标志物[如脑脊液及血液β-分泌酶（beta-siteapp-cleavingenzyme1，BACE1）、可溶性淀粉样前体蛋白（solubleamyloidprecursorprotein，sAPP）α及sAPPβ、Aβ寡聚体、Aβ亚型等]、神经炎症标志物[如脑脊液及血液YKL-40蛋白、胶质纤维酸性蛋白（glialfibrillaryacidicprotein，GFAP）、单核细胞趋化因子（monocytechemoattractantprotein-1，MCP-1）等]、氧化应激标志物（如脑脊液及血液F2-isoprostanes等）、神经变性标志物[如脑脊液及血液视锥蛋白样蛋白（visininlikeprotein1，VILIP-1）、心型脂肪酸结合蛋白（heartfattyacidbindingprotein，HFABP）、神经元特异性烯醇化酶（neuronspecificenolase，NSE）、神经丝轻链（neurofilamentlightchain，NFL）蛋白、突触相关蛋白（synaptosomal-associatedprotein25，SNAP-25）、神经颗粒素等]及其他标志物（如血液蛋白质组、脂类组、系统炎性因子、mRNA、miRNA、Aβ自身抗体等）。近期荟萃分析表明，脑脊液内t-tau蛋白、p-tau蛋白、Aβ42、NFL蛋白为区分AD和健康对照的高效应指标，NSE、VILIP-1、HFABP、YKL-40为中等效应指标，其中仅有t-tau、p-tau、Aβ42可预测轻度认知功能损害（mildcognitiveimpairment，MCI）向AD的转化；而血液内仅有t-tau可有效区分AD和健康对照，仅Aβ40可预测MCI向AD的转化，但其诊断效力很弱[6]。影像学标志物除上述几种广泛研究的标志物外，还包括新兴的神经炎症PET显像[10]、连接组学[11]等，而多模态影像学综合了多种不同影像标志物的特点，或可提高AD早期的诊断能力[7]。

　　为便于对众多生物标志物及病理生理状态进行描述，Jack等[8]于2016年提出一套A/T/N分类描述体系，其中A代表Aβ相关标志物（如脑脊液Aβ42和PET-Aβ），T代表tau蛋白相关标志物（如脑脊液p-tau和PET-tau），N代表神经变性标志物（如PET-FDG、结构MRI、脑脊液t-tau）。该体系适用于所有认知功能老化的人群研究，且对生物标志物之间状态转换的研究表明，Aβ是AD发生的必要非充分条件，而神经变性是直接发展为痴呆的必要前驱状态；无Aβ病理改变而直接发展为神经变性者（A-N+）被称为可疑非AD病理生理改变（suspectednon-Alzheimer'spathophysiology，SNAP）；且在70岁以上的老龄人群中，A+N+的痴呆转化率显著高于A-N+[9]。

　　2、AD生物标志物研究存在的问题

　　当前AD生物标志物研究众多，亦存在许多问题：①对AD早期诊断，尤其是临床前期诊断的特异性不足，也不能准确反映病程和疾病严重度。Aβ斑块和tau蛋白的神经原纤维缠结虽是AD的重要病理特征，但并非AD的特异性，Aβ斑块亦可见于路易体痴呆、帕金森痴呆等[12]，而tau蛋白病理亦可见于克雅病、进行性核上性麻痹、额颞叶痴呆等[13]。因此，单独的Aβ和tau蛋白的生物标志物的诊断特异性不足，且不能准确地预测MCI向AD的转化以及疾病的严重程度。②生物标志物检测结果变异性大，难以确定统一的临界值。由于研究对象存在人群差异及个体差异、不同中心/实验室采用的检测方法或试剂不统一、同一方法或试剂的不同批次间变异性大、实际操作过程中存在多种影响因素，使得不同的研究难以获得统一的临界值[14]。③生物标志物检测方法的灵敏度低。如当前用于检测脑脊液及血液Aβ和tau蛋白的酶联免疫吸附测定（enzymelinkedimmunosorbentassay，ELISA）试剂盒灵敏度低，影响检测结果的准确性。④腰椎穿刺为有创性，MRI和PET价格昂贵，不适合人群筛查。血液生物标志物因创伤小、易操作、价格低等优势成为适于人群筛查和早期诊断的最具前景的生物标志物来源[15，16]。

　　血液生物标志物虽是研究的重要方向，目前仍存在下列问题和挑战：①因血-脑脊液屏障的存在、血液的稀释作用、外周代谢作用（如肝、肾、酶等）导致血液内标志物，尤其是脑源性Aβ和tau蛋白浓度低，不易检测；②血液内存在多种血细胞、白蛋白等血液成分干扰，影响检测；③血液标志物检测的分析前影响因素较多，包括研究对象个体差异、血液采集过程、血液处理过程及样本存储等多方面因素[17]。

　　3、未来展望

　　未来AD生物标志物的研究需要解决下列问题：

　　（1）寻找可用于早期诊断和疾病分期的、具有良好特异性和敏感性的生物标志物：①寻找Aβ和tau蛋白上游调控的早期生物标志物；②从AD发病机制相关环节（如神经变性、其他继发病理事件等）寻找新的生物标志物；③从血液中寻找适于早期诊断和人群筛查的生物标志物，用以指导进一步检查。

　　（2）研发敏感性、特异性和稳定性高、适宜推广的体液生物标志物检测试剂和方法，如超敏ELISA试剂盒、质谱分析、全自动电化学发光免疫检测技术及Roche血液生物标志物检测系统等[18，19]。

　　（3）实现生物标志物检测的标准化，通过分析前因素的标准化、统一检测手段和方法、采用自动分析方法等，实现数据的可比性，为确定可用于临床诊断的临界值奠定基础[20]。

　　（4）单凭一种生物标志物难以准确诊断并预测痴呆的发生，建立基于多个生物标志物的联合诊断方案[21]，如不同病理环节的生物标志物联合（Aβ代谢异常、tau蛋白代谢异常、神经变性、其他病理环节），以利于疾病分期、早期诊断和精准治疗。

　　（5）寻找生物标志物需要开展前瞻性研究，目前国际上的ADNI研究存在纳入的研究中心较多、异质性较大等不足，而AIBL研究存在人群样本量偏少的缺陷，DIAN研究以家族性AD为研究对象，不能准确反映散发性AD的情况。因此，我们应汲取上述研究的经验，采用全国统一协作模式，统一检测标准，开展基于我国社区人群的大规模前瞻性队列研究。