轻度认知障碍的生物学标志

　　作者：高欣,高芳堃　　作者单位：卫生部北京医院 北京老年医学研究所，北京 100730

　　【关键词】 轻度认知障碍,阿尔茨海默病,生物学标志

　　随着社会人口的老龄化，阿尔茨海默病(AD)的高患病率已成为损害公共健康的一个严重问题。轻度认知功能损害(MCI)是与老年痴呆密切相关的轻微认知功能损害状态，平均每年有10%～15%的MCI发展为痴呆〔1〕，因此，MCI是AD的高危人群，早期确诊MCI，尽早采取积极干预措施将有助于阻止或减缓MCI发展为AD。目前如何识别MCI正在成为老年痴呆防治研究中的热点，寻找和研发敏感、特异的生物学标志物具有十分重要的作用，本文仅对MCI的生物学标志物的研究进展做一综述。

　　1 淀粉样蛋白、tau蛋白和神经丝蛋白

　　老年痴呆的神经病理学特点是大脑皮层和海马出现大量的老年斑(SP)和神经元纤维缠结(NFTs)，并伴随出现神经元丧失。

　　1.1 β淀粉样蛋白(Aβ)

　　Aβ是SP的主要成分，由β淀粉样前体蛋白(APP)经分泌酶剪切而成。Aβ有两种主要的C端变异体，即含40(Aβ40)和42(Aβ42)个氨基酸的多肽，Aβ42最先沉积于脑中且毒性更大。1992年首次报道检测脑脊液(CSF)中的Aβ水平可用以诊断AD，被认为是AD研究中的重要进展之一〔2〕。越来越多的证据表明，Aβ是各种原因诱发AD的共同通路，是AD形成和发展的关键因素，目前多数学者认为，Aβ在大脑皮层内的蓄积是AD病理发生过程中的一个早期必然事件，超前于其他脑区损伤和临床症状数年。在发生顺序上，Aβ的出现早于NFTs、轴索缺乏营养等病理变化以及临床症状。目前研究认为〔3〕，AD组CSF中的Aβ42比对照组明显减少，提示为AD组病人的CSF中可溶性Aβ减少，而脑组织中不可溶性Aβ增加并形成弥漫性和典型SP之故。对MCI的追踪研究发现，进展型MCI较稳定型MCI病人CSF中Aβ42水平为低〔4〕。这些研究结果具有互补效应，表明CSF中Aβ42水平的变化与MCI 的进展、与AD的病程变化密切相关。

　　AD病人和MCI病人血浆中的Aβ42并不与CSF中同步变化，这种不同步变化可能与脑部淀粉样物的沉积打破了血和CSF中Aβ的平衡有关。在对AD和MCI病人血浆中Aβ水平的几个有代表性的及长期研究〔5～7〕中，有的研究结果表明AD病人与正常对照之间无显著差异〔5〕，而MCI病人血浆Aβ42水平较年龄匹配的正常对照增高〔6〕。 血浆中Aβ42水平增高是进展为AD的危险因素。进展为AD的个体有较高的血浆Aβ42水平，对进展为AD的病人进行跟踪观察发现，3年后其血浆Aβ42水平下降很快〔7〕。将血浆中Aβ40、Aβ42结合起来进行评估，追踪结果发现血浆Aβ42/Aβ40比值低的个体，进展为MCI或AD的危险性更高〔8〕。

　　1.2 tau蛋白

　　AD病人的神经病理特征之一就是NFTs，而tau蛋白是NFTs的主要组成成分。在病理状态下，与神经元轴突中的微管结合的tau蛋白过度磷酸化，形成双股螺旋细丝(PHF)，使微管失去了在神经元中的物质转运功能，沉积在细胞内形成NFTs。CSF中的tau蛋白作为AD的生物学标志于1993年首次报道〔9〕。随后大量研究表明，AD病人CSF中总tau蛋白(Ttau)浓度较正常对照高2～3倍。目前广泛认为CSF中Ttau含量增高提示神经元和轴突有损伤。

　　很多研究表明AD〔10〕及MCI病人〔4〕CSF中Ttau含量增高。在一项纵向研究中，所有随访后发展为痴呆的MCI病人在发病前CSF中tau蛋白增加，而那些随访后未发展为痴呆的MCI病人，发病前CSF中tau蛋白水平没有升高，说明CSF中的tau蛋白水平对预测MCI病人是否发展为痴呆有一定价值〔11〕。目前比较重要的发现是磷酸化tau蛋白(Ptau)比Ttau在MCI和AD诊断中具有更重要的作用，其中包括Ptau181，Ptau231，Ptau231～235，Ptau396/404。根据Ptau396/404与Ttau的比值来区分AD与血管性痴呆和正常老年人，其敏感性和特异性高达96%和100%〔12〕。在跟踪调查中，进展为AD的MCI病人较稳定型MCI病人CSF中Ptau明显升高，并且CSF中Ptau231特异性增高，这种增高预示着向AD的转化，独立于性别、年龄、MMSE得分及ApoE分型，因而Ptau231的增高被认为是与AD相关的脑和认知损伤的准确和特异的预测因子〔13〕。还有研究发现，Ptau231增高与MRI检测到的海马体积萎缩高度相关，通过CSF和MRI联合诊断有助于区分正常老年人和MCI〔14〕。

　　有一些研究把CSF中的Ttau和Aβ142结合起来进行评估〔15，16〕。Ttau含量增高或过度磷酸化tau水平变化与Aβ42含量降低这几种指标相结合，能比较准确判断MCI是否能在5年内发展为AD。这表明CSF的检测可以预测AD，具有95%敏感性和83%的特异性〔15〕。脑脊液Ptau181与Aβ142相结合，有助于诊断老年痴呆，敏感性和特异性分别为86%和97%〔16〕。

　　1.3 神经丝蛋白(NTP)和Alzheimer相关的神经丝蛋白(ADTCNTP)

　　NTP在AD病人的神经元纤维缠绕中大量存在，已经发现AD病人脑中NTP免疫活性及mRNA表达显著增强，De la Monte〔17〕首次发现AD病人CSF中NTP含量明显增加，研究证实CSF中的NTP是血清中的NTP通过血脑屏障转运而来。

　　ADTCNTP是神经丝蛋白家族中的一员，在神经元中表达，定位于神经细胞的轴突中，其cDNA片段于1997年被克隆，ADTCNTP过度表达导致神经元细胞死亡，死亡细胞释放ADTcNTP进入脑脊液。应用酶联免疫吸附实验(ELISA)技术，发现AD病人CSF中ADTCNTP含量明显增加，且与痴呆程度相关。通过测定CSF中的ADTCNTP，区别AD病人和年龄匹配的健康对照敏感性和特异性能达到89%〔18〕。另有研究将CSF中tau蛋白和ADTCNTP含量结合起来进行评价，区别AD和正常对照的敏感性和特异性分别为63%和93%〔19〕。也有学者通过尿液检查，发现AD病人尿中ADTCNTP含量增高，91.4%的可能AD和48.6%的MCI尿ADTcNTP含量增高，90.7%的非痴呆对照尿ADTCNTP含量正常〔20〕。这一生物学指标，给AD的诊断提供了新的思路，尤其是对尿中ADTCNTP含量的检测，由于标本的便于获得和无创性，提高实验的敏感性和特异性，将会有很高的应用前景。

　　2 胰岛素水平

　　目前神经生物学和神经病理学大量事实表明，胰岛素在大脑中具有重要作用。胰岛素可以在脑内合成并转运到脑脊液，海马中存在对胰岛素敏感的葡萄糖转运体，给胰岛素对大脑糖代谢具有直接作用提供了有力的证明。推翻了认为大脑是非胰岛素敏感器官的传统观念。也就是说有胰岛素抵抗的病人需要更高的胰岛素水平不仅用于维持外周组织，同时用于维持大脑的正常功能。

　　目前很多研究发现，胰岛素抵抗、脑脊液/血浆胰岛素比率降低在AD的发生、发展中具有很大作用。MCI病人〔6〕和AD病人〔21〕空腹血浆胰岛素水平增加，并且外周胰岛素水平增高与AD相关的脑萎缩、认知功能减退和痴呆的严重程度相关。有研究〔22〕发现Aβ能与海马神经元上胰岛素受体结合，干扰其功能，影响胰岛素介导的自动磷酸化，从而影响脑功能。

　　基于胰岛素对脑功能存在影响，一些研究针对改变血浆或CSF中胰岛素水平进行了观察。在胰岛素对认知的作用方面，经鼻给予胰岛素治疗，能够迅速提高中枢胰岛素水平而不影响血浆胰岛素水平，可以观察到MCI和AD病人的注意力得到明显改善〔23〕。在对健康志愿者的研究表明，体内输入胰岛素，使之达到胰岛素抵抗的血浆胰岛素水平，采集受试者的血浆及CSF，其CSF中炎症标志物水平显著增加，β淀粉样蛋白也增加，炎症加重的程度与淀粉样物增加的程度呈密切相关。特别是胰岛素水平增加与CSF中白介素IL1α，IL1β，IL6，肿瘤坏死因子TNFα以及F2异前列烷的浓度增加相关，但上述因子的血浆水平未受影响，血浆和CSF的Aβ42均随胰岛素水平增加而增加〔24〕。大量证据表明，胰岛素作为一种信号肽，参与脑内神经递质的释放调节，影响认知、记忆等高级大脑功能，其参与调节NFTs的tau蛋白的磷酸化，影响老年斑的主要成分Aβ的代谢等，提示胰岛素与AD的发病密切相关，应予以关注。

　　3 细胞因子

　　细胞因子是中枢神经系统和免疫系统相互作用的信使，对中枢神经系统的许多生理活动都有调节作用，并广泛参与中枢神经系统疾病的病理生理过程。

　　AD患者脑内存在明显的局灶性炎症反应，并有大量免疫分子参与炎症反应，其中白细胞介素类细胞因子在AD免疫炎症反应中的作用受到关注。AD病人脑中淀粉样蛋白的沉积可引起一系列炎症反应。目前研究的比较多的炎症因子主要有IL1β，IL2，IL6，IL8，IL10和TNFα。普遍认为AD病人血清中IL1β、IL6、TNFα明显升高〔25〕，MCI患者IL1β、IL6、IL12、TNFα明显升高〔26〕，并且在对MCI患者的追踪调查中发现，进展为AD的MCI病人CSF中有较高的TNFα〔27〕，在对38例MCI和36例AD病人的CSF研究中证实，所有病例IL8水平均增高〔28〕。由此可见，对细胞因子的研究，给AD的神经元退化的炎症学说提供了证据，并且给AD的诊断和治疗提供了新的途径。

　　4 展 望

　　MCI是痴呆的高危人群，积极治疗有可能防止或延缓MCI发展为AD，因此MCI的早期诊断和治疗具有重要的意义。对MCI的血浆、脑脊液中生物学标志物Aβ42、tau蛋白、ADTCNTP、胰岛素水平及细胞因子的研究可以发现，血浆及脑脊液中生物学指标，尤其是与临床量表评定结合起来进行评估，具有较大的诊断潜力，对于诊断MCI或预测AD的进展具有较高的敏感性和特异性，与临床量表的使用、影像学检查联合应用，有助于MCI的诊断和转归判断。尤其是胰岛素可能在脑代谢中的作用，将胰岛素抵抗提到一个重要地位，有针对性的提高胰岛素敏感性、纠正其信号转导障碍、防治胰岛素抵抗，早期干预、早期治疗，对于AD的早期预防具有非常重要的意义。

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