阿尔兹海默病临床进展

1、阿尔兹海默病临床进展阿尔兹海默病（AD）是在老年人中引起痴呆的最常见的病因， 是一种常见的、 伴有渐进性记忆力衰退的神经变性疾病。 生物标志物是一种可靠的 AD诊断和鉴别其他疾病的指标。通过本课程学习，您将能明确什么是生物标记物， 以及各种生物标记物在诊断 AD中的作用。一、阿尔兹海默病概述世界上报道的第一例AD 患者，其临床表现以进行性、退行性大脑认知、识别功能障碍为特征， 记忆力减退并伴随个性和行为的改变，最终发展为痴呆。研究发现阿尔兹海默病的大脑具有主要病理特征有，一是在大脑皮质和海马的细胞外形成大量的不溶性的淀粉样蛋白（?-amyloid，A?沉 积,成 为 老 年 斑 主 要 成 份

2、 （senileplaques， SP ）；二是在大脑皮质和海马的神）经元细胞内形成以 tau 蛋白（ tau proteins ）为主要成份的神经原纤维缠结（ neurofibrillary tangle，NFT ）。另外，还可以看到神经突触的丢失和胶质细胞的炎症反应，神经元的死亡也相继发生。 尸检可见大脑明显萎缩、脑室扩大和大脑重量减轻。该病发病的真正原因至今仍不完全明了， 发病机理的理论有很多假说。 对其相关发病高风险因子的研究也有很多报道。 临床诊断基本是依据国外一些通用指标、相关量表、临床症状、影像学检查等，但 AD 诊断的金标准是尸检。该病给患者、家属、护理人员和社会健康管理系统造

3、成了很大的负担。 虽然整个社会和制药公司投入了大量的科研努力， 但是针对这种疾病的治疗方法很少得到患者和医院的认可。 临床上面临的问题是： 一般较长时间不能确诊， 而一旦诊断明确之后患者的认知状况已经严重受损， 确诊后的治疗效果有限， 药物逆转的可能性很小； 治疗进程缓慢而且缺乏明确的评价指标， 而且患者到医院诊治的愿望和治疗的依从性很差。 造成这种情况的原因主要是临床上没有针对疾病的早期诊断方法。另外对疾病的进程和药物干预效应的评价指标不清晰， 而且由于这种检测远远落后于患者病理上的发生和发展， 还严重地影响了药物的开发。临床实践表明， 有效的早期诊断方法才是提高临床治疗的关键因素， 而生物

4、标志物作为早期诊断的工具是近年来发展最为迅速的研究领域之一。二、什么是生物标志物生物标志物是供临床上使用的、 能测定现有阿尔兹海默病状态及其变化的生物学的指标。 目前用于阿尔兹海默病早期诊断的生物指标包括用生化学方法来检测体液的或大脑活动的测量，或用 MRI 、PET 测定大脑相关区域体积或代谢变化。（一）化学生物标志物可以分为三类：1.遗传学标志物：例如amyloid precursorprotein(APP) 、早老蛋白 presenilin-1,andpresenilin-2突变的类型等。根据国际疾病分类第10版ICD-10(InternationalClassificationofDi

5、seases,10threvision)，可以将AD分为早发型和晚发型两类， 65 岁以前发病者称为早发型 AD （或常常是家族性 AD ），65 岁以后发病者为晚发型 AD （或散发性 AD ），当然也有例外。这两类都与年龄、家族史等危险因素有关。 有临床资料表明，早发型 AD 是阿尔兹海默病中较少见类型， 占总发病人数比例小于 10 。用检测突变基因来预测疾病在罕见的家族型阿尔兹海默病很有价值，但是对于追踪疾病进程或评价药物治疗的干预效果方面基本没有什么用处； 遗传学标志物对于最常见的散发性的疾病类型的评价基本也是没有什么作用的。遗传易感因子：载脂蛋白e4 等位基因(APOE)载脂蛋白（

6、apolipoproteins ）是一组脂质结合蛋白，在多个器官中都有合成。 载脂蛋白 EApoE ）基因是多态性基因， 位于第 19号染色体上，有三个主要基因亚型， ApoE2 ，ApoE3 ，ApoE4 。通过限制性酶切多肽酶分析的方法， 可以确定每一个体的基因型。 对阿尔兹海默病的患者进行尸检发现， ApoE4 基因携带者， 其大脑海马组织中的神经变性改变及 A 堆积的严重程度较其他基因型携带者都更为显著。 针对晚发阿尔兹海默病患者的神经病理研究显示， 携带一个或两个 ApoE4 基因的患者大脑皮层和大脑血管中都明显有更多的 A 沉积。 ApoE 基因型对于散发性阿尔兹海默病是一个很强有

7、力的风险因子，也可以预测早期的阿尔兹海默病患者的临床痴呆的较早的发作。 但是，有载脂蛋白 e4 等位基因的存在并不能确认受试者患有阿尔兹海默病，没有载脂蛋白 e4 等位基因的存在也不能排除患有阿尔兹海默病。 因此，载脂蛋白 e4 等位基因的测定不能作为散发性阿尔兹海默病的诊断指标。生物标志物：状态性的指示剂，可以表明在测定的时候受试者患有或者没有阿尔兹海默病；因此，是一种可以检测散发性的阿尔兹海默病（或许也可以适用于对家族型阿尔兹海默病）进行诊断的工具。（二） ANDI2004 年美国 NIA 和 NIH 启动一个研究项目是 ADNI ，该研究自 2005 年以来在全美阿尔兹海默病研究范围内投

8、资已经超过 1 亿美元。这项行动计划采用纵向的、 多中心方法， 以同样标准取得 AD 、MCI 和健康对照老年受试者生物标志物数据。开发能确定早期诊断及病程发展指标的最好的方法，希望能识别有高风险的 MCI 前期个体。同时根据临床和生物标志物数据， 验证一系列的理论假设。 这项研究代表至今以来最具体的努力以开发精确的诊断 AD 生物标志物。（三）轻度认知功能障碍（MCI ）1997 年，Peterson建立了 MCI 的诊断标准，特指有轻度记忆或认知损害但达不到痴呆的诊断标准，患者与相同年龄和教育程度者比较， 存在记忆、学习和注重力障碍，常伴随智能衰退，但总体认知功能和日常生活能力正常。ADN

9、I 将 MCI 分成早期和晚期，希望能鉴别更早期，甚至临床症状前期。如何将他们从 MCI 早期人群中特异性地、 准确地分辨出来， 是早期诊断阿尔兹海默病的成败关键。ADNI 在征集受试者入组时选用了许多量表。目前的研究表明，阿尔兹海默病在神经生物学方面的发展是在多位点、 复杂的水平上影响并损伤了脑的生理和功能。 用传统的量表或功能评价表来诊断 AD ，虽然是准确的， 但大多已经到了 AD 发病的较晚阶段。当我们把治疗的时机瞄准在早期阶段或症状前期阶段时， 使用传统方法很难提供有用的信息。 ADNI 项目的研究人员根据体液样本或者神经成像学的研究， 提出很多体内生物标识物来检验当前疾病状况，结合

10、其它手段，例如 CSF 、3T MRI 和 PET （ PIB,AV45 示踪剂）数据联合分析的方法， 才能有希望将诊断的窗口推向早期。初步的研究表明，用 CSF 检测脑脊液（ CSF ）样本中的 A 42 ， tau 和 tau 在 181 位的磷酸化（ P-tau ）的生物水平；可更早期一些评价 MCI ，正电子成像术（ PET ）对淀粉样沉积以及葡萄糖代谢的成像； 以及对脑部组织容积变化的结构磁共振成像 （ MRI ）也能较早地评价。尽管所做工作包括血清和脑脊液（ CSF ）样本中的 A 42 ，tau 和 tau 在 181 位的磷酸化P-tau ）的生物水平，正电子成像术（ PET

11、）对淀粉样沉积以及葡萄糖代谢的成像， 以及对脑部组织容积变化的结构磁共振成像 （ MRI ），但神经影像学装置和人力使用均很昂贵， 不是任何地方都有条件做。 因此促进开发更方便、 可靠的生物标志物和其他实用的神经诊断方法很有必要。三、什么是适合临床使用的理想的生物标志物在临床实践中应用生物标志物将能达到什么目的？理想的生物标志物的特点是什么？生物标志物主要目的是在临床上能对阿尔兹海默病诊断、鉴别诊断、监控疾病的发展、转归和评价药物的治疗效果。 生物标志物应当是一种可靠的诊断和鉴别其他疾病的指标。 临床实践中应用将能达到下述目的： (1) 更迅速、准确地诊断散发性的阿尔兹海默病； (2) 能够将

12、那些具有不同症状的、 混乱思维的认知障碍的、 常规方法很难诊断的阿尔兹海默病患者诊断清楚；能够监控发展过程、 严重程度和治疗干预效果的评价； (4) 预测高风险的 MCI ； (5) 临床试验可鉴别那些非 AD 痴呆患者； (6) 相对经济。世界范围内比较公认适合临床使用的理想的生物标志物特点是使用这样的原则：世界范围内可靠的 AD 生物标志物开发的要求是根据美国阿尔兹海默协会和国家老龄研究所AD 分子和生物化学标志物协议报告的原则进行的（老年神经生物学杂志，1998 年发表）。理想的生物标志物特点： (1) 能反映阿尔兹海默病中枢神经系统病理生理变化的基本方面；表明阿尔兹海默病真实现状情况而

13、不仅仅是预测增加的风险； (3) 高度敏感性和特异性（大于 80% ）； (4) 有效诊断早期或临床前期的阿尔兹海默病； (5) 监控疾病的严重性或进展速率； (6) 能检测治疗干预措施的效率； (7) 非侵入性、经济、易于实施； (8) 生物标志物有效性应由至少由另一个独立的实验室验证过，其鉴别阿尔兹海默病的准确性不仅仅由认知健康的对照受试者证实， 而且也需经过各种非阿尔兹海默病痴呆患者的鉴别诊断所证实。四、当前有何生物标志物可用于临床诊断（一） CSF 中的 A 1-42脑脊液 (Cerebro-Spinal Fluid ，CSF) 为无色透明的液体， 产生于脑室中的脉络丛， 充满在各脑室

14、、蛛网膜下腔和脊髓中央管内。 与血浆和淋巴液的性质相似。 脑脊液的流动从两个侧脑室脉络丛产生、经室间孔流入第三脑室， （经中脑导水管流入） 第四脑室并（经第四脑室的正中孔和外侧孔）流入脑和脊髓的蛛网膜下腔。 因为脑脊液直接与脑神经系统的脉络丛相连， 因此脑细胞的生化变化可通过对脑脊液的分析直接反映出来，从研究方面来说，是比较理想的检测标本。关于脑脊液，以下说法错误的是（）脑脊液为无色透明的液体产生于脑室中的脉络丛不能流入第四脑室与血浆和淋巴液的性质相似正确答案： C解析：脑脊液为无色透明的液体， 与血浆和淋巴液的性质相似。 脑脊液的流动从两个侧脑室脉络丛产生、经室间孔流入第三脑室， 经中脑导水

15、管流入第四脑室， 并经第四脑室正中孔和外侧孔流入脑和脊髓的蛛网膜下腔。所以答案选 C为什么要测定 A ？ A 是 APP 经蛋白酶水解后产生的物质，主要有两种形式，一种是 40 个氨基酸残基组成的蛋白片断，称之为 A 40 ，一种是由 42-43 个氨基酸残基组成的蛋白片断，称为 A 42 。研究发现， A 42 相对于 A 40 ，具有更强的聚集能力以及更易形成SP。对Amyloid 片段检测可能成为阿尔兹海默病生物标志物的方法，因为其直接反映了已知的阿尔兹海默病大脑病理生理过程， 又因为与老年斑的形成 (senile plaque formation) 相关。有许多实验室已经证实了有异常低

16、的 amyloid A 1-42 肽的片段在散发性阿尔兹海默病患者和 一些MCI 患者 CSF 中出现。在 CSF 中降低，在血中相对较高。鉴别阿尔兹海默病与健康认知同年龄组的研究的敏感性和特异性分别为 80% 和 90%,但是这种检测方法的特异性在鉴别阿尔兹海默病与其他类型的痴呆患者的研究中是相当的低的。例如 , 在一项涉及了 150 例阿尔兹海默病,100 例正常老年对照组 (NEC), and 79例非 -阿尔兹海默病痴呆的多中心的实验研究中，CSFA1-42 在鉴别阿尔兹海默病与正常对照和其他痴呆疾病的敏感性较高，但特异性不高,这是因为 CSF A 1-42 在其他变性或非变性性中枢神

17、 经系 统 疾 病 包 括 路 易体 痴呆 Lewy bodydementia (LBD), Creutzfeldt-Jakob disease(CJD),多器官萎缩和肌营养不良性侧索硬化(ALS) 均也可能降低。血浆中的 -amyloid 1-42 (A 1-42) 水平增加已经由几例家族性阿尔兹海默病的嫡亲亲属检查所证实。但是这些家庭仅代表阿尔兹海默病患者总数中很小一部分的有遗传疾病的亚型。 对总 A peptide, A 1-40, 或可溶性 APP/ 浓度在 CSF 或血液中的检查尚未证明对散发性阿尔兹海默病诊断的效果。（二） CSF 总 tauAD 的另一主要病理特征之一是 tau

18、蛋白的改变。tau 蛋白是低分子量的微管相关蛋白， 主要分布在神经轴突， 可促进并稳定微管聚合， 维持正常的神经元轴突转运， 是细胞骨架， 具有稳定神经元细胞、输送营养物质的作用。若 tau 蛋白被异常磷酸化或糖基化，可降低其与微管的结合能力， 极易形成双螺旋纤维丝，进而形成神经纤维缠结，破坏神经细胞功能。在阿尔兹海默病患者的CSF 中，总 tau蛋白(t-tau) Hampel是浓度增加的。 2003总结了 CSF t-tau data年，Blennow 和，进行了多于4000 例阿尔兹海默病患者和对照组研究，使用了最为常用的 t-tau 的 2 个方法。总的来看，这 2 种方法诊断阿尔兹海

19、默病的敏感性和特异性为 80% 和 90%( 类似于 CSF A 1-42) 。尽管 CSF t-tau 鉴别阿尔兹海默病与正常对照组有较高的准确性， 但是在鉴别阿尔兹海默病与其他类型的痴呆患者的研究也是相当低的。 诊断区分阿尔兹海默病与其他类型痴呆的特异性为57% ，与尸检确诊结果所比，准确率为69% 。（三） CSF 中的磷酸化 -tau通过使用不同的磷酸化 tau (p-tau) 的亚型的抗体，很多实验室都看到了高度磷酸化的 tau 在阿尔兹海默病在 CSF 中有明显的增加，这是与 NEC 相比而言，更重要的是与那些有其他痴呆疾病和非痴呆神经疾病的患者相比而言。因此，与 t-tau 相反

20、， CSFp-tau 水平的增高可能将阿尔兹海默病与 FTD 鉴别开来，也可与血管性痴呆， LBD，Parkinsonsdisease(PD) ，ALS，急性中风 , 抑郁和精神病 schizophrenia 区别。p-tau是形成神经纤维缠结的主要物质， 已有ELISA 方法可以对许多个磷酸化位点进行检测。有研究发现，脑脊液中 p-tau231 鉴别 AD 和其他神经系统疾病的灵敏度为 85% ，特异性为 97% ，通过对 p-tau199 和 p-tau181 的检测也可以得到类似的实验结果。 Boban 等对 AD 和血管性痴呆患者脑脊液中 t-tau, p-tau199 and p-t

21、au181 水平进行了研究，结果显示这三种标记物在 AD 患者中明显高于血管性痴呆及健康对照组，但在区分 AD 患者和血管性痴呆方面， t-tau 、p-tau199 的特异性则比 p-tau181 更强。 Ringman 等则对家族性AD 及其对照组脑脊液 t-tau、 p-tau181水平进行了比较，研究结果表明两者水平升高是症状前AD 的灵敏指标。有研究证实， p-tau 可鉴定 MCI 患者中潜在的 AD 患者。对于非特异性脑损伤如急性脑卒中， p-tau 含量不会如 t-tau 般升高，这更说明 p-tau 对神经纤维缠结形成的特异性，作为 AD 和其他疾病的鉴别诊断， p-tau

22、有更高的灵敏度和特异性。（四） CSF A1-42 和 p-tau联合测定既然用单一的指标来检验有不确定性，人们就开始想到用联合方法来检测以增进准确性。联合检测的阳性和阴性的预测值准确率大约为90%和95%。A 和tau测定的真正意 义是什么？ CSFA1-42 反映的是疾病的阶段（当水平不断下降是作为疾病持续时间段的表现）；而 t-tau和p-tau 反映了疾病过程的强弱程度(高水平CSF 意味着疾病进程进一步发展了)。同时CSF A1-42 减少的水平和 tau升高的水平可以与 APOE e4 基因类型相联系,尽管是否和在何种程度的上，遗传学数据可以与CSF 的标志物一起来考虑分析仍然不够

23、清晰，重要的是，CSF 中 tau 的增高和 CSFA1-42下降在 MCI患者中可能可以预测早期向阿尔兹海默病转化，其敏感性与特异性范围为83%-90% 。组合型的使用标志物显示了能在有记忆障碍的和无记忆障碍的 MCI 患者，在一个 3年期追踪研究，来鉴别 非进展指标 ，对区分老年人 -阿尔兹海默病前期的 MCI 与焦虑 /抑郁可能有帮助。（五）尿 AD7C-神经纤丝蛋白（neuronalthread protein）该产品意图用高度敏感性和特异性来区分 AD 和正常对照，在转染的神经细胞研究中该蛋白质可以诱导神经突触生长， 可以非特异性地反映阿尔兹海默病的病理发生， 然而，对其的测定需要在

24、做免疫测定之前先进行很好的蛋白纯化。NYMOX的这一发现仍然在等待其他独立的实验室的验证。 2005 年的 7 月，FDA 否决了将 AD 7C -NTP 作为 AD 神经学诊断的方法的申请，指出了该产品在不同的诊断组别中， 其数值有太多的重叠，另外数据缺乏尸检证实， 是一个有争议的临床诊断工具。五、有前景的在研生物标志物有哪些现有的临床生物标志物有很明显的长处和短处，但有哪些新产品我们可以期待和关注？（一）血小板 APP 比值血液中血小板含有许多与大脑中同样的 APP 、amyloid- 分解酶，血液中血小板也产生小量的来自 APP 的 A 。有几个实验室已经记录到在 AD 与正常人和非 A

25、D 痴呆患者相比，有130-kd APP isoform:110-kd APP isoform 比值降低。在一项对于 85 名可能的 AD 患者和 95名健康人的神经对照组研究中， AD 患者血小板 APP 比值正确率为：敏感性为 88.2% 和特异性为 89.4% 。可以预测从 MCI 到 AD 的转化。还有的研究提供了血小板APP 比值与较严重的 AD 痴呆相关，有意思的是，至少有 3 份报告报道了在经过了胆碱脂酶抑制剂治疗后，AD患者的血小板 APP 比值是正常的。提示血小板 APP 比值可能作为一个干预治疗效果评定的分子指示剂。它的不足方面包括血小板 APP 亚型比值测定时是通过 WE

26、STERN跑带走胶密度进行的，需要人工要求较高、相对昂贵技术，不是精确的定量，各个实验室之间的测定标准、 不能高通量处理标本等。（二）在 CSF 和尿中的 F2-isoprostanesF2-isoprostanes 是一种脂类过氧化物的特异性的物质，已经有报道在散发性 AD 和 MCI 患者的 CSF ，血浆和或尿液中比正常对照组浓度增高。在最近的一项小的实验中， 与那些单独用 A 1-42/tau使用的测定来比，isoprostane数据增高有助于鉴别AD 与正常和非 AD 痴呆。CSF 中的probable（三）检测血液中A水平行不行呢？尽管 A 水平在血浆中浓度大约是脑脊液 1% 左右

27、，仍然可以进行分析。目前主要是借助 ELISA 方法进行分析。 Mehta et al 分析了 78 例 AD 患者和 61 例对照者血浆中 A 40 ，发现 AD 患者 组 A40 水 平 显 著 高 于 对 照 组 。Ertekin-Taner 等证实在晚发 AD 家系中同样存在与早发 AD 家系中相似的因常染色体突变引起的血浆中 A 水平升高。然而大多数研究表明， AD 患者组和对照组血浆 A 40 或 A 42 水平并无显著性差异， 不具备早期诊断 AD 的价值(Lopez et al. 2008)。横向分析如上述，然而纵向研究发现，血浆中A42水平升高可作为AD患病的危险因子(Rin

28、gman et al. 2008)。有研究 (Locascio et al. 2008)证实 A42水平在家族性 AD患者血浆中最初升高，随着疾病进程出现降低现象，因此 A 42 水平的变化要早于临床症状的发生。 这些颇有争议的研究结果预示血浆中的 A b 水平是否具有临床价值，如何实一步检测是否可以作为周围血物。（五）生物色谱技术现临床价值 ,还有待于进一步研究。（四）血浆血红素加氧酶（Plasma hemeoxygenase-1）抑制因子2001 年，有实验室报道在周围血用单核细胞来区别散发性 AD 和正常及非 AD 痴呆，用血红素加氧酶 heme oxygenase-1 (HO-1) m

29、RNA 测定， HO-1 蛋白增加与 AD 影响的组织中的老年斑和神经纤维缠结处于同一部位。 HO-1 蛋白反映了 AD 病理生理学。敏感性和特异性分别为 88% 和 75% 。这些发现已经由其它独立的实验室使用敏感的反转录聚合酶链反应技术所重复了。然而，从 AD血细胞提取的 HO-I mRNA 在化学上不稳定性， 不能作为临床神经学诊断， 因此有人继续做血浆 heme oxygenase-1 抑制剂 (HOS) 因子，观察到在早期 AD 患者中有明显增高， MCI 的血浆 HOS 恰在正常对照和 AD 水平之 间 。 不 像 HO-1 mRNA那 样 ， HOS 蛋 白( 1-antitry

30、psin)是化学稳定性的，也在被进AD 的生物标志生物色谱技术是一种光学分析方法，可以对所有发生在生物组织样品或领域中代谢活动提供模拟和综合的测量， 提供精确的光谱数据来开发分子生物标志物。其技术的优势在于使用简单，分析时间短，成本低廉，在一个单个的样品中，模拟多重代谢物或生物标志物， 非侵入性，既可以远程也可以在床边实时操作。 在预试时，生物色谱分析在近红外范围只使用很少的人体血浆就可以揭示代谢的特征，区分早期SAD 和 PD和正常对照，提高敏感性高、特异性。（六）其它可能成为生物标志物的候选一种广泛的测定内源性的物质，在CSF 中或血液中已经被看好作为阿尔兹海默病生物标志物，包括不同的急性期反应期的反应物， 如细胞因子，氧化应激标志物，进行中的糖化终端物质，泛素 - 蛋白酶成份，营养因子，补体成份，胶质和突触蛋白质， 胆固醇代谢物和脂蛋白，