劉亞君 王運(yùn)良

解放軍第960醫(yī)院，山東 淄博 255300

阿爾茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一種神經(jīng)退行性疾病，也是癡呆最常見(jiàn)的病因。該病由德國(guó)精神和神經(jīng)病理學(xué)家ALZHEIMER于1907年首次報(bào)道，盡管過(guò)去了幾十年，但許多機(jī)制仍然未完全了解［1］。AD是現(xiàn)代神經(jīng)科學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷面臨的最大挑戰(zhàn)之一，影響著全球約3 500萬(wàn)人，預(yù)計(jì)2050年其發(fā)病率將增加3 倍。AD 是一種主要見(jiàn)于老年人的疾病，很多患者在65歲以后出現(xiàn)癥狀，由于目前還不具備從發(fā)病初就能進(jìn)行早期診斷的知識(shí)或手段，因此很難證明病理侵犯從何時(shí)開(kāi)始。其中散發(fā)性AD（SAD）占90%，5%～15%患者為家族性AD（FAD）。早發(fā)性AD（EOAD）發(fā)病年齡40～65 歲，65 歲以后的晚發(fā)性AD也被稱為遲發(fā)性AD（LOAD）［2］。通常情況下，AD的癥狀開(kāi)始于輕微的記憶障礙，并逐漸發(fā)展為認(rèn)知障礙、大腦功能失調(diào)及日?；顒?dòng)受損。雖然遺忘是AD早期發(fā)病最常見(jiàn)的癥狀，但研究者特別關(guān)注內(nèi)側(cè)顳葉記憶功能［3］。被確診時(shí)患者許多腦區(qū)均出現(xiàn)了神經(jīng)元丟失和神經(jīng)病變。記憶障礙似乎與內(nèi)側(cè)顳葉萎縮和低激活顯著相關(guān)，線粒體和皮膚電生理活動(dòng)可能對(duì)檢測(cè)腦功能的改變有某些作用，但在臨床應(yīng)用可能還有很長(zhǎng)的路要走。根據(jù)最新的國(guó)家老年研究和AD協(xié)會(huì)工作組的標(biāo)準(zhǔn)，準(zhǔn)確診斷可以基于一般的臨床和病理生理?xiàng)l件，以及幾種體內(nèi)生物標(biāo)志物和記憶測(cè)試的評(píng)估，將AD分為8種類型：前驅(qū)AD、AD癡呆、典型AD、非典型AD、混合AD、AD臨床前狀態(tài)、AD和MCI，但各型之間存在某些交叉且缺乏嚴(yán)格的界限［4］。由于目前對(duì)AD病因、病理學(xué)和明確的診斷標(biāo)準(zhǔn)尚缺乏全面了解，許多學(xué)者正在致力于尋找這些問(wèn)題的答案，有關(guān)該病新的標(biāo)志物，如神經(jīng)顆粒蛋白、NFL、CCL2、CXCL8、CXCL10、CXCL12、CCL5、CX3CL1、CXCL9不斷涌現(xiàn)，通過(guò)綜述和薈萃分析，對(duì)有前景的生物標(biāo)志物有了更清晰的認(rèn)識(shí)［5-6］。本文對(duì)導(dǎo)致AD發(fā)生、發(fā)展的重要病理機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 AD發(fā)病機(jī)制和病理生理學(xué)

過(guò)去30 a來(lái)對(duì)AD的研究提供了大量證據(jù)，證明異常折疊蛋白的積累導(dǎo)致神經(jīng)元死亡，隨后引起神經(jīng)退行性變過(guò)程［7］。AD最早發(fā)現(xiàn)的病理特征是淀粉樣蛋白斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)（NFTs），因此，作為病理機(jī)制研究最多的是淀粉樣級(jí)聯(lián)和NFTs級(jí)聯(lián)［8］。盡管多年來(lái)一直在尋找該病的發(fā)病機(jī)制或治療方法，但基于這兩種最具特征性的癥狀，仍然缺乏治愈的方法。除這兩種假說(shuō)外，也有多種假說(shuō)試圖解釋疾病的觸發(fā)，如多巴胺能和淋巴系統(tǒng)假說(shuō)。

1.1 淀粉樣蛋白假說(shuō)老年斑的主要成分是β淀粉樣蛋白（A β），它是由前體蛋白（淀粉樣前體蛋白-APP）不適當(dāng)水解產(chǎn)生，Aβ蛋白有兩種不同形式：Aβ40是一種不引起病理性積聚的蛋白質(zhì)；Aβ42是一種淀粉樣蛋白，是淀粉樣斑塊的主要成分［9］。APP基因位于染色體21q21，編碼由3 個(gè)結(jié)構(gòu)域組成的1 型跨膜蛋白：胞質(zhì)中N 端的長(zhǎng)胞外區(qū)段、短內(nèi)皮段和短C端段。APP 蛋白由α、β、γ 3 種分泌酶的酶復(fù)合物加工而成。α-分泌酶將APP（CT83）的C端片段轉(zhuǎn)化為83 個(gè)氨基酸的可溶性肽，具有調(diào)節(jié)功能。β-分泌酶切割長(zhǎng)度為99個(gè)氨基酸（CT99）的N-末端片段，該片段與細(xì)胞膜結(jié)合。γ-分泌酶通過(guò)非均相蛋白水解將CT83和CT99代謝為Aβ40和Aβ42形式的Aβ肽。Aβ42是一種危險(xiǎn)的神經(jīng)毒性形式，具有疏水性，并與老年斑的形成有關(guān)，大多數(shù)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)產(chǎn)生這種形式的Aβ［10］。細(xì)胞外Aβ蛋白沉積，在控制記憶和認(rèn)知功能方面起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)APP基因的多個(gè)突變可導(dǎo)致EOAD，大多數(shù)突變集中在APP 基因Aβ編碼區(qū)。早老素1（PSEN1）和早老素2（PSEN2）位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，是γ-分泌酶-蛋白復(fù)合物的輔助因子，盡管其機(jī)制和作用不同，但也參與了Aβ神經(jīng)毒性形式的形成和FAD患者的發(fā)病［11］。早老素是具有8～9 個(gè)跨膜束的高度同源蛋白，在神經(jīng)細(xì)胞中扮演膜受體和鈣通道的角色，提供穩(wěn)態(tài)作用。在PSEN1基因已鑒定出185 個(gè)顯性突變，導(dǎo)致約80%的EAOD-AD。PSEN2 突變數(shù)量少，引起約5% EAOD。除基因突變導(dǎo)致AD外，遺傳因素也與AD發(fā)病有關(guān)，其中研究最多的是APOE，尤其是APOE4 亞型。APOE 具有某些不同功能，包括膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)，它能與引起Aβ沉積形成的病理形態(tài)結(jié)合，作為膜受體影響新陳代謝。E2、E3和E4的半胱氨酸和精氨酸殘基在112 和158 位點(diǎn)不同，一個(gè)APOE4 等位基因使AD 發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加3倍，兩個(gè)等位基因使AD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加12倍，與此相反，APOE2異構(gòu)體與AD的風(fēng)險(xiǎn)較低［12］。

1.2 神經(jīng)原纖維纏結(jié)假說(shuō)AD 第2 個(gè)最常見(jiàn)的聚集物是存在于大腦不同區(qū)域的NFTs，主要由成對(duì)的高磷酸化tau蛋白螺旋絲（PHF）組成。細(xì)胞內(nèi)高磷酸化tau蛋白聚集引起微管功能受損、軸突運(yùn)輸或神經(jīng)細(xì)胞骨架的破壞，從而導(dǎo)致神經(jīng)元變性［13］。激酶和磷酸酶分別導(dǎo)致tau蛋白的磷酸化和去磷酸化，影響游離tau 蛋白和微管相關(guān)蛋白之間的平衡調(diào)節(jié)。蛋白質(zhì)磷酸化和去磷酸化之間的失衡導(dǎo)致這種蛋白質(zhì)與微管的結(jié)合受損，并形成PHF 和NFT［14］。磷酸化tau 蛋白結(jié)構(gòu)可能受到Aβ、氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥以及影響激酶和磷酸酶的影響，糖原合成酶激酶3（GSK3）、周期蛋白依賴性激酶5（CDK5）和微管親和力調(diào)節(jié)激酶（MARK）是3 種最重要的影響酶［15］。研究表明，CDK5參與tau-磷酸化和NFT進(jìn)展，CDK5作為GSK3激酶的調(diào)節(jié)因子參與AD的發(fā)病。

1.3 淋巴系統(tǒng)假說(shuō)人腦有4 種主要液體：腦脊液（CSF）、間質(zhì)液、細(xì)胞內(nèi)液和血液，最近研究發(fā)現(xiàn)，阻止β淀粉樣蛋白聚集和清除沉積代謝物的機(jī)制之一是淋巴系統(tǒng)（GS）［16］。GS 在清除腦實(shí)質(zhì)分子中起重要作用，該研究在慢波睡眠期間進(jìn)行并首次提供的直接證據(jù)，證實(shí)在靜息狀態(tài)下，組織間隙“廢物”的清除率增加。GS的作用很大程度上取決于CSF的壓力和流量，CSF循環(huán)的標(biāo)記物表明，進(jìn)入GS的通路是從動(dòng)脈周圍開(kāi)始，該通路圍繞著血管平滑肌細(xì)胞，與血管周圍的星形細(xì)胞尾足相連。腦脊液流量與足端星形細(xì)胞水通道和水通道蛋白4（AQP4）有關(guān)，GS對(duì)AD 和其他依賴于代謝異常的神經(jīng)退行性疾病至關(guān)重要［17］。最近一項(xiàng)研究［18］認(rèn)為，AQP4的不穩(wěn)定表達(dá)與衰老有關(guān)，可能更容易受到腦內(nèi)Aβ聚集的影響。GS 在睡眠時(shí)發(fā)揮最有效的功能，晝夜節(jié)律和睡眠紊亂可能是導(dǎo)致GS功能異常的另一因素。

1.4 多巴胺能假說(shuō)多巴胺系統(tǒng)（DS）與帕金森病有關(guān)，但其在AD 中的作用正在研究中。AD 患者表現(xiàn)的錐體外系癥狀和淡漠，可以用多巴胺能失調(diào)來(lái)解釋。一項(xiàng)研究顯示，與對(duì)照組相比，AD 患者的多巴胺受體1、2（D1、D2）濃度降低，應(yīng)用羅替戈汀等藥物治療AD 患者具有明顯效果［19］。AD 動(dòng)物模型研究［20］也探討了神經(jīng)元多巴胺喪失對(duì)記憶和獎(jiǎng)賞功能的影響，該研究使用過(guò)表達(dá)人類突變APP的Tg2576小鼠AD模型，顯示在小鼠大腦斑塊形成之前腹側(cè)被蓋區(qū)的多巴胺能神經(jīng)元喪失。這種喪失僅見(jiàn)于腹側(cè)被蓋區(qū)，而在黑質(zhì)中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，因此導(dǎo)致大腦記憶和獎(jiǎng)懲區(qū)域的海馬和伏隔核中多巴胺流動(dòng)減少。

2 AD的診斷

AD診斷是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的重大挑戰(zhàn)之一，不僅在癥狀不明顯的早期階段，且在癡呆的最晚期階段也是如此。由于神經(jīng)退行性變開(kāi)始于癥狀出現(xiàn)之前的相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，即使癡呆的癥狀非常明顯，診斷的確定性也只能通過(guò)尸檢實(shí)現(xiàn)［21］。近年來(lái)，根據(jù)生物標(biāo)志物和影像學(xué)數(shù)據(jù)更新了診斷標(biāo)準(zhǔn)，因此有必要采用多學(xué)科方法，包括影像學(xué)和臨床生物化學(xué)方法，并輔以神經(jīng)心理學(xué)分析評(píng)估患者的狀態(tài)［22］。AD 的生化和影像學(xué)診斷標(biāo)準(zhǔn)基于AD 的主要特征：Aβ斑塊和tau-NFTs。放射性標(biāo)記分子能夠通過(guò)血腦屏障并與Aβ斑塊或tau-NFTs結(jié)合，因此可以評(píng)估人腦中的聚集。首次開(kāi)發(fā)的分子是匹茲堡化合物B，其能與Aβ結(jié)合，開(kāi)啟了AD 成像時(shí)代［23］。在這些分子合成之前，只有通過(guò)MRI評(píng)估大腦萎縮。除匹茲堡化合物B外，目前已開(kāi)發(fā)出能結(jié)合tau聚集體的放射性標(biāo)記分子用于臨床檢查。

2.1 AD的生化評(píng)估除影像技術(shù)外，生物液體的生化評(píng)估也用于AD診斷。生化試驗(yàn)評(píng)估了兩種Aβ亞型（Aβ40、Aβ42）和兩種tau 蛋白亞型（磷酸化tau 亞型和總tau 蛋白濃度）。認(rèn)為CSF 中Aβ42是AD 的生物標(biāo)志物，CSF中Aβ42濃度較低和腦組織中Aβ42濃度較高與Aβ斑塊存在相關(guān)，但這種現(xiàn)象不能解釋克-雅病和細(xì)菌性腦膜炎病例也存在CSF中Aβ42濃度降低和腦組織Aβ42濃度增高的現(xiàn)象［24］。為提高Aβ42作為生物標(biāo)志物的特異性，研究發(fā)現(xiàn)Aβ42/Aβ40的比值明顯優(yōu)于Aβ42濃度在疾病早期檢測(cè)腦內(nèi)淀粉樣蛋白沉積。CSF總tau蛋白，包括磷酸化和非磷酸化tau是神經(jīng)退行性變的常見(jiàn)生物標(biāo)志物，但對(duì)AD 無(wú)特異性。相反，CSF 磷酸化tau 似乎反映了腦內(nèi)神經(jīng)原纖維纏結(jié)的形成［25］。為了更好地解釋這些結(jié)果并減少不同實(shí)驗(yàn)室之間的差異，已開(kāi)發(fā)出Erlangen 評(píng)分評(píng)估AD患者CSF生物標(biāo)志物。該算法按照神經(jīng)生物標(biāo)志物正常（=0）到可能AD（=4）的順序排列，預(yù)測(cè)AD 患者輕度認(rèn)知障礙患者（MCI）到癡呆的演變［26］。

2.2 有前景的生物標(biāo)志物由于AD 導(dǎo)致神經(jīng)退行性變，而這些神經(jīng)變性發(fā)生于癥狀明顯之前數(shù)年，因此人們開(kāi)始探索能夠在AD 早期診斷中發(fā)現(xiàn)腦損傷的生物標(biāo)志物。神經(jīng)絲輕多肽（neurofilament light polypeptide，NFL）是人輕肽神經(jīng)絲蛋白（NEFL）基因編碼的一種內(nèi)源性細(xì)胞骨架蛋白，可作為軸突損傷后CSF 和血漿的生物標(biāo)志物。神經(jīng)細(xì)胞死亡后，在腦間質(zhì)和CSF中釋放NFL，并通過(guò)蛛網(wǎng)膜絨毛和血管周圍引流系統(tǒng)到達(dá)血液［27］。最近研究發(fā)現(xiàn)，攜帶該基因突變患者的血清中NFL濃度在最初癥狀發(fā)生前6.8 a 升高。此外，在癥狀出現(xiàn)前16 a 評(píng)估NFL 的年變化率能夠區(qū)分突變攜帶者和非攜帶者［28］。然而，NFL不能作為AD的特定生物標(biāo)志物，在其他神經(jīng)退行性疾病，如克-雅病、肌萎縮性側(cè)索硬化癥、額顳葉癡呆、HIV相關(guān)癡呆等觀察到NFL濃度升高［29］。

另一種在AD 早期診斷中非常有用的蛋白質(zhì)是神經(jīng)顆粒蛋白，這種鈣調(diào)素結(jié)合蛋白主要在受AD影響最大的腦區(qū)表達(dá)，如皮層和海馬。該蛋白由興奮性神經(jīng)元產(chǎn)生，與蛋白激酶C 有關(guān)［30］。一項(xiàng)研究比較了AD、額顳部癡呆、Lewy體癡呆、帕金森病和多系統(tǒng)萎縮患者CSF 神經(jīng)顆粒蛋白的水平，發(fā)現(xiàn)AD 組CSF神經(jīng)顆粒蛋白濃度高于對(duì)照組，表明CSF較高的神經(jīng)顆蛋白濃度對(duì)AD具有特異性［31］。

動(dòng)物模型和臨床研究已證明炎癥在AD 中起核心作用，AD 炎癥可加重神經(jīng)功能缺損，炎癥分子可促進(jìn)血腦屏障通透性。近年來(lái)大量研究探討了AD外周炎癥分子濃度的變化，ITALIANI 等［32］檢測(cè)IL-1家族細(xì)胞因子及其受體的循環(huán)水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)AD患者炎性IL-1 家族細(xì)胞因子較對(duì)照組明顯增加，尤其是促炎性細(xì)胞因子IL-1α、ILl-1β明顯增加。假設(shè)可能存在某種生理機(jī)制對(duì)AD 發(fā)病時(shí)的炎癥環(huán)境作出反應(yīng)，可溶性受體sIL-1R1 和sIL-1R3 濃度增加，但sIL-1R2的濃度不增加。大量研究探討了AD患者血液或CSF 趨化因子濃度的變化，AD 患者血液CCL2蛋白［也稱單核細(xì)胞趨化蛋白1（MCP1）］濃度增加，CSF 中CXCL8（以前稱IL-8）濃度升高。有趣的是CXCL10［干擾素-γ誘導(dǎo)蛋白10（IP-10）僅在AD患者CSF升高，而AD患者全血CXCL9（γ-干擾素（MIG）誘導(dǎo)的單因子］濃度更高［33］。CXCL12的濃度變化不一致，血 清 和CSF 中CXCL12 濃 度 降 低，而CCL5 和CX3CL1 濃度降低只見(jiàn)于血清。這些蛋白濃度的波動(dòng)以及不同趨化因子之間的差異可能與其所起的不同作用有關(guān)，目前尚無(wú)法確定上述趨化因子在外周血中的改變與CNS 退行性變有關(guān)，也可能由全身疾病或衰老引起［34］。

3 結(jié)論與展望

AD導(dǎo)致的癡呆是老年人的第五大死因，盡管早在一個(gè)多世紀(jì)之前就發(fā)現(xiàn)了該病，但目前尚不清楚AD的確切病理機(jī)制，因此是生物醫(yī)學(xué)和臨床研究的一個(gè)重大挑戰(zhàn)。盡管病因不清，但最重要的分子標(biāo)志是淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)，這些蛋白質(zhì)的積累會(huì)觸發(fā)細(xì)胞死亡，導(dǎo)致持續(xù)的、不可逆的神經(jīng)退行性變?；谀壳白C據(jù)已提出多種假說(shuō)來(lái)解釋疾病的發(fā)生，包括淀粉樣蛋白、神經(jīng)原纖維纏結(jié)、多巴胺能和淋巴系統(tǒng)假說(shuō)等，但不應(yīng)低估促炎分子在大腦炎癥環(huán)境中所起的作用，這種促炎環(huán)境可能是疾病的直接結(jié)果，也可能導(dǎo)致疾病的發(fā)生。研究目的不僅在于了解AD 的病因，更在于提高診斷性檢查，以便早期識(shí)別AD。AD 診斷應(yīng)采用多學(xué)科方法，評(píng)估內(nèi)容包括：受試者神經(jīng)心理狀況、影像學(xué)檢查腦組織病理變化，以及特定病理蛋白的生化檢測(cè)。測(cè)定Aβ 40和Aβ42、磷酸化tau 和總tau 水平對(duì)AD 診斷具有重要意義，但更重要的是實(shí)施Erlangen評(píng)分和Aβ40/Aβ42比值以評(píng)價(jià)疾病的分期。由于經(jīng)典生物標(biāo)志物的特異性不足，需要尋找某些有助于早期診斷的新的生物標(biāo)志物，如某些炎癥分子和突觸蛋白。盡管對(duì)AD生物標(biāo)志物的研究取得很大進(jìn)展，但對(duì)本病的診斷，尤其是病因診斷仍然沒(méi)有定論。鑒于AD 是一種異質(zhì)性、多因素的疾病，診斷應(yīng)以反映不同病理機(jī)制的多種蛋白質(zhì)分析為基礎(chǔ)，結(jié)合影像學(xué)和神經(jīng)心理學(xué)檢查。因此，有必要?jiǎng)?chuàng)建一組特定的蛋白質(zhì)，其濃度將隨疾病的階段而變化。研究需要團(tuán)隊(duì)合作構(gòu)建精確的疾病模型，通過(guò)生物標(biāo)志物濃度變化，利用人工智能（AI）建立疾病模型提供必要的數(shù)據(jù)，從而為疾病的發(fā)展提供更準(zhǔn)確的診斷和信息。未來(lái)基于生化、神經(jīng)影像和生命追蹤數(shù)據(jù)模型有助于識(shí)別AD最特異和最敏感的生物標(biāo)志物，為AD早期診斷和預(yù)后提供重要幫助。