袁師其，馬文，黃夏璇，黃韜，彭敏，徐安定，呂軍

1.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科，廣東廣州 510630；2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部公共衛(wèi)生學(xué)院，陜西西安 710061；3.暨南大學(xué)附屬第一醫(yī)院臨床研究部，廣東廣州 510630

阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）是一種起病隱匿的進(jìn)行性發(fā)展的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾?。?］。最近的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全世界約有5 000 萬人患有阿爾茨海默癥或其他類型的癡呆癥［2］。已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織確定為優(yōu)先的公共衛(wèi)生問題［3］。AD 病理的主要特征是淀粉樣斑塊和神經(jīng)原纖維纏結(jié)。此外，還可以看到神經(jīng)纖維絲損害、營養(yǎng)不良的神經(jīng)突、相關(guān)的星形膠質(zhì)細(xì)胞增生和小膠質(zhì)細(xì)胞激活，并且經(jīng)常與腦淀粉樣血管病并存［4］。其發(fā)病機制極其多樣復(fù)雜，主要機制為β-淀粉樣蛋白（Amyloid β-protein，Aβ）的沉積、 Tau 蛋白的過度磷酸化、代謝障礙、感染等諸多因素引起該疾病的發(fā)生［5］。

糖尿病是全球最常見的內(nèi)分泌和代謝疾病，被認(rèn)為是認(rèn)知功能障礙或癡呆的獨立危險因素，尤其是與AD 密切關(guān)聯(lián)［6-7］。2 型糖尿病與AD 風(fēng)險增加之間存在的關(guān)聯(lián)機制包括胰島素抵抗、胰島素缺乏、胰島素受體受損、葡萄糖毒性、血管炎癥和腦血管損傷，同時也有β 淀粉樣蛋白的產(chǎn)生和清除之間的不平衡、異常的tau 磷酸化以及結(jié)構(gòu)和功能神經(jīng)元損傷等［7-9］。

AD 被認(rèn)為是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，并且遺傳因素占有重要的地位［3，10］。因此，研究糖尿病，遺傳易感性和AD 的關(guān)聯(lián)對預(yù)防AD 非常重要。據(jù)所知，目前缺乏相關(guān)的研究報道研究糖尿病，遺傳易感性和AD 之間的關(guān)聯(lián)。

英國生物數(shù)據(jù)庫是目前為止世界范圍內(nèi)最大的人群研究數(shù)據(jù)庫。本研究的目的是基于英國生物數(shù)據(jù)庫研究糖尿病與AD 風(fēng)險之間的關(guān)聯(lián)。為了進(jìn)一步評估糖尿病與AD 的遺傳易感性之間的關(guān)系，本研究在計算每個參與者的AD 基因風(fēng)險評分（Genetic risk score，GRS）后，進(jìn)一步探討了潛在的遺傳易感性／糖尿病交互作用及對AD 風(fēng)險的影響。

1 資料與方法

1．1 研究人群

公共數(shù)據(jù)庫是專門為在開放平臺上存儲科研數(shù)據(jù)而設(shè)計的，已經(jīng)被廣泛運用于科學(xué)研究［11］。英國生物數(shù)據(jù)庫（UK biobank，UKB）是世界上最大的生物醫(yī)學(xué)樣本數(shù)據(jù)庫，包含了2006年—2010年由50 多萬志愿者組成的基于人群的隊列研究的數(shù)據(jù)［12］。UKB 的研究得到了西北多中心研究倫理委員會的批準(zhǔn)（Northwest Multicenter Research Ethics Committee），所有參與者都同意參加這項研究并簽署了知情同意書［13-14］。本研究獲得使用這批數(shù)據(jù)的權(quán)限，申請?zhí)枮?6636。

1．2 參與者暴露因素和基本特性的確定

糖尿病根據(jù)英國生物數(shù)據(jù)庫所登記的記錄確定（https：／ ／biobank.ndph.ox.ac.uk）。隨訪時間從注冊日起至AD 診斷、死亡或本次研究隨訪結(jié)束日期（2020年12月7日），上述事件以先發(fā)生者為準(zhǔn)。參與者其他記錄數(shù)據(jù)也來自英國生物數(shù)據(jù)庫，有基線數(shù)據(jù)缺失或未記錄的參與者，缺失部分?jǐn)?shù)據(jù)記錄為缺失值。

社會剝奪指數(shù)：即湯森（Townsend）剝奪指數(shù)，該指數(shù)基于四個變量：沒有汽車的家庭、過度擁擠的家庭、非自住家庭和家庭失業(yè)人數(shù)［15］。

1．3 遺傳風(fēng)險評分的定義

本研究未納入英國生物數(shù)據(jù)庫新發(fā)現(xiàn)的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）位點以降低假陽性結(jié)果，基于全基因組關(guān)聯(lián)研究選擇了29 個與AD 顯著相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（SNPs）［16-18］。所選單核苷酸多態(tài)性（SNPs）見補充材料。對于UKB 的每個個體，AD 遺傳風(fēng)險評分（AD-GRS）是使用既往發(fā)布的加權(quán)方法確定的［19］。每個SNP 的效應(yīng)大?。é?系數(shù)）來源于全基因組關(guān)聯(lián)分析結(jié)果的報告［18］。每個參與者根據(jù)五分位法被分為：高遺傳風(fēng)險（5 分位）、中遺傳風(fēng)險（2-4 分位）或低遺傳風(fēng)險（1 分位）。

1．4 結(jié)局評估

結(jié)局由每個參與者的登記以及住院（AD 診斷）和死亡登記的數(shù)據(jù)決定。獲取UKB 數(shù)據(jù)權(quán)限后可訪問（https：／ ／biobank.ndph.ox.ac.uk）。

1．5 統(tǒng)計學(xué)分析

所有的統(tǒng)計分析都是在R 軟件（版本4.1.0）中執(zhí)行的.對于連續(xù)變量基線數(shù)據(jù)，在對分組數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)性檢驗（K-S 檢驗）后，連續(xù)變量用標(biāo)準(zhǔn)差的平均值（正態(tài)分布）或四分位數(shù)范圍的中位數(shù)表示（非正態(tài)分布），并用t檢驗或Wilcoxon 秩和檢驗比較組間差異。對于分類變量資料，采用卡方檢驗比較不同組的基線特征。使用了Cox 比例風(fēng)險模型研究變量與結(jié)局的關(guān)聯(lián)。以P＜0.05 為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2．1 對照組與糖尿病組參與者的臨床基本特征比較

最初，502 490 例參與者數(shù)據(jù)被收集，排除納入研究前已被診斷為AD，沒完成基因測序，缺乏是否有糖尿病病史記錄及年齡小于60 歲的參與者。最終有211 643 例參與者被納入在本研究中。其中糖尿病組參與者2 535 例，對照組參與者209 108 例，參與者的平均隨訪時間11.6年。

在對照組與糖尿病組參與者的臨床基本特征比較中，糖尿病組與非糖尿病組的年齡、種族、社會剝奪指數(shù)、性別、教育程度，飲酒、心梗、腦梗及高血壓病差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.001）。相對于非糖尿病組，糖尿病組有更高男性比例、抽煙、心梗、腦梗死及高血壓病人群；更低的社會剝奪指數(shù)、白種族人群、受教育程度及飲酒比例。見表1。

表1 對照組與糖尿病組參與者的臨床基本特征比較

2．2 Kaplan-Meier 風(fēng)險曲線分析對照組與糖尿病組中AD 風(fēng)險

為了進(jìn)一步者研究非糖尿病組與糖尿病組中AD患者患病率隨時間變化的特征，本研究使用了Kaplan-Meier 風(fēng)險曲線，并采用了log-rank 檢驗進(jìn)行組間差異比較。見圖1。相對于非糖尿病組，糖尿病組有更高的AD 患病風(fēng)險（P＜0.001），并且隨著隨訪時間的延長，2 組間的差異更加明顯。

圖1 對照組與糖尿病組中AD 的Kaplan-Meier 風(fēng)險曲線分析，采用log-rank 檢驗進(jìn)行組間差異比較。

2．3 COX 比例風(fēng)險模型研究不同因素與AD 的風(fēng)險的關(guān)聯(lián)

本研究下一步采用Cox 比例風(fēng)險模型分析不同因素對AD 風(fēng)險的影響。在選擇P＜0.05 的變量進(jìn)入最終的COX 比例風(fēng)險模型后，通過年齡、社會剝奪指數(shù)、教育程度，飲酒、心梗、糖尿病、腦梗死和高血壓病對模型進(jìn)行調(diào)整。年齡越大（P＜0.001，HR=1.203）、社會剝奪指數(shù)越高（P=0.0147，HR=1.028）、受教育程度越低（P=0.002，HR =1.331）、患有心臟病（P＜0.001，HR=1.533）、腦梗死（P＜0.001，HR=2.37）、糖尿?。≒＜0.001，HR=1.956）及高血壓（P＜0.001，HR=1.297）的參與者有更高的AD 風(fēng)險。同時本研究的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)目前飲酒有更低的AD 風(fēng)險（P＜0.001，HR=0.582）。見圖2。

圖2 Cox 比例風(fēng)險模型評估AD 的風(fēng)險比（Hazard ratio）。調(diào)整年齡、社會剝奪指數(shù)、教育程度，飲酒、心梗、糖尿病、腦梗死和高血壓病，垂線“1”表示參考值線。

2．4 糖尿病、AD 遺傳風(fēng)險評分（AD-GRS）與AD 風(fēng)險的關(guān)聯(lián)

如前所述，AD 被認(rèn)為是遺傳和風(fēng)險因素共同導(dǎo)致的。因此，本研究進(jìn)一步研究糖尿病、AD 遺傳風(fēng)險評分與AD 風(fēng)險的關(guān)聯(lián)，并探討潛在的AD 遺傳風(fēng)險評分（AD-GRS）與糖尿病交互作用。COX 比例風(fēng)險模型調(diào)整年齡、社會剝奪指數(shù)、教育程度，飲酒、心梗、腦梗死和高血壓病后，log-rank 檢驗被用來進(jìn)行組間差異比較。糖尿病與AD-GRS 對AD 的風(fēng)險未見明顯的交互作用（P＞0.05）。與不合并糖尿病的低ADGRS 組相比，隨著遺傳風(fēng)險評分增加及合并糖尿病，AD 風(fēng)險越高，合并糖尿病的高AD-GRS 組有最高的AD 風(fēng)險（P＜0.001，HR =4.451）。相對于合并糖尿病的低AD-GRS 組，不合并糖尿病的高AD-GRS 組有更低的遺傳風(fēng)險（P＜0.001），表明在低AD-GRS 和高AD-GRS 參與者中，不合并糖尿病能夠抵消遺傳風(fēng)險對AD 的風(fēng)險。同時，在高AD-GRS 組中，合并有糖尿病的參與者AD 風(fēng)險更高。見圖3。

圖3 糖尿病與AD 遺傳風(fēng)險（AD-GRS）的關(guān)聯(lián)對AD 風(fēng)險的影響。COX 比例風(fēng)險模型調(diào)整年齡、社會剝奪指數(shù)、教育程度，飲酒、心梗、腦梗死和高血壓病，垂線“1”表示參考值線。

本研究結(jié)果表明隨著遺傳風(fēng)險評分增加及合并糖尿病，AD 風(fēng)險越高。同時，在低AD-GRS 和中ADGRS 參與者中，不合并糖尿病能夠抵消遺傳風(fēng)險對AD 的風(fēng)險。

3 討論

AD 是一種進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，不可逆且致殘，會造成巨大的社會經(jīng)濟負(fù)擔(dān)，目前尚無治愈方法［20-21］。多年來在輕度至中度進(jìn)行的臨床試驗產(chǎn)生令人失望的結(jié)果，同時，隨著越來越多的危險因素被流行病學(xué)證據(jù)證實，這促進(jìn)了對AD 進(jìn)行一級預(yù)防和二級預(yù)防這一舉措的發(fā)展［22-23］。

年齡增長和血管危險因素，包括糖尿病、高血壓、心梗、腦梗死等已知會增加包括AD 的癡呆癥的風(fēng)險［24-25］。雖然中風(fēng)對癡呆癥發(fā)展的影響主要出現(xiàn)在晚年，但在早年和中年接觸心血管危險因素也與認(rèn)知惡化有關(guān)［26］。同時，低的經(jīng)濟水平也是認(rèn)知功能危險因素之一［24］。本研究得出年齡越大、社會剝奪指數(shù)越高、患有心臟病、腦梗死、糖尿病及高血壓的參與者有更高的AD 風(fēng)險，這與本研究研究結(jié)果相一致。雖然對酒精和癡呆癥進(jìn)行了廣泛的研究，但低劑量酒精攝入對癡呆的影響仍存在爭議［27-28］。本研究的結(jié)果也發(fā)現(xiàn)目前飲酒有更低的AD 風(fēng)險，但本研究沒有進(jìn)一步研究不同劑量飲酒對AD 的影響，未來的研究需要進(jìn)一步進(jìn)行。在評估教育水平和AD 之間的關(guān)系時，以往的觀察分析發(fā)現(xiàn)教育水平和癡呆之間呈反比關(guān)系［29］，并且教育水平低是眾所周知的AD 風(fēng)險因素［30-31］。認(rèn)知儲備假說及研究表明，受教育程度較高的人比認(rèn)知儲備較低的人在更接近診斷時間時開始經(jīng)歷認(rèn)知下降加速，并且他們的認(rèn)知功能下降速度更快［30］。

如前所述，目前研究表明AD 被認(rèn)為是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，并且遺傳因素占有重要的地位［9］。因此，研究環(huán)境因素，遺傳易感性與AD 的關(guān)系尤其重要。本研究結(jié)果表明隨著遺傳風(fēng)險評分增加及合并糖尿病，AD 風(fēng)險越高。同時，在低AD-GRS 和高AD-GRS 參與者中，不合并糖尿病能夠抵消遺傳風(fēng)險對AD 的風(fēng)險。關(guān)于糖尿病與AD 的發(fā)病機制，已經(jīng)提出多種因素在糖尿病患者的認(rèn)知能力下降中起作用。例如，即使在認(rèn)知功能正常的糖尿病前期個體中，胰島素抵抗已被證明與腦葡萄糖代謝降低有關(guān)［32-33］；除高血糖外，炎癥介質(zhì)、血流變化學(xué)因素和下丘腦-垂體-腎上腺軸缺陷可能在認(rèn)知功能障礙中發(fā)揮重要作用［32］。血糖控制不佳可能會增加患阿爾茨海默氏癥的風(fēng)險的這種關(guān)系是如此強烈，以至于有人將阿爾茨海默氏癥稱為“大腦糖尿病”或“3 型糖尿病”［34-35］，其理論基礎(chǔ)是淀粉樣蛋白β（Aβ）前體蛋白毒性的加工和Aβ 的清除均歸因于胰島素信號受損，并且胰島素抵抗能引起生物能量失調(diào)和并進(jìn)展為AD［34］。因此，糖尿病的預(yù)防及血糖的控制對降低AD 風(fēng)險至關(guān)重要。

本研究研究結(jié)果表明隨著遺傳風(fēng)險評分增加及合并糖尿病，AD 風(fēng)險越高。同時，在低AD-GRS 和高AD-GRS 參與者中，不合并糖尿病能夠抵消遺傳風(fēng)險對AD 的風(fēng)險。

盡管本研究已經(jīng)調(diào)整了多個混雜因素，但是仍不能排除未發(fā)現(xiàn)混雜因素；同時，沒有把糖尿病分為1 型糖尿病和2 型糖尿病也是本研究的局限性之一，但人群中大多數(shù)糖尿病患者為2 型糖尿病，因此，本研究可能對2 型糖尿病患者更有意義；再有，參與者在隨訪過程中可能有糖尿病控制良好或控制不佳的變化，這一部分隨訪數(shù)據(jù)的缺失，也是研究的局限性之一；最后，本研究研究人群主要為歐洲人群，對歐洲以外的人群研究需要未來進(jìn)一步進(jìn)行，但研究結(jié)果對其他地域人群也有參考作用。