謝廷飛 譚蘭

(1 青島大學(xué)醫(yī)學(xué)部,山東 青島 266071; 2 青島市市立醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科)

阿爾茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)作為全因癡呆的主要病因之一,其兩大核心病理學(xué)特征包括神經(jīng)元細(xì)胞外淀粉樣斑塊沉積及神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)神經(jīng)纖維纏結(jié)形成［1］。2018年,美國國家老齡化研究所和阿爾茨海默病協(xié)會提出β淀粉樣蛋白(Aβ)、病理性tau、神經(jīng)變性的“研究框架”［AT(N)］,用于AD的定義和診斷,還提出可以Aβ作為機(jī)體是否處于AD病理狀態(tài)的生物標(biāo)志物［2］。另外,關(guān)于AD病因多項(xiàng)研究結(jié)果表明大腦神經(jīng)元溶酶體功能障礙與AD的形成密切相關(guān)［3-4］。TMEM106B是一種編碼溶酶體跨膜蛋白的基因,多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)其與包括AD在內(nèi)的多種腦疾病有關(guān)［5-8］。前期研究發(fā)現(xiàn)AD患者大腦當(dāng)中TMEM106B的表達(dá)水平(包括mRNA和蛋白)均呈顯著性降低［9］,而rs1990622則是位于TMEM106B的3′端非翻譯區(qū),而且能夠多態(tài)性調(diào)節(jié)TMEM106B的表達(dá)［10］,TMEM106Brs1990622與神經(jīng)絲輕鏈蛋白(NfL)的水平存在著顯著關(guān)聯(lián)［11］,但是TMEM106B與AD患者腦脊液(CSF)核心蛋白的關(guān)系至今尚未明確。另一方面,rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性影響左側(cè)顳葉體積［12］,但其是否影響AD關(guān)鍵腦區(qū)體積仍不清楚。故而明確TMEM106B蛋白參與AD的分子機(jī)制對于AD致病機(jī)制的深入理解以及藥物靶點(diǎn)的開發(fā)研究至關(guān)重要。本研究旨在探討rs1990622位點(diǎn)的多態(tài)性與AD神經(jīng)病理學(xué)及影像學(xué)表型的關(guān)系,為進(jìn)一步研究TMEM106B參與AD的機(jī)制提供依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 一般資料

本研究納入研究對象均來自AD神經(jīng)影像學(xué)計(jì)劃(ADNI)研究隊(duì)列(http://adni.loni.usc.edu)。本研究總共納入了308例非西班牙裔高加索受試者(已檢測TMEM106Brs1990622基因分型,同時(shí)評估了AD CSF核心蛋白),將上述308例受試者根據(jù)CSF β淀粉樣蛋白42(Aβ1-42)水平［13］分為AD病理組和非AD病理組。所有納入研究的受試者均具備基線腦結(jié)構(gòu)MRI和各項(xiàng)神經(jīng)心理學(xué)檢查結(jié)果,其中167例為載脂蛋白E(APOE) ?4基因攜帶者,141例為APOE?4非攜帶者。

收集患者的年齡、性別、受教育年限、基因型、AD CSF核心蛋白指標(biāo)［包括Aβ1-42、總tau蛋白(T-tau)和磷酸化tau蛋白(P-tau)］及神經(jīng)影像學(xué)指標(biāo)［包括海馬、內(nèi)嗅皮質(zhì)及顳葉內(nèi)側(cè)MRI結(jié)果及氟脫氧葡萄糖正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層掃描(FDG-PET)的標(biāo)準(zhǔn)攝入值(SUV)］。研究人群rs1990622基因分型結(jié)果基于Illumina Infinium Human610-Quad分型芯片及Hapmap數(shù)據(jù)庫獲得。具體SNP分型由Illumina BeadStudio軟件生成,并使用PLINK軟件進(jìn)行了質(zhì)量控制,標(biāo)準(zhǔn)為最小應(yīng)答率>90%,最小等位基因頻率>0.01,哈迪溫伯格平衡檢驗(yàn)P>0.05。FDG-PET SUV的計(jì)算以受試者小腦蚓部為參考區(qū)域,通過每個(gè)時(shí)間點(diǎn)對各受試者5個(gè)區(qū)域(左角回、右角回、雙側(cè)扣帶后回、左顳下回、右顳下回)進(jìn)行平均,生成最終SUV［14］。本研究所使用的研究區(qū)域腦結(jié)構(gòu)MRI數(shù)據(jù)來源于ADNI數(shù)據(jù)庫,影像處理技術(shù)細(xì)節(jié)參考前期發(fā)表文獻(xiàn)［15］。該項(xiàng)研究中僅使用AD相關(guān)關(guān)鍵腦區(qū)數(shù)據(jù),包括海馬、內(nèi)嗅皮質(zhì)、顳葉內(nèi)側(cè)體積和腦容量。

1.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié) 果

2.1 兩組受試者基本特征比較

納入人群中包括AD病理組受試者234例和非AD病理組74例。兩組受試者年齡、性別、受教育年限、基因型及腦容量比較無明顯差異(P>0.05),但Aβ1-42、T-tau、P-tau水平及APOE?4等位基因攜帶狀態(tài)、FDG-PET SUV、各腦區(qū)(內(nèi)側(cè)顳葉、海馬、內(nèi)嗅皮質(zhì))體積比較差異具有顯著統(tǒng)計(jì)意義(t=-6.137～50.792,P<0.05)。見表1。納入的AD關(guān)鍵表型在AD病理組和非AD病理組的分布及差異見圖1。

*為P<0.05,***為P<0.001,ns為P>0.05

表1 納入人群基線特征表

2.2 rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與AD生物學(xué)及影像學(xué)表型的關(guān)系

多因素線性回歸分析結(jié)果顯示,AD病理組中rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與CSF Aβ1-42水平存在顯著關(guān)聯(lián)(β=30.479,t=2.021,P<0.05),見圖2;而非AD病理組中未發(fā)現(xiàn)rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與AD任何關(guān)鍵表型存在關(guān)聯(lián)。

*為P<0.05,**為P<0.01,ns為P>0.05

2.3 混雜因素分層分析rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與AD關(guān)鍵表型的關(guān)聯(lián)性

散發(fā)性AD的風(fēng)險(xiǎn)因素包括性別、年齡［16］及APOE?4攜帶狀態(tài)［17］,且TMEM106B與AD患者的與年齡［18］、性別［10］、APOE?4攜帶狀態(tài)［19］均有關(guān),因此本研究對這些混雜因素進(jìn)行分層分析。模型校正因素包括年齡、性別、教育年限、APOE?4攜帶狀態(tài)及基線診斷,腦MRI指標(biāo)中需額外校正全腦容量。

將234例AD病理組受試者根據(jù)年齡、性別及APOE?4攜帶狀態(tài)進(jìn)行分層分析,多因素線性回歸分析示,僅女性受試者中rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與CSF Aβ1-42存在顯著關(guān)聯(lián)(β=58.637,t=2.664,P<0.001)。見圖3。

**為P<0.01,***為P<0.001,ns為P>0.05

3 討 論

本研究總共納入了308例進(jìn)行了TMEM106B rs1990622基因分型、人口學(xué)統(tǒng)計(jì)及AD CSF核心蛋白評估的同質(zhì)性群體,利用其相關(guān)數(shù)據(jù)AD CSF核心蛋白(CSF Aβ1-42、T-tau及P-tau)水平和神經(jīng)影像檢查結(jié)果,系統(tǒng)探討了TMEM106B參與AD的可能機(jī)制。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在存在AD病理的女性人群中rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與CSF Aβ1-42的水平存在顯著關(guān)聯(lián)。

最近的一項(xiàng)全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)使用了包括ADNI的兩個(gè)獨(dú)立數(shù)據(jù)庫均發(fā)現(xiàn)TMEM106Brs1990622與AD的神經(jīng)變性標(biāo)記物CSF NfL水平存在著顯著關(guān)聯(lián)［11］,為進(jìn)一步探討TMEM106B與AD關(guān)鍵表型的關(guān)系,本研究將納入的308例受試者根據(jù)CSF Aβ1-42的水平進(jìn)行了分組,其結(jié)果發(fā)現(xiàn)在AD病理組患者的rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性僅與CSFAβ1-42蛋白水平存在著關(guān)聯(lián)性,這為未來研究體液TMEM106B蛋白能否在臨床上區(qū)分AD及非AD患者提供了依據(jù)。除此之外,混雜因素也可能會影響TMEM106B在AD中的作用,因此本研究又進(jìn)一步對常見的混雜因素進(jìn)行了分層分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性僅與女性CSF Aβ1-42蛋白水平相關(guān),此結(jié)果與HU等［10］研究一致。

TMEM106B是一種溶酶體膜蛋白,在人腦組織中廣泛表達(dá)［5］。TMEM106B可與多種蛋白互作影響溶酶體的多項(xiàng)功能［5,20］。部分學(xué)者發(fā)現(xiàn)溶酶體酸化失調(diào)與AD的疾病風(fēng)險(xiǎn)有關(guān),并且可誘導(dǎo)AD小鼠模型的神經(jīng)元中Aβ積聚,產(chǎn)生老年斑［3］。而KLEIN等［21］發(fā)現(xiàn)TMEM106B與V型ATP酶復(fù)合體的亞基互作影響溶酶體的酸化,這也許能解釋rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與CSF Aβ1-42水平的關(guān)聯(lián),即TMEM106B蛋白可能通過調(diào)節(jié)溶酶體的酸化影響Aβ的清除,從而參與AD的發(fā)病機(jī)制。值得一提的是,TMEM106B基因在各種脊椎動物的進(jìn)化過程中高度保守［10］,為在模式動物中研究TMEM106B功能應(yīng)用于人類提供了理論依據(jù),加之該基因影響AD的疾病風(fēng)險(xiǎn)且與AD CSF核心蛋白Aβ1-42水平存在關(guān)聯(lián),因此未來有必要探明TMEM106B和Aβ蛋白的互作關(guān)系及其在AD進(jìn)程中扮演的角色。

更為重要的是,愈來愈多的研究發(fā)現(xiàn),TMEM-106B(120-154aa)蛋白降解后其片段形成的纖維與包括AD在內(nèi)的神經(jīng)退行性疾病關(guān)系密切［22-25］,研究者們推測TMEM106B(120-254aa)蛋白在溶酶體內(nèi)外的纖維化將觸發(fā)溶酶體功能障礙,即神經(jīng)元或膠質(zhì)溶酶體降解功能顯著降低,導(dǎo)致神經(jīng)退行性疾病相關(guān)病理蛋白質(zhì)(包括Aβ、TDP-43、tau或α-synuclein)的積累,從而會啟動或加速神經(jīng)退化,最終引起神經(jīng)退行性疾病一系列的相關(guān)癥狀。這些發(fā)現(xiàn)提示研究TMEM106B蛋白的代謝降解對探究包括AD在內(nèi)的神經(jīng)退行疾病的發(fā)生發(fā)展非常重要。

本研究亦存在部分局限性,首先,本研究納入人群缺乏體液TMEM106B蛋白檢測信息,未能全面探討基因表達(dá)層面與AD疾病表型的詳細(xì)機(jī)制,但本文的發(fā)現(xiàn)為后期進(jìn)行相關(guān)臨床及分子研究提供了研究方向;此外,本研究為保證研究人群的同質(zhì)性,分析隊(duì)列僅納入非西班牙裔白種人,因此研究結(jié)論的普適性存在一定局限,對于亞洲人群是否也保持結(jié)論的一致性,需要未來進(jìn)一步探討;最后本研究隨訪數(shù)據(jù)經(jīng)過質(zhì)控后,納入人群較少,不足以進(jìn)行相關(guān)混合效應(yīng)模型分析。

綜上所述,本研究結(jié)果顯示TMEM106B基因的rs1990622位點(diǎn)多態(tài)性與CSF Aβ1-42水平顯著關(guān)聯(lián),表明TMEM106B可能通過影響CSF Aβ1-42蛋白代謝參與AD的疾病過程。根據(jù)TMEM106B對Aβ蛋白的潛在影響,調(diào)控TMEM106B表達(dá)可能是未來AD治療新的切入點(diǎn)。

作者聲明：譚蘭、謝廷飛參與了研究設(shè)計(jì);謝廷飛參與了論文的寫作和修改。所有作者均閱讀并同意發(fā)表該論文,且均聲明不存在利益沖突。