阿爾茨海默病的生物標志物對其早期診斷和精準診斷尤其重要，也可用于監測藥物修飾治療的有效性。中樞 β 淀粉樣蛋白和 Tau 蛋白的檢測被廣泛用于臨床試驗。近年來，更易獲得和更經濟的血液生物標志物得到了重要發展。該文概述了阿爾茨海默病血液生物標志物 β 淀粉樣蛋白、磷酸化 Tau 蛋白、神經絲輕鏈蛋白和膠質纖維酸性蛋白的臨床應用。其中，磷酸化 Tau 蛋白有較好的診斷效能。血液生物標志物有助于早期篩查、診斷和治療阿爾茨海默病。
引用本文： 李虹岐, 董強, 郁金泰. 血液生物標志物在阿爾茨海默病中的臨床應用現況和前景. 華西醫學, 2023, 38(5): 641-644. doi: 10.7507/1002-0179.202305069 復制
目前全球約有 5000 萬人口受到癡呆的影響，預計到 2050 年這一數字將會增長到 1.3 億[1]。癡呆是最重要的致死和致殘原因，全球每年因為癡呆將耗費 1 萬億美元[1]。阿爾茨海默病是造成癡呆的最重要原因，占所有癡呆的 60%～70%[2]。早期診斷和精準診斷對阿爾茨海默病的治療至關重要。ATN（β amyloid deposition, pathologic tau, and neurodegeneration）診斷體系使得阿爾茨海默病的診斷進入精準診斷時代[3]。中樞神經系統生物標志物使得阿爾茨海默病的診斷更早和更精準。但是中樞神經系統生物標志物的檢測需要有創的腰椎穿刺獲得腦脊液，或者昂貴的正電子發射型計算機斷層顯像（positron emission tomography, PET）檢查，不便于早期篩查和連續觀察。因此，便于獲得的血液生物標志物越來越受到臨床醫生和科學家的重視。腦脊液中的生物標志物相關研究已較為豐富，β 淀粉樣蛋白（amyloid β-protein, Aβ）42 或者 Aβ42/Aβ40 比值可以反映淀粉樣蛋白的沉積，磷酸化 Tau 可以反映 Tau 病理，神經絲輕鏈蛋白可以反映神經損傷，膠質纖維酸性蛋白可以反映神經炎癥[4]。血漿中阿爾茨海默病的生物標志物研究正在如火如荼地展開，期望能夠通過血液中的生物標志物對阿爾茨海默病進行早期和精準診斷。本文將主要對 Aβ、磷酸化 Tau、神經絲輕鏈蛋白和膠質纖維酸性蛋白進行進一步的討論和展望。
1 Aβ 病理標志物
Aβ 是阿爾茨海默病的主要病理標志，在癡呆癥狀發生數十年前，通過腦脊液檢測或者 PET 檢查即可發現腦中 Aβ 病理標志物異常[5-6]。隨著高靈敏度檢測技術的發展，血漿中的 Aβ1-42 和 Aβ1-40 也可被精確和穩健地定量檢測。目前血漿中 Aβ 的檢測主要包括基于酶聯免疫吸附試驗的 Luminex xMAP，單分子陣列 Simoa，Elecsys 和免疫磁還原平臺以及免疫沉淀質譜測定[7-10]。早期使用 Luminex xMAP 技術的血漿 Aβ 研究未能發現在腦脊液中觀察到的 Aβ42 下降現象[11]。但 2016 年后，基于有更高靈敏度的 Simoa 技術，研究發現阿爾茨海默病患者的血漿 Aβ 較認知正常者、輕度認知障礙患者和血管性癡呆患者顯著降低，受試者操作特征曲線的曲線下面積（area under the curve, AUC）為 0.62～0.68[12-13]。隨著技術的逐漸發展，血漿中 Aβ 的診斷效能也逐步提高。基于免疫沉淀聯用質譜法，以 Aβ-PET 作為結局，血漿 APP669-711/Aβ1-42 和 Aβ1-40/Aβ1-42 比值及其組合物預測腦 Aβ 負荷時表現出高性能（AUC 0.84～0.97）[14-15]。多種檢測方法的頭對頭研究發現，在檢測腦內 Aβ 病理時，某些基于質譜的方法（如 IP-MS-WashU）檢測的血漿 Aβ42/40 診斷效率更高[16]。
在明確有 Aβ 病理的患者中，腦脊液 Aβ42/40 下降 40%～60%，但血漿 Aβ42/40 僅僅下降 10%～20%[8]。因此，血漿 Aβ42/40 水平分析可能會更容易受到其他因素的干擾，比如從采樣到檢測的處置時間、試管材質等變化，均有可能顯著影響血漿 Aβ42/40 水 平。總體上腦脊液 Aβ42/40 的診斷效能明顯優于血漿 Aβ42/40，且腦脊液 Aβ42/40 的診斷閾值更為穩健。血漿 Aβ 病理對腦內 Aβ 病理有一定程度的反映，但血漿 Aβ 病理對各類癡呆的鑒別診斷效力不高[17]。
2 磷酸化 Tau 病理標志物
過度磷酸化 Tau 蛋白纏結是阿爾茨海默病的另一種重要病理。血漿總 Tau 水平在各個疾病中有較多重疊，診斷價值低。而磷酸化的 Tau 蛋白（表示為 pTau）在阿爾茨海默病的診斷中則表現出了較好的診斷效能。Tau 蛋白有 70 多個翻譯后修飾位點，包括 40 多個磷酸化位點。其中 pTau181、pTau217、pTau231 在臨床診斷為阿爾茨海默病患者血漿中濃度顯著上升 2 倍以上[18-20]。
pTau181 在阿爾茨海默病患者的血漿中濃度升高 3.5 倍，其可用于鑒別其他神經退行性疾病引起的癡呆，比如與病理確診的額顳葉癡呆鑒別診斷效能 AUC 達到 0.894[21]。pTau181 也可用于預測未來阿爾茨海默病的患病風險。一項納入 589 人的隊列研究發現，血漿中 pTau181 水平在臨床前阿爾茨海默病中增加，并在輕度認知障礙和癡呆階段進一步增加；基線 pTau181 水平升高的患者發展為阿爾茨海默病癡呆的風險是基線 pTau181 水平正常患者的 10.9 倍；并且血漿 pTau181 與 Tau PET 和腦脊液 pTau181 一樣能夠將阿爾茨海默病癡呆與非阿爾茨海默病神經退行性疾病鑒別開來（AUC 0.94～0.98）[22]。
pTau217 也可用于阿爾茨海默病的診斷，與 pTau181 相比，pTau217 與 Aβ-PET 和 Tau-PET 陽性有更強相關性（AUC 0.91 vs. 0.89）[23]。pTau217 用于診斷阿爾茨海默病的準確率為 89%，顯著高于 pTau181 的 72%[19]。pTau217 用于區分其他神經退行性疾病的準確率也達到了 96%[19]。在攜帶 PSEN1 的患者中，血漿中 pTau217 的水平大約從 25 歲即可能開始升高，pTau217 可能可用于預測阿爾茨海默病的發生[19]。
pTau231 區分阿爾茨海默病和非阿爾茨海默病癡呆的效能和 pTau181 類似，血漿 pTau231 能夠準確識別患有阿爾茨海默病的患者（AUC 0.92～0.94）[20]。血漿 pTau231 還可將阿爾茨海默病患者與其他退行性疾病患者區分開來（AUC=0.93）[20]。另一個重要的發現是，根據 tau Braak 階段分級，pTau231 在疾病的早期即開始出現變化[20, 24]。通過 7 T MRI 技術發現，結節上藍斑是大腦中最早積累磷酸化 Tau 的位置，pTau231 和結節上藍斑完整性呈顯著負相關。相反，與腦淀粉樣變關聯的血漿 Aβ42/40 比值與結節上藍斑完整性無關[25]。這意味著 pTau231 可以作為一個早期的病理標記。
3 神經絲輕鏈蛋白
神經絲輕鏈蛋白是一種軸突支架蛋白，其常被用作神經軸索損傷或退行性的一般生物標志物。在各類神經退行性疾病中，血漿神經絲輕鏈蛋白水平均上升，其中在額顳葉癡呆、血管性癡呆、非典型帕金森病（比如進行性核上性麻痹）中，血漿神經絲輕鏈蛋白水平均顯著上升[26]。在阿爾茨海默病的腦脊液生物標志物中，神經絲輕鏈蛋白水平的升高程度僅次于總 Tau。然而由于神經絲輕鏈蛋白水平在各類神經退行性疾病中均有上升，特異性不高，其不能單獨作為阿爾茨海默病診斷的生物標志物。但由于在大多數神經退行性疾病中神經絲輕鏈蛋白水平與疾病進展和腦萎縮速率明顯相關[27]，其在阿爾茨海默病中可以被視為神經退行的強度度量。
4 膠質纖維酸性蛋白
膠質纖維酸性蛋白是星形膠質細胞的骨架蛋白，也是星形膠質細胞激活的標志物[28]。阿爾茨海默病病理的潛在驅動因素之一可能是反應性星形膠質細胞增生。阿爾茨海默病血漿病理標志物中，包含膠質纖維酸性蛋白、pTau181、pTau231 水平均升高，但膠質纖維酸性蛋白區分 Aβ 陽性患者和 Aβ 陰性患者效果最佳[29-31]。在一項納入 818 人的中國人群研究中，血漿膠質纖維酸性蛋白水平在阿爾茨海默病患者中顯著高于非阿爾茨海默病癡呆和非癡呆個體，用于區分阿爾茨海默病人群和正常對照組人群，AUC>0.97；用于區分阿爾茨海默病患者和其他癡呆患者，AUC>0.85；并且血漿膠質纖維酸性蛋白水平和癡呆的進展顯著相關［風險比=4.49，95% 置信區間（1.18，16.97）］[32]。血漿膠質纖維酸性蛋白能夠區分阿爾茨海默病癡呆和多種神經退行性疾病，其在阿爾茨海默病進程中逐漸增加，可以預測癡呆進展的個體風險，但需要進一步的大樣本量研究證實。
5 小結及展望
影像學、腦脊液、血漿及其他生物標志物為阿爾茨海默病的診斷提供了顯著的幫助。精準醫療時代需要精準診療。越來越多的臨床試驗精準地針對早期的阿爾茨海默病患者開展研究。在 ATN 診斷體系的助力下，阿爾茨海默病的精準診斷實現了巨大飛躍。雖然在 ATN 的診斷標準中，Aβ 和 Tau 均需要腦脊液或 PET 檢測，這在大樣本人群中難以開展；然而血漿中生物標志物研究獲取相對容易，具有可實踐性，我們相信，隨著研究的逐步進展，將會有越來越多血漿中的高靈敏度、高特異性的生物標志物被發現，推動阿爾茨海默病的早期診斷和治療。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。
目前全球約有 5000 萬人口受到癡呆的影響，預計到 2050 年這一數字將會增長到 1.3 億[1]。癡呆是最重要的致死和致殘原因，全球每年因為癡呆將耗費 1 萬億美元[1]。阿爾茨海默病是造成癡呆的最重要原因，占所有癡呆的 60%～70%[2]。早期診斷和精準診斷對阿爾茨海默病的治療至關重要。ATN（β amyloid deposition, pathologic tau, and neurodegeneration）診斷體系使得阿爾茨海默病的診斷進入精準診斷時代[3]。中樞神經系統生物標志物使得阿爾茨海默病的診斷更早和更精準。但是中樞神經系統生物標志物的檢測需要有創的腰椎穿刺獲得腦脊液，或者昂貴的正電子發射型計算機斷層顯像（positron emission tomography, PET）檢查，不便于早期篩查和連續觀察。因此，便于獲得的血液生物標志物越來越受到臨床醫生和科學家的重視。腦脊液中的生物標志物相關研究已較為豐富，β 淀粉樣蛋白（amyloid β-protein, Aβ）42 或者 Aβ42/Aβ40 比值可以反映淀粉樣蛋白的沉積，磷酸化 Tau 可以反映 Tau 病理，神經絲輕鏈蛋白可以反映神經損傷，膠質纖維酸性蛋白可以反映神經炎癥[4]。血漿中阿爾茨海默病的生物標志物研究正在如火如荼地展開，期望能夠通過血液中的生物標志物對阿爾茨海默病進行早期和精準診斷。本文將主要對 Aβ、磷酸化 Tau、神經絲輕鏈蛋白和膠質纖維酸性蛋白進行進一步的討論和展望。
1 Aβ 病理標志物
Aβ 是阿爾茨海默病的主要病理標志，在癡呆癥狀發生數十年前，通過腦脊液檢測或者 PET 檢查即可發現腦中 Aβ 病理標志物異常[5-6]。隨著高靈敏度檢測技術的發展，血漿中的 Aβ1-42 和 Aβ1-40 也可被精確和穩健地定量檢測。目前血漿中 Aβ 的檢測主要包括基于酶聯免疫吸附試驗的 Luminex xMAP，單分子陣列 Simoa，Elecsys 和免疫磁還原平臺以及免疫沉淀質譜測定[7-10]。早期使用 Luminex xMAP 技術的血漿 Aβ 研究未能發現在腦脊液中觀察到的 Aβ42 下降現象[11]。但 2016 年后，基于有更高靈敏度的 Simoa 技術，研究發現阿爾茨海默病患者的血漿 Aβ 較認知正常者、輕度認知障礙患者和血管性癡呆患者顯著降低，受試者操作特征曲線的曲線下面積（area under the curve, AUC）為 0.62～0.68[12-13]。隨著技術的逐漸發展，血漿中 Aβ 的診斷效能也逐步提高。基于免疫沉淀聯用質譜法，以 Aβ-PET 作為結局，血漿 APP669-711/Aβ1-42 和 Aβ1-40/Aβ1-42 比值及其組合物預測腦 Aβ 負荷時表現出高性能（AUC 0.84～0.97）[14-15]。多種檢測方法的頭對頭研究發現，在檢測腦內 Aβ 病理時，某些基于質譜的方法（如 IP-MS-WashU）檢測的血漿 Aβ42/40 診斷效率更高[16]。
在明確有 Aβ 病理的患者中，腦脊液 Aβ42/40 下降 40%～60%，但血漿 Aβ42/40 僅僅下降 10%～20%[8]。因此，血漿 Aβ42/40 水平分析可能會更容易受到其他因素的干擾，比如從采樣到檢測的處置時間、試管材質等變化，均有可能顯著影響血漿 Aβ42/40 水 平。總體上腦脊液 Aβ42/40 的診斷效能明顯優于血漿 Aβ42/40，且腦脊液 Aβ42/40 的診斷閾值更為穩健。血漿 Aβ 病理對腦內 Aβ 病理有一定程度的反映，但血漿 Aβ 病理對各類癡呆的鑒別診斷效力不高[17]。
2 磷酸化 Tau 病理標志物
過度磷酸化 Tau 蛋白纏結是阿爾茨海默病的另一種重要病理。血漿總 Tau 水平在各個疾病中有較多重疊，診斷價值低。而磷酸化的 Tau 蛋白（表示為 pTau）在阿爾茨海默病的診斷中則表現出了較好的診斷效能。Tau 蛋白有 70 多個翻譯后修飾位點，包括 40 多個磷酸化位點。其中 pTau181、pTau217、pTau231 在臨床診斷為阿爾茨海默病患者血漿中濃度顯著上升 2 倍以上[18-20]。
pTau181 在阿爾茨海默病患者的血漿中濃度升高 3.5 倍，其可用于鑒別其他神經退行性疾病引起的癡呆，比如與病理確診的額顳葉癡呆鑒別診斷效能 AUC 達到 0.894[21]。pTau181 也可用于預測未來阿爾茨海默病的患病風險。一項納入 589 人的隊列研究發現，血漿中 pTau181 水平在臨床前阿爾茨海默病中增加，并在輕度認知障礙和癡呆階段進一步增加；基線 pTau181 水平升高的患者發展為阿爾茨海默病癡呆的風險是基線 pTau181 水平正常患者的 10.9 倍；并且血漿 pTau181 與 Tau PET 和腦脊液 pTau181 一樣能夠將阿爾茨海默病癡呆與非阿爾茨海默病神經退行性疾病鑒別開來（AUC 0.94～0.98）[22]。
pTau217 也可用于阿爾茨海默病的診斷，與 pTau181 相比，pTau217 與 Aβ-PET 和 Tau-PET 陽性有更強相關性（AUC 0.91 vs. 0.89）[23]。pTau217 用于診斷阿爾茨海默病的準確率為 89%，顯著高于 pTau181 的 72%[19]。pTau217 用于區分其他神經退行性疾病的準確率也達到了 96%[19]。在攜帶 PSEN1 的患者中，血漿中 pTau217 的水平大約從 25 歲即可能開始升高，pTau217 可能可用于預測阿爾茨海默病的發生[19]。
pTau231 區分阿爾茨海默病和非阿爾茨海默病癡呆的效能和 pTau181 類似，血漿 pTau231 能夠準確識別患有阿爾茨海默病的患者（AUC 0.92～0.94）[20]。血漿 pTau231 還可將阿爾茨海默病患者與其他退行性疾病患者區分開來（AUC=0.93）[20]。另一個重要的發現是，根據 tau Braak 階段分級，pTau231 在疾病的早期即開始出現變化[20, 24]。通過 7 T MRI 技術發現，結節上藍斑是大腦中最早積累磷酸化 Tau 的位置，pTau231 和結節上藍斑完整性呈顯著負相關。相反，與腦淀粉樣變關聯的血漿 Aβ42/40 比值與結節上藍斑完整性無關[25]。這意味著 pTau231 可以作為一個早期的病理標記。
3 神經絲輕鏈蛋白
神經絲輕鏈蛋白是一種軸突支架蛋白，其常被用作神經軸索損傷或退行性的一般生物標志物。在各類神經退行性疾病中，血漿神經絲輕鏈蛋白水平均上升，其中在額顳葉癡呆、血管性癡呆、非典型帕金森病（比如進行性核上性麻痹）中，血漿神經絲輕鏈蛋白水平均顯著上升[26]。在阿爾茨海默病的腦脊液生物標志物中，神經絲輕鏈蛋白水平的升高程度僅次于總 Tau。然而由于神經絲輕鏈蛋白水平在各類神經退行性疾病中均有上升，特異性不高，其不能單獨作為阿爾茨海默病診斷的生物標志物。但由于在大多數神經退行性疾病中神經絲輕鏈蛋白水平與疾病進展和腦萎縮速率明顯相關[27]，其在阿爾茨海默病中可以被視為神經退行的強度度量。
4 膠質纖維酸性蛋白
膠質纖維酸性蛋白是星形膠質細胞的骨架蛋白，也是星形膠質細胞激活的標志物[28]。阿爾茨海默病病理的潛在驅動因素之一可能是反應性星形膠質細胞增生。阿爾茨海默病血漿病理標志物中，包含膠質纖維酸性蛋白、pTau181、pTau231 水平均升高，但膠質纖維酸性蛋白區分 Aβ 陽性患者和 Aβ 陰性患者效果最佳[29-31]。在一項納入 818 人的中國人群研究中，血漿膠質纖維酸性蛋白水平在阿爾茨海默病患者中顯著高于非阿爾茨海默病癡呆和非癡呆個體，用于區分阿爾茨海默病人群和正常對照組人群，AUC>0.97；用于區分阿爾茨海默病患者和其他癡呆患者，AUC>0.85；并且血漿膠質纖維酸性蛋白水平和癡呆的進展顯著相關［風險比=4.49，95% 置信區間（1.18，16.97）］[32]。血漿膠質纖維酸性蛋白能夠區分阿爾茨海默病癡呆和多種神經退行性疾病，其在阿爾茨海默病進程中逐漸增加，可以預測癡呆進展的個體風險，但需要進一步的大樣本量研究證實。
5 小結及展望
影像學、腦脊液、血漿及其他生物標志物為阿爾茨海默病的診斷提供了顯著的幫助。精準醫療時代需要精準診療。越來越多的臨床試驗精準地針對早期的阿爾茨海默病患者開展研究。在 ATN 診斷體系的助力下，阿爾茨海默病的精準診斷實現了巨大飛躍。雖然在 ATN 的診斷標準中，Aβ 和 Tau 均需要腦脊液或 PET 檢測，這在大樣本人群中難以開展；然而血漿中生物標志物研究獲取相對容易，具有可實踐性，我們相信，隨著研究的逐步進展，將會有越來越多血漿中的高靈敏度、高特異性的生物標志物被發現，推動阿爾茨海默病的早期診斷和治療。
利益沖突：所有作者聲明不存在利益沖突。