摘要译文

多年来，阿尔茨海默病的血液生物标志物似乎无法实现，但最近的结果表明，它们可能成为现实。用新的高灵敏度分析方法生成的令人信服的数据已经出现，在不同的队列中具有显著的一致性，但也独立于所使用的精确分析方法。血液中淀粉样蛋白和磷酸化tau蛋白的浓度与脑脊液中的相应浓度以及淀粉样蛋白-PET或tau-PET扫描相关。此外，其他基于血液的神经变性生物标志物，如神经丝轻链和胶质纤维酸性蛋白，似乎可以提供有关疾病进展的信息和监测治疗效果的潜力。现在的问题是，我们何时以及如何将这些生物标志物应用于临床实践。这一步将为血液生物标志物支持阿尔茨海默病和其他痴呆的诊断和治疗发展铺平道路。

原文链接：

https://www.thelancet.com/journals/laneur/article/PIIS1474-4422(21)00361-6/fulltext

Teunissen CE, Verberk IMW, Thijssen EH, et al. Lancet Neurol. 2022 Jan;21(1):66-77.

解读人：陈芹   副教授

l  四川大学华西医院神经内科，痴呆亚专业组长，博士，副教授

l  国际额颞叶痴呆联盟委员，中华医学会神经病学分会痴呆与认知障碍学组委员，中华老年医学会认知障碍分会青年委员会副主任委员，四川省医学会神经病学专委会痴呆与认知障碍学组委员

l  Frontiers in Neurology编委

文献解读

2021年11月，来自荷兰阿姆斯特丹自由大学临床化学系神经化学实验室的Charlotte E Teunissen等人在国际知名期刊Lancet Neurology (《柳叶刀·神经病学》)上在线发表了题为“Blood-based biomarkers for Alzheimer's disease: towards clinical implementation”(《阿尔茨海默病的血液生物标志物：走向临床应用》)的综述，全面阐述了当前阿尔茨海默病(AD)中正不断更新变革的血液生物标志物及其临床应用前景。全文围绕目前临床应用最为紧密的几大生物标志物展开，主要包括：淀粉样蛋白(Aβ)、磷酸化tau蛋白(pTau)和神经丝轻链蛋白(NfL)，并简要探讨了新型的胶质纤维酸性蛋白(GFAP)在AD中的临床应用价值。

淀粉样蛋白(Aβ)沉积是AD的主要病理表现，在痴呆发病前数十年就已经可通过检测脑脊液和PET显像发现。随着近年新型高度灵敏的检测技术发展，检测血液中微量的Aβ已经成为了现实，研究证实在散发性AD中，血浆Aβ1-42与Aβ1-40比值(即Aβ42/40)与脑脊液和PET中Aβ异常具有一致性，同时，血浆中错误折叠的Aβ1-42及Aβ42/40比值降低与认知功能下降和疾病进展相关。

神经原纤维缠结是AD的另一主要病理表现，其主要由pTau构成，AD患者脑脊液和血浆中可以检测到多种pTau异构体，其中与认知正常的对照及非AD源性痴呆患者相比，血浆pTau181、pTau217和pTau231浓度在临床诊断的AD患者中显著升高。血浆pTau181浓度最早证实与AD患者tau-PET结果相关，并且相较于其他非AD源性痴呆和其他tau蛋白病患者，AD患者血浆pTau181水平更高，这表明血浆pTau181是特异反映AD患者神经病理改变的生物标志物。近期一项多中心队列研究表明，血浆pTau217具有比pTau181更准确的鉴别诊断能力，与现行的脑脊液和tau-PET检测具有更强的相关性，并且其异常改变较tau-PET异常出现更早，通过病理已证实血浆pTau217浓度特异反映AD-tau病理。此外，新兴的血浆pTau231的出现可能成为AD症状开始前的早期标志物。总之，多种pTau异构体在整个AD连续疾病谱中表现出良好的特异反映AD病理改变的诊断能力，下一步研究的关键在于如何利用这些标志物早期发现认知尚未损害的个体并尽早实施干预；而血浆pTau浓度随病程进展这一特点也提示其未来用于监测疾病进展和评估药物疗效的潜能。

神经丝轻链蛋白(NfL)是一种重要的轴突骨架蛋白，其参与维持中枢神经系统轴突的稳定性及突触结构和功能。NfL目前被证实是一种非特异性的神经变性标志物，脑脊液和血浆NfL浓度在多种神经炎症和神经变性疾病中均有所升高，且二者之间具有高度的一致性，其浓度升高的程度与Aβ-PET和tau-PET阳性率以及MRI所反映的纵向的神经退行性变相关。因此，NfL可以作为新药临床研究中反映疾病严重程度和监测疗效的重要标志物。

胶质纤维酸性蛋白(GFAP)是星形胶质细胞细胞骨架的主要组成部分。基于人群的神经病理学研究发现，胶质细胞活化可能是AD病理形成的一种潜在驱动机制。多项研究已经表明在AD连续疾病谱中，血液中GFAP浓度有所升高。血浆GFAP浓度的升高与Aβ-PET负荷在早期呈线性相关，并且其与神经心理学检测和MRI萎缩程度所反映的疾病严重程度相关，因此可用于预测发病和疾病进展的风险，在将来的临床试验中亦可发挥重要作用。

自新型的高敏检测方法使用以来，针对血浆Aβ、pTau和NfL的相关研究在家族性AD中亦取得进展(图1)。通过研究早期发病的家族性AD可以有效减少由于正常衰老对生物标志物浓度干扰的影响，同时有利于对整个疾病进展过程相关改变连续性的研究。与散发性AD相反，在常染色体显性遗传的AD患者以及Down’s综合征中，血浆Aβ1-42浓度和Aβ42/40反而有所升高，并且与脑脊液的改变没有相关性。这一改变可能是由于基因突变所致的淀粉样前体蛋白(APP)的加工过程改变，而导致Aβ1-42生成增多。总而言之，在遗传性AD中，血浆Aβ浓度随着基因变异和疾病阶段的不同而增加或有所波动，但具体机制尚未阐明。

而与散发性AD一致，血浆pTau和NfL浓度在家族性AD患者中亦有所升高。研究表明，在常染色体显性遗传的AD患者症状开始前16-24年，血浆pTau181和pTau217浓度就开始升高，这与Aβ-PET和CSF Aβ所观察到Aβ沉积开始的时间一致。和脑脊液中AD生物标志物相似，血浆pTau浓度逐渐达到并可能在症状开始后稍有降低。血液中NfL浓度在早期亦有升高，并且与散发性AD类似，即使症状开始后血浆NfL浓度仍有持续升高，并且与其他神经变性的表征相关。以上针对家族性AD的研究进一步证实了血浆pTau181、pTau217和NfL在疾病早期诊断、预后预测和监测疾病进展中的应用价值。

在血液生物标志物投入临床应用前，还需要研究清楚其浓度主要受到哪些因素影响，这对于临床制定参考值范围至关重要。特别是在基层医疗实践中的患者往往具有极大的异质性和多样的合并症，包括年龄、性别、合并症、用药情况、生活方式和遗传变异均可以影响血液生物标志物的水平。例如，血液NfL、GFAP、pTau181、pTau217、tTau水平随年龄增加而增加，而Aβ42/40随年龄增长而降低；性别差异对标志物浓度的影响在不同的研究中有所差别；身高质量指数(BMI)增高的个体血浆NfL浓度较低；合并心血管疾病也可能影响血液生物标志物的浓度；不同种族和地理差异对于脑脊液标志物浓度有所影响，而血液标志物并不受其影响。上述研究结论在正式应用于临床实践前仍待进一步研究验证。

2017年阿尔茨海默病生物标志物路线图的日内瓦工作组提出了生物标志物开发的五阶段框架，包括初始探索性研究、临床试验开发和验证、回顾性和纵向研究、前瞻性研究和真实世界表现、投入临床应用五个阶段。目前Aβ、pTau、NfL的第一、二阶段已基本完成，GFAP的第一、第二阶段和以上所有标志物的第三阶段研究均在进行中，第四和第五阶段研究还需有待解决(图2)。

就检测手段的要求而言，在第一到第三阶段可以使用经过彻底验证的、实验室开发的或仅供研究使用的方法，对于应用于临床的分析方法则需要使用由认证机构批准的可靠的体外诊断试验。将生物标志物应用于试验或临床实践的另一个先决条件是要开发处理和存储的标准化操作程序，最好能够适应多种生物标志物分析。在第四阶段应该解决合理应用体液标志物的相关标准，即何时以及如何应用这些生物标志物，特别是要着重解决疾病前驱期生物标志物应用的相关问题。而第五阶段的关键在于生物标志物检测结果对于临床医生和患者所提供的信息价值，人们可以利用这些具有高度临床价值的生物标志物信息及早做出下一步的诊疗和护理计划。

新型血液标志物的引入很可能改进当前新药临床试验的设计和开展。利用血液标志物来寻找具有相关AD病理证据的早期患者可能是未来开展临床试验的重要纳入标准，此外，其在监测新药生物有效性、安全性、治疗反应、副作用中可能具有重要价值。与现行的脑脊液和分子影像学标志物相比，血液标志物相对无创、廉价、方便，因此在临床试验中更具有应用优势。然而影像学在显示病变空间分布和累积效应中仍具有不可替代的地位。

综上所述，利用血液标志物对AD进行诊断和预后预测将要投入临床应用阶段，关键在于相关机构高敏检测方法的可及性。下一步应重点研究这些生物标志物如何个体化地应用于患者。然而血液标志物的相对局限性在于无法全面反映AD病理的所有过程(图1)，相信随着未来高通量蛋白组学技术的发展，新型标志物仍将不断出现。此外，针对AD生物标志物的研究也将有力推动其他类型痴呆相关的特异性标志物开发。

(图据Lancet Neurology)

图1. 参与AD的病理机制及其相关体液生物标志物。AD发病的病理生理机制复杂，在血液和脑脊液中均可准确测定的体液标志物包括：Aβ、pTau、NfL和GFAP。仅能在脑脊液中测定的具有高度应用潜能的标志物包括：细胞因子、sTREM2、PDGFRβ、MMPs、NGRN、GAP-43和NPTX。(Aβ：β-淀粉样蛋白，NfL：神经丝轻链，pTau：磷酸化tau蛋白，GFAP：胶质纤维酸性蛋白，MMPs：基质金属蛋白酶，sAD：散发性阿尔茨海默病，fAD：家族性阿尔茨海默病)

(图据Lancet Neurology)

图2. 诊断AD的血液标志物开发的五阶段路线图。不同颜色用于指示作者所评估的每种标志物目前已获得的证据水平——绿色：该标志物本阶段已基本实现；紫色：该标志物本阶段已有所进展；红色——该标志物本阶段尚未取得可靠结论。Aβ：β-淀粉样蛋白，NfL：神经丝轻链，pTau：磷酸化tau蛋白，GFAP：胶质纤维酸性蛋白，LDT：实验室开发的测试，RUO：仅供研究用的测试，SOP：标准化操作流程，IVD：体外诊断试验。