研究机构：瑞典哥德堡大学萨尔格伦斯卡学院神经科学和生理学研究所过去几年，针对阿尔茨海默病（AD）以及相关疾病的脑脊液（CSF）和血液生物标记物的新型检测出现了爆炸式增长，这些检测方式往往高敏且具有特异性，可以检测一些基于患者样本中病理种子诱导的蛋白错误折叠。本文讨论了淀粉样蛋白β（Aβ）和tau病理学、神经变性和胶质细胞活化的生物标志物数据，提到了α-突触核蛋白和TDP-43病理学最有前景的生物标志物，并强调了对常见共病进行进一步研究的必要性。除此之外，本文探讨了基于血液的生物标志物支持AD诊断的实际应用，并强调了生物标志物注释在整个临床环境中的重要性。阿尔茨海默病（AD）是一种渐进性神经退行性痴呆症，AD相关的病理在症状发作前几十年出现在大脑中，目前，AD早期阶段的临床诊断还面临许多困难。遗传是AD发病的重要因素（常染色体显性遗传病的致病突变已被确定，散发性疾病的个性化多基因风险评分可用），但我们需要生物标志物来确定个体患者AD相关脑变化的发病、分布和强度，而不依赖于遗传背景。因此，体液和成像生物标志物正在以非常快的速度发展，以便于确认患者相关情况。AD的第一个可辨别的病理是在临床发病前数十年，大脑细胞外斑块中积聚了42个氨基酸长的Aβ蛋白。生物标志物研究表明，Aβ累积与tau磷酸化以及小胶质细胞和星形胶质细胞激活密切相关。AD患者脑脊液(CSF)中Aβ42的浓度低于Aβ阴性对照组，且与尸检时确定的斑块病理学数量相关，可以通过淀粉样蛋白正电子发射断层扫描(PET)来检测。另外，CSF Aβ42/40是目前掌握的最特异的基于生物体液的Aβ斑块病理生物标志物，它与淀粉样蛋白PET几乎100%一致，从诊断角度看，CSF Aβ42/40和淀粉样蛋白PET可互换使用，以确定患者是否有Aβ病理。CSF Aβ42/40在50岁以上人群中呈明显的双峰分布。年轻人(40岁以下)的比率都正常(如果他们没有携带导致AD的常染色体显性遗传突变)，但从40岁及以后，一些人的比率下降，作为Aβ积聚开始的迹象。这与载脂蛋白E基因型有关，每个ε4等位基因都与Aβ积聚提前约10年发病相关。淀粉样蛋白PET阳性患者血浆Aβ42/40水平明显降低，曲线下面积约为0.9。这些结果已经在使用类似方法的独立研究中被重复验证，并且目前已经开发出在临床实践中更容易实施的具有类似诊断性能的免疫化学检测方法。然而，由于生物学原因，血浆Aβ42/40在稳健性上逊于脑脊液Aβ42/40。因此，在临床实验室实践中，标准化和保持稳定是一项具有挑战性的测试。严格的分析前和分析方案有助于缓解该问题，但鉴于缺乏稳健性，理应寻找其他更稳健的Aβ病理血液生物标志物。轴突蛋白tau的过度磷酸化形式在细胞体和近端树突中聚集，形成神经原纤维缠结，是AD的关键病理特征。目前，已提出将总tau (t-tau)和磷酸化tau (p-tau)以及CSF Aβ42/Aβ40比值作为生物学定义AD的核心生物标志物，并且在世界各地的临床实验室实践中使用。Tau可以在几个氨基酸上磷酸化，并且CSF中不同p-tau形式的定量分析结果间强烈相关，显示出相似的诊断性能。但我们仍然缺乏对过度磷酸化tau的定量分析(在同一tau分子上进行多次磷酸化以产生信号的分析)，这可能比我们现在使用一种针对特定磷酸化tau表位的抗体和另一种针对该分子N-末端或中间结构域的非磷酸化表位的抗体的分析来测量的p-tau形式更与病理性tau磷酸化相关。几个研究小组已经开发了非常灵敏的p-tau试验，可用于AD的血液生物标志物检测。Mielke等人最初证明了p-tau181与淀粉样蛋白和tau PET之间的相关性，这表明血浆p-tau181可检测大脑AD病理。Palmqvist等人复制了这些发现，证明血浆p-tau181与淀粉样蛋白PET阳性和CSF p- tau181相关。有趣的是，在该项研究中，血浆p-tau181的变化发生在淀粉样蛋白PET之前，但发生在CSF和血浆Aβ42之后，即已经处于Aβ病理的PET阈值以下。因此，血浆p-tau181可能在诊断上可用于检测早期Aβ相关的tau病理生理学，也可用于疾病分期。最近的大型验证研究显示了类似的结果，血浆p-tau作为AD病理的稳健血液生物标志物，应相对易于标准化并在临床实验室-实验室实践中实施。且已有对氨基酸217或231处的tau磷酸化具有特异性的其他测定方法。P-tau231可能是最早异常的AD标志物，而p-tau217通常在诊断性能方面排名最高。血浆p-tau的一个新用途是在临床试验中检测和监测抗Aβ抗体对tau病理生理学的影响。在AAIC 2021期间，礼来公司报告了针对多纳单抗治疗的血浆p-tau217浓度降低(未公布的结果)，在2021年11月的阿尔茨海默病临床试验(CTAD)会议期间，针对aducanumab提出了类似的结果(在这种情况下p-tau181浓度降低)(未公布的结果)。多年来，脑脊液神经丝蛋白(NfL)已被用作肌萎缩侧索硬化、额颞叶痴呆和多发性硬化的神经轴突损伤标志物。考虑到所有已发表的结果，NfL现在似乎是神经退行性痴呆中最有潜力的神经退行性标记物。CSF、血浆、血清都可以用于测量NfL。额颞叶、血管和人类免疫缺陷病毒相关痴呆的NfL水平最高。在家族性AD中的发现也非常清楚，AD突变携带者的血液NfL水平在临床发病前大约十年出现突然变化，这可能标志着神经退行性疾病的发病，并且增加越多，临床疾病进展越快。在散发性AD中，血浆NfL浓度的增加与Aβ和tau阳性以及磁共振成像确定的纵向神经变性明显相关，但与家族性AD相比，组间重叠更大，最有可能是由于多种神经退行性改变可能导致70岁以上人群NfL增加。NfL变化的动力学在CSF和血液中是相似的；急性脑损伤后，脑脊液和血NfL浓度在大约2个月后达到最大值，其表观半衰期为2至3个月。在脊髓性肌萎缩症中，生物标志物在开始成功的反义寡核苷酸治疗后几个月内正常化。反义介导的亨廷顿蛋白沉默没有转化为任何可识别的临床益处，CSF NfL也没有正常化。很明显，NfL在某些情况下可能是一个非常缓慢的生物标志物；使用酶替代疗法治疗神经元蜡样脂褐质沉积症的儿童，CSF NfL浓度下降需要2-3年。在抗Aβ抗体试验中，报告了CSF NfL的减弱增加，这可能表明该治疗对神经变性有积极作用，但这还需要更长时间和更大规模的研究。在CSF中，已经检查了许多与星形胶质细胞和/或小胶质细胞活化相关的生物标志物候选物，并且有大量文献显示了这些生物标志物的变化，反映了大脑中Aβ积聚开始后不久的这些过程。最近的一项研究表明，一些小胶质细胞和星形胶质细胞蛋白在淀粉样前疾病阶段已经增加。对这一发现的一种解释是，小胶质细胞和星形胶质细胞的激活可能在Aβ沉积的开始中起作用。另一种解释是小胶质细胞和星形胶质细胞激活标记物可能比Aβ生物标记物本身对Aβ积聚更敏感。对于神经胶质活化生物标志物，血液测试是困难的，因为许多蛋白质在大脑外的高表达，使得血液测试不太能反映大脑中的变化。然而，一种生物标志物在这方面显示出希望：胶质纤维酸性蛋白(GFAP)。这种蛋白在大脑星形胶质细胞中的表达最强，其血液水平强烈反映了Aβ在大脑中的积聚。事实上，血浆GFAP与Aβ病理学的相关性比脑脊液GFAP更强。这对于AD的体液生物标志物来说是不寻常的，可能反映了神经血管单元中星形胶质细胞端脚将蛋白直接释放到血液中，和/或脑脊液中GFAP的稳定性问题。α-突触核蛋白的错误折叠在常见神经退行性疾病的发展中起主要作用，如帕金森病(PD)和路易体痴呆(DLB)。α-突触核蛋白是路易体的主要成分。TDP-43是另一种包涵体形成蛋白，常见于某些形式的额颞叶痴呆和肌萎缩侧索硬化。此外，这两种病理学经常与经典AD病理学一起出现，并且似乎导致晚年认知能力下降。目前还没有确定的α-突触核蛋白或TDP-43内含物的成像生物标志物，并且很难开发病理学特异性的流体生物标志物；这两种蛋白都可以在生物体液中检测到，但是除了PD患者CSFα-突触核蛋白浓度略有下降外，这两种蛋白与病理学没有相关性，也没有可重复的组间差异。然而，α-突触核蛋白低聚物可以以类似朊病毒的方式传播的事实激发了一个想法，即种子聚集试验，如实时振动诱导转化(RT-QuIC)或蛋白质错误折叠循环扩增(PMCA)，可以用于定性检测CSF中病理形式的α-突触核蛋白。使用α-突触核蛋白的RT-QuIC或PMCA分析腰椎CSF的研究已经能够区分突触核蛋白病和非突触核蛋白病，具有极好的诊断准确性和神经病理学验证性。最近发表的一项使用类似方法检测腰椎脑脊液中TDP-43种子的概念验证研究有望复制其结果。AlzBiomarker数据库是由ALZFORUM团队和本综述作者在哥德堡大学的研究小组合作开发的，数据库里包含关于AD的体液生物标志物的数据(https://www . alz forum . org/AlzBiomarker)。1.0到2.1版包含了对AD患者和认知健康个体的测量值进行比较的研究，以及对进行性轻度认知障碍(MCI)和稳定性MCI进行比较的研究。刚刚发布的3.0版本包括AD和非AD神经疾病中生物标志物水平的跨疾病比较，并涵盖了此处回顾的生物标志物和正在开发的其他候选生物标志物。脑脊液和血液中有复制良好的ATN和胶质细胞活化生物标志物(表1)。通过基于患者样品中重组α-突触核蛋白(定性)的接种聚集的分析，CSF中突触核蛋白病理学标记物也有有希望的和良好重复的结果。试点数据表明，这种方法也可以用于检测TDP-43病，尽管在得出明确的结论之前还需要更多的结果。临床实验室实践已经对AD相关过程的CSF生物标志物的标准化和实施进行了大量工作，并且对最有前景的血液检测也正在进行类似的工作（CSF t-tau、p-tau、Aβ42/40和NfL检测已经在全球临床实验室实践中运行了多年；血浆Aβ42/40、p-tau181和NfL在北美和欧洲的一些实验室可用于临床）。在临床队列研究中，整套CSF生物标记物应告知AD和非AD病理学的临床重要性。当患者进行初步评估时，例如，在初级保健中，在专科诊所进行全面评估以确定谁可能受益于疾病缓解治疗之前，血液生物标志物应该是有用的额外诊断工具。血液生物标记也可用于优化药物选择和剂量发现，以及检测副作用。为了促进临床实施，需要对不同的和真实世界的临床人群进行更多的研究。我们应该为血液生物标志物制定适当的使用标准，并淡化其使用；新的AD血液生物标志物只是诊断工具箱中的额外工具，需要在完整的临床背景下进行解释。还值得一提的是，AD不是符合Wilson和Jungner经典筛选标准的疾病，至少目前还不是，因此不推荐在临床试验之外使用血液生物标志物进行筛选。
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