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阿尔兹海默病（AD）是在老年人中引起痴呆的最常见的病因，是一种常见的、伴有渐进性记忆力衰退的神经变性疾病。生物标志物是一种可靠的AD诊断和鉴别其他疾病的指标。通过本课程学习，您将能明确什么是生物标记物，以及各种生物标记物在诊断AD中的作用。一、阿尔兹海默病概述世界上报道的第一例AD患者，其临床表现以进行性、退行性大脑认知、识别功能障碍为特征，记忆力减退并伴随个性和行为的改变，最终发展为痴呆。研究发现阿尔兹海默病的大脑具有主要病理特征有，一是在大脑皮质和海马的细胞外形成大量的不溶性的淀粉样蛋白（ß-amyloid，Aß）沉积,成为老年斑主要成份（senileplaques，SP）；二是在大脑皮质和海马的神经元细胞内形成以tau蛋白（tauproteins）为主要成份的神经原纤维缠结（neurofibrillarytangle，NFT）。另外，还可以看到神经突触的丢失和胶质细胞的炎症反应，神经元的死亡也相继发生。尸检可见大脑明显萎缩、脑室扩大和大脑重量减轻。该病发病的真正原因至今仍不完全明了，发病机理的理论有很多假说。对其相关发病高风险因子的研究也有很多报道。临床诊断基本是依据国外一些通用指标、相关量表、临床症状、影像学检查等，但AD诊断的金标准是尸检。该病给患者、家属、护理人员和社会健康管理系统造成了很大的负担。虽然整个社会和制药公司投入了大量的科研努力，但是针对这种疾病的治疗方法很少得到患者和医院的认可。临床上面临的问题是：一般较长时间不能确诊，而一旦诊断明确之后患者的认知状况已经严重受损，确诊后的治疗效果有限，药物逆转的可能性很小；治疗进程缓慢而且缺乏明确的评价指标，而且患者到医院诊治的愿望和治疗的依从性很差。造成这种情况的原因主要是临床上没有针对疾病的早期诊断方法。另外对疾病的进程和药物干预效应的评价指标不清晰，而且由于这种检测远远落后于患者病理上的发生和发展，还严重地影响了药物的开发。临床实践表明，有效的早期诊断方法才是提高临床治疗的关键因素，而生物标志物作为早期诊断的工具是近年来发展最为迅速的研究领域之一。二、什么是生物标志物生物标志物是供临床上使用的、能测定现有阿尔兹海默病状态及其变化的生物学的指标。目前用于阿尔兹海默病早期诊断的生物指标包括用生化学方法来检测体液的或大脑活动的测量，或用MRI、PET测定大脑相关区域体积或代谢变化。（一）化学生物标志物可以分为三类：1.遗传学标志物：例如amyloidprecursorprotein(APP)、早老蛋白presenilin-1,andpresenilin-2突变的类型等。根据国际疾病分类第10版ICD-10(InternationalClassificationofDiseases,10threvision)，可以将AD分为早发型和晚发型两类，65岁以前发病者称为早发型AD（或常常是家族性AD），65岁以后发病者为晚发型AD（或散发性AD），当然也有例外。这两类都与年龄、家族史等危险因素有关。有临床资料表明，早发型AD是阿尔兹海默病中较少见类型，占总发病人数比例小于10％。用检测突变基因来预测疾病在罕见的家族型阿尔兹海默病很有价值，但是对于追踪疾病进程或评价药物治疗的干预效果方面基本没有什么用处；遗传学标志物对于最常见的散发性的疾病类型的评价基本也是没有什么作用的。2.遗传易感因子：载脂蛋白e4等位基因(APOE)载脂蛋白（apolipoproteins）是一组脂质结合蛋白，在多个器官中都有合成。载脂蛋白E（ApoE）基因是多态性基因，位于第19号染色体上，有三个主要基因亚型，ApoE2，ApoE3，ApoE4。通过限制性酶切多肽酶分析的方法，可以确定每一个体的基因型。对阿尔兹海默病的患者进行尸检发现，ApoE4基因携带者，其大脑海马组织中的神经变性改变及Aβ堆积的严重程度较其他基因型携带者都更为显著。针对晚发阿尔兹海默病患者的神经病理研究显示，携带一个或两个ApoE4基因的患者大脑皮层和大脑血管中都明显有更多的Aβ沉积。ApoE基因型对于散发性阿尔兹海默病是一个很强有力的风险因子，也可以预测早期的阿尔兹海默病患者的临床痴呆的较早的发作。但是，有载脂蛋白e4等位基因的存在并不能确认受试者患有阿尔兹海默病，没有载脂蛋白e4等位基因的存在也不能排除患有阿尔兹海默病。因此，载脂蛋白e4等位基因的测定不能作为散发性阿尔兹海默病的诊断指标。3.生物标志物：状态性的指示剂，可以表明在测定的时候受试者患有或者没有阿尔兹海默病；因此，是一种可以检测散发性的阿尔兹海默病（或许也可以适用于对家族型阿尔兹海默病）进行诊断的工具。（二）ANDI2004年美国NIA和NIH启动一个研究项目是ADNI，该研究自2005年以来在全美阿尔兹海默病研究范围内投资已经超过1亿美元。这项行动计划采用纵向的、多中心方法，以同样标准取得AD、MCI和健康对照老年受试者生物标志物数据。开发能确定早期诊断及病程发展指标的最好的方法，希望能识别有高风险的MCI前期个体。同时根据临床和生物标志物数据，验证一系列的理论假设。这项研究代表至今以来最具体的努力以开发精确的诊断AD生物标志物。（三）轻度认知功能障碍（MCI）1997年，Peterson建立了MCI的诊断标准，特指有轻度记忆或认知损害但达不到痴呆的诊断标准，患者与相同年龄和教育程度者比较，存在记忆、学习和注重力障碍，常伴随智能衰退，但总体认知功能和日常生活能力正常。ADNI将MCI分成早期和晚期，希望能鉴别更早期，甚至临床症状前期。如何将他们从MCI早期人群中特异性地、准确地分辨出来，是早期诊断阿尔兹海默病的成败关键。ADNI在征集受试者入组时选用了许多量表。目前的研究表明，阿尔兹海默病在神经生物学方面的发展是在多位点、复杂的水平上影响并损伤了脑的生理和功能。用传统的量表或功能评价表来诊断AD，虽然是准确的，但大多已经到了AD发病的较晚阶段。当我们把治疗的时机瞄准在早期阶段或症状前期阶段时，使用传统方法很难提供有用的信息。ADNI项目的研究人员根据体液样本或者神经成像学的研究，提出很多体内生物标识物来检验当前疾病状况，结合其它手段，例如CSF、3TMRI和PET（PIB,AV45示踪剂）数据联合分析的方法，才能有希望将诊断的窗口推向早期。初步的研究表明，用CSF检测脑脊液（CSF）样本中的Aβ42，tau和tau在181位的磷酸化（P-tau）的生物水平；可更早期一些评价MCI，正电子成像术（PET）对淀粉样沉积以及葡萄糖代谢的成像；以及对脑部组织容积变化的结构磁共振成像（MRI）也能较早地评价。尽管所做工作包括血清和脑脊液（CSF）样本中的Aβ42，tau和tau在181位的磷酸化（P-tau）的生物水平，正电子成像术（PET）对淀粉样沉积以及葡萄糖代谢的成像，以及对脑部组织容积变化的结构磁共振成像（MRI），但神经影像学装置和人力使用均很昂贵，不是任何地方都有条件做。因此促进开发更方便、可靠的生物标志物和其他实用的神经诊断方法很有必要。三、什么是适合临床使用的理想的生物标志物在临床实践中应用生物标志物将能达到什么目的？理想的生物标志物的特点是什么？生物标志物主要目的是在临床上能对阿尔兹海默病诊断、鉴别诊断、监控疾病的发展、转归和评价药物的治疗效果。生物标志物应当是一种可靠的诊断和鉴别其他疾病的指标。临床实践中应用将能达到下述目的：(1)更迅速、准确地诊断散发性的阿尔兹海默病；(2)能够将那些具有不同症状的、混乱思维的认知障碍的、常规方法很难诊断的阿尔兹海默病患者诊断清楚；(3)能够监控发展过程、严重程度和治疗干预效果的评价；(4)预测高风险的MCI；(5)临床试验可鉴别那些非AD痴呆患者；(6)相对经济。世界范围内比较公认适合临床使用的理想的生物标志物特点是使用这样的原则：世界范围内可靠的AD生物标志物开发的要求是根据美国阿尔兹海默协会和国家老龄研究所‘AD分子和生物化学标志物协议报告’的原则进行的（老年神经生物学杂志，1998年发表）。理想的生物标志物特点：(1)能反映阿尔兹海默病中枢神经系统病理生理变化的基本方面；(2)表明阿尔兹海默病真实现状情况而不仅仅是预测增加的风险；(3)高度敏感性和特异性（大于80%）；(4)有效诊断早期或临床前期的阿尔兹海默病；(5)监控疾病的严重性或进展速率；(6)能检测治疗干预措施的效率；(7)非侵入性、经济、易于实施；(8)生物标志物有效性应由至少由另一个独立的实验室验证过，其鉴别阿尔兹海默病的准确性不仅仅由认知健康的对照受试者证实，而且也需经过各种非阿尔兹海默病痴呆患者的鉴别诊断所证实。四、当前有何生物标志物可用于临床诊断（一）CSF中的Aβ1-42脑脊液(Cerebro-SpinalFluid，CSF)为无色透明的液体，产生于脑室中的脉络丛，充满在各脑室、蛛网膜下腔和脊髓中央管内。与血浆和淋巴液的性质相似。脑脊液的流动从两个侧脑室脉络丛产生、经室间孔流入第三脑室，（经中脑导水管流入）第四脑室并（经第四脑室的正中孔和外侧孔）流入脑和脊髓的蛛网膜下腔。因为脑脊液直接与脑神经系统的脉络丛相连，因此脑细胞的生化变化可通过对脑脊液的分析直接反映出来，从研究方面来说，是比较理想的检测标本。关于脑脊液，以下说法错误的是（）A.脑脊液为无色透明的液体B.产生于脑室中的脉络丛C.不能流入第四脑室D.与血浆和淋巴液的性质相似正确答案：C解析：脑脊液为无色透明的液体，与血浆和淋巴液的性质相似。脑脊液的流动从两个侧脑室脉络丛产生、经室间孔流入第三脑室，经中脑导水管流入第四脑室，并经第四脑室正中孔和外侧孔流入脑和脊髓的蛛网膜下腔。所以答案选C为什么要测定Aβ？Aβ是APP经蛋白酶水解后产生的物质，主要有两种形式，一种是40个氨基酸残基组成的蛋白片断，称之为Aβ40，一种是由42-43个氨基酸残基组成的蛋白片断，称为Aβ42。研究发现，Aβ42相对于Aβ40，具有更强的聚集能力以及更易形成SP。对Amyloid片段检测可能成为阿尔兹海默病生物标志物的方法，因为其直接反映了已知的阿尔兹海默病大脑病理生理过程，又因为与老年斑的形成(senileplaqueformation)相关。有许多实验室已经证实了有异常低的amyloidAβ1-42肽的片段在散发性阿尔兹海默病患者和一些MCI患者CSF中出现。在CSF中降低，在血中相对较高。鉴别阿尔兹海默病与健康认知同年龄组的研究的敏感性和特异性分别为80%和90%,但是这种检测方法的特异性在鉴别阿尔兹海默病与其他类型的痴呆患者的研究中是相当的低的。例如,在一项涉及了150例阿尔兹海默病,100例正常老年对照组(NEC),and79例非-阿尔兹海默病痴呆的多中心的实验研究中，CSFAβ1-42在鉴别阿尔兹海默病与正常对照和其他痴呆疾病的敏感性较高，但特异性不高,这是因为CSFAβ1-42在其他变性或非变性性中枢神经系统疾病包括路易体痴呆Lewybodydementia(LBD),Creutzfeldt-Jakobdisease(CJD),多器官萎缩和肌营养不良性侧索硬化(ALS)均也可能降低。血浆中的β-amyloid1-42(Aβ1-42)水平增加已经由几例家族性阿尔兹海默病的嫡亲亲属检查所证实。但是这些家庭仅代表阿尔兹海默病患者总数中很小一部分的有遗传疾病的亚型。对总Aβpeptide,Aβ1-40,或可溶性APPα/β浓度在CSF或血液中的检查尚未证明对散发性阿尔兹海默病诊断的效果。（二）CSF总tauAD的另一主要病理特征之一是tau蛋白的改变。tau蛋白是低分子量的微管相关蛋白，主要分布在神经轴突，可促进并稳定微管聚合，维持正常的神经元轴突转运，是细胞骨架，具有稳定神经元细胞、输送营养物质的作用。若tau蛋白被异常磷酸化或糖基化，可降低其与微管的结合能力，极易形成双螺旋纤维丝，进而形成神经纤维缠结，破坏神经细胞功能。在阿尔兹海默病患者的CSF中，总tau蛋白(t-tau)是浓度增加的。2003年，Blennow和Hampel总结了CSFt-taudata，进行了多于4000例阿尔