阿爾茨海默病（AD）是最常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，為癡呆患者的主要病因（60-80%）。其他常見(jiàn)的癡呆類型還包括路易體癡呆（DLB）和額顳葉癡呆（FTD），其癥狀和病理往往與AD患者相似，因此極易誤診[1]。

腦脊液（CSF）中的蛋白成分可反映大腦中發(fā)生的生物化學(xué)變化，因此CSF中的某些蛋白可作為不同神經(jīng)退行性疾病的生物標(biāo)志物[2]。目前AD常用的CSF生物標(biāo)志物包括Aβ42或Aβ42/40（反映β淀粉樣斑塊）以及磷酸化tau蛋白和總tau蛋白（反映了神經(jīng)纖維纏結(jié)形成和軸突變性）[3]。

然而，這幾個(gè)生物標(biāo)志物無(wú)法反應(yīng)出AD多因素疾病的特性，且對(duì)于區(qū)分AD和其他非AD癡呆癥的作用有限[4]。因此，繪制AD患者的CSF蛋白組圖譜將有助于更好地了解AD的多因素病理生理學(xué)特征，開(kāi)發(fā)更有效的生物標(biāo)志物診斷工具。

近日，來(lái)自阿姆斯特丹大學(xué)醫(yī)療中心Marta del Campo團(tuán)隊(duì)對(duì)輕度認(rèn)知障礙伴異常淀粉樣蛋白[MCI（Aβ+），n=50]、AD-癡呆（n=230）、非AD-癡呆（n=322）和無(wú)認(rèn)知障礙對(duì)照（n=195）共797份CSF樣本中的665種蛋白進(jìn)行了組學(xué)分析，繪制了癡呆譜系疾病的CSF蛋白質(zhì)組圖譜，相關(guān)研究成果發(fā)表于《自然·衰老》雜志[5]。

研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照或非AD-癡呆組相比，MCI（Aβ+）或AD中100多個(gè)CSF蛋白發(fā)生失調(diào)，MCI（Aβ+）中失調(diào)的蛋白主要與蛋白質(zhì)分解、能量代謝和氧化應(yīng)激有關(guān)，而AD-癡呆中特異失調(diào)的蛋白則主要與細(xì)胞重塑、血管功能和免疫有關(guān)。此外，研究人員還利生物標(biāo)志物組開(kāi)發(fā)了可將AD-癡呆與對(duì)照或非AD-癡呆區(qū)分出來(lái)的模型，并在外部隊(duì)列中進(jìn)行了驗(yàn)證，準(zhǔn)確率高達(dá)0.96。

該研究深入分析了癡呆譜系疾病CSF蛋白質(zhì)組的變化，為了解AD多因素發(fā)病機(jī)制提供了新的病理生理學(xué)線索，并開(kāi)發(fā)了新的AD診斷CSF生物標(biāo)志物組，為診斷和臨床試驗(yàn)提供了新的生物標(biāo)志物工具。

論文首頁(yè)截圖

本研究共納入797例CSF樣本，其中包括癡呆譜系疾病602例和對(duì)照195例，對(duì)其進(jìn)行蛋白質(zhì)組分析以及診斷AD的CSF生物標(biāo)志物篩選，本研究中的驗(yàn)證隊(duì)列包括隊(duì)列1（44例無(wú)認(rèn)知功能障礙對(duì)照和18例AD-癡呆）[6]和隊(duì)列2 [110例認(rèn)知功能障礙對(duì)照、101例MCI（Aβ+）、88例AD-癡呆和214例非AD-癡呆][7]。

研究流程

本研究隊(duì)列和兩個(gè)驗(yàn)證隊(duì)列人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征以及AD CSF生物標(biāo)志物水平

研究人員首先分析了MCI（Aβ+）和AD-癡呆與對(duì)照組的CSF蛋白質(zhì)組學(xué)差異。

MCI（Aβ+）組與對(duì)照組之間共有112個(gè)CSF蛋白水平存在差異，其中大多數(shù)蛋白質(zhì)在MCI（Aβ+）中被上調(diào)（n = 92），排名前五位的差異蛋白與蛋白糖基化（ENTPD5）、氧化應(yīng)激（PARK7）、溶酶體功能（PRCP、DPP7）和免疫（CRTAM）相關(guān)。而CHIT1則為受影響最大的蛋白（β=1.1；倍數(shù)變化：2），其次為PARK7、PRCP、IDUA和DPP7（β>0.6；倍數(shù)變化>1.5）。

而AD-癡呆組相比于對(duì)照組則有288個(gè)CSF蛋白具有差異改變，同樣大多數(shù)蛋白在AD-癡呆中上調(diào)（n = 281），排名前五位的差異蛋白涉及細(xì)胞骨架和細(xì)胞外重塑（ABL1，TMSB10和MMP-10）、外泌體組裝（SDC4）和免疫（ITGB2）。CHIT1同樣是受影響最大的蛋白（β=0.98；倍數(shù)變化：1.9），其次是TMSB10、CLEC5A、ITGB2和MMP-10（β>0.6；倍數(shù)變化>1.5）。

緊接著，研究人員對(duì)AD-癡呆和非AD-癡呆組的CSF蛋白組學(xué)差異進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)了469個(gè)CSF蛋白在AD-癡呆和非AD-癡呆組之間水平不同，其中大多數(shù)蛋白在AD-癡呆中被上調(diào)，僅有16個(gè)蛋白在AD-癡呆組中水平較低。排名前五位的差異蛋白涉及不同的生物學(xué)過(guò)程，包括細(xì)胞骨架重塑（ABL1）、能量代謝（ENO2）、神經(jīng)肽降解（THOP1）、氧化應(yīng)激（DDAH1）和血管功能（RSPO3）。RSPO3為受影響最大的蛋白（β=0.62；倍數(shù)變化：1.5），其次是TMSB10、CRH、LAIR-2和SMOC-2（β>0.5；倍數(shù)變化>1.4）。

不同組間CSF蛋白差異調(diào)控

進(jìn)一步對(duì)不同組之間的差異蛋白進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，在281個(gè)AD-癡呆和對(duì)照組之間受到不同調(diào)控的蛋白質(zhì)中，大多數(shù)只在AD-癡呆中出現(xiàn)異常（n=189；如ITGB2、SMOC-2、LOX-1、GLO1、BLM水解酶），僅有22%（n=63）在MCI（Aβ+）組中也失調(diào)（如ABL1、DDAH1、SDC4、THOP1和PARK7），剩余的蛋白（n=29）在癡呆譜系疾病中均有失調(diào)（如CCL3、GH、PRDX1、CHIT1、PRCP和KYNU）。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)了41個(gè)蛋白在MCI（Aβ+）中失調(diào)，但在AD-癡呆中則沒(méi)有失調(diào)（如ENTPD5、CRTAM、IDUA、DPP7和PCSK9）。這結(jié)果表明AD的每個(gè)疾病階段都有獨(dú)特的CSF蛋白組特征，不同的蛋白在疾病過(guò)程中具有獨(dú)特的作用。

各組的獨(dú)特差異調(diào)控蛋白分析

對(duì)AD不同階段——MCI（Aβ+）和AD-癡呆中差異調(diào)控蛋白的生物學(xué)功能分析發(fā)現(xiàn)，蛋白分解過(guò)程、蛋白多糖代謝和細(xì)胞極性等在僅于MCI（Aβ+）失調(diào)的蛋白中明顯富集。

在MCI（Aβ+）和AD-癡呆中均失調(diào)的蛋白則與活性氧代謝、蛋白質(zhì)復(fù)合體組裝、自噬、神經(jīng)遞質(zhì)運(yùn)輸、Wnt信號(hào)通路、周圍神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、能量代謝、肽絲氨酸磷酸化和一氧化氮生物合成等生物過(guò)程有關(guān)。

僅在AD-癡呆中出現(xiàn)的失調(diào)蛋白則富集于與免疫系統(tǒng)和血管功能有關(guān)的生物過(guò)程（如白細(xì)胞粘附、腫瘤壞死因子信號(hào)傳導(dǎo)和建立內(nèi)皮屏障）、Aβ形成調(diào)節(jié)、細(xì)胞外和細(xì)胞形態(tài)（如由整合素介導(dǎo)的細(xì)胞粘附）和神經(jīng)元功能等過(guò)程。

而在癡呆譜系中均失調(diào)的蛋白則富集在與免疫功能（如造血、病毒進(jìn)入、對(duì)細(xì)菌的反應(yīng)和免疫系統(tǒng)過(guò)程）、趨化和細(xì)胞殺傷有關(guān)的過(guò)程。

各組的獨(dú)特差異調(diào)控蛋白功能富集

緊接著，為了將研究發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為常規(guī)診斷和臨床試驗(yàn)中可使用的生物標(biāo)志物工具，研究人員通過(guò)分類分析并進(jìn)行交叉驗(yàn)證，找到了一個(gè)包含8個(gè)CSF蛋白的組合，可有效地區(qū)分AD-癡呆組和對(duì)照組（AD-診斷組，AUC 0.96），該組合包含在MCI（Aβ+）和AD-癡呆（ABL1、SDC4和CLEC5A）或只在AD-癡呆（MMP-10、ITGB2和TREM1）失調(diào)的蛋白以及在AD-癡呆和對(duì)照組之間差異不大或無(wú)明顯差異的蛋白（THBD和SPON2）。該組合在驗(yàn)證隊(duì)列1中的準(zhǔn)確率同樣很高（AUC = 0.94）。

研究人員用同樣的方法還建立了一個(gè)可區(qū)分AD-癡呆和非AD-癡呆的蛋白組合（AD-差異化診斷組），該組合包括9種CSF蛋白，AUC高達(dá)0.87。

建立AD-診斷組和AD-差異化診斷組

為了進(jìn)一步驗(yàn)證AD-診斷組和AD-差異化診斷組的性能，研究人員開(kāi)發(fā)了定制的可檢測(cè)兩個(gè)AD診斷組中15種蛋白的基于免疫的蛋白檢測(cè)芯片，并在驗(yàn)證隊(duì)列2中進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果再次證實(shí)了兩個(gè)診斷組的有效性，區(qū)分MCI（Aβ+）和AD與對(duì)照組的準(zhǔn)確率大于0.95，區(qū)分AD-癡呆與非AD-癡呆的準(zhǔn)確率為0.79。

總的來(lái)說(shuō)，本項(xiàng)研究結(jié)果展示了癡呆譜系疾病的CSF蛋白變化圖譜，有助于理解AD發(fā)病機(jī)制，并將研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為實(shí)用的CSF生物標(biāo)志物組，具有較強(qiáng)的臨床轉(zhuǎn)化價(jià)值。

參考文獻(xiàn)

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