脑脊液 | AD的生物标志物：蛋白和代谢组

写在前面
包括两篇文章，一篇介绍AD（2010年综述）的标志物，主要是蛋白；另一篇介绍AD的代谢组标志物（2013年），主要介绍了代谢组的研究平台、已有研究，样品涉及CSF和血液。

01 AD的CSF标志物-蛋白

参考资料：2010 Nat Rev Neur-Cerebrospinal fluid and plasma biomarkers in Alzheimer disease

1）CSF标志物：已被广泛认可

文中将标志物分为两类，基础生物标志物用于识别可能与AD相似或共存的条件，而核心生物标志物用于识别AD的核心致病过程。

AD的CSF核心生物标志物包括 t-tau 和 p-tau （升高），Aβ1-42（降低）。核心标志物的特异性达80-90%。

AD的CSF和plasma标志物

2）CSF标志物：新发现的，还需要进一步确认

文中也汇总了AD的一些新标志物（在至少两篇独立研究中被报道）。

• BACE1 （升高）
  BACE1主要影响β-分泌酶活性，研究表明BACE1的表达及酶活在AD脑组织（尸检）中均升高；且其含量和活性在AD和prodromal AD (有前驱症状的AD）的脑脊液中均升高。
• Amyloid precursor protein isoforms
  淀粉样前体蛋白亚型，可能用于监测药物对APP通路的影响
• Truncated amyloid-β isoforms
  Aβ1–37, Aβ1–38, Aβ1–39
  Aβ1–42:Aβ1–38 ratio
  Aβ1–42:Aβ1–40 ratio
• Amyloid-β oligomers
• Endogenous amyloid-β autoantibodies
• Neuronal and synaptic markers
  neuronal markers: Visinin-like protein 1 (VLP-1), neurofilaments
  synaptic markers: RAB3A, synaptotagmin, growth-associated protein (GAP-43), synaptosomal-associated protein 25 and neurogranin
• F2-isoprostanes (升高）

3）CSF标志物在临床上的应用

这些标志物在临床上的应用各异，有的可以帮助诊断，有的可以检测药物效果等，具体汇总如下：

AD的CSF标志物在临床上的应用

4）plasma标志物

在外周血中寻找AD的标志物的研究进展较困难，目前报道了几个标志物，但在独立研究中很难被验证。plasma Aβ是目前研究最多的AD外周血标志物，有的研究结果显示Aβ在AD患者中是轻微升高的，大部分研究则表明其在患者和对照组间没有差异。
2007年Ray等人提出外周血中同时考虑18种蛋白，可准确鉴定AD患者，但还需要独立研究验证。2006年Hye等人提出补体因子H和α2-macroglobulin的升高与AD相关。2009年Buerger等人提出midregional pro-atrial natriuretic peptide:carboxy-terminal endothelin-1 precursor fragment ratio的升高与AD相关。这些结果还需要在独立研究中验证。

5）tau蛋白与AD

• 微管系统是神经细胞骨架成分，可参与多种细胞功能。微管由微管蛋白及微管相关蛋白组成，Tau蛋白是含量最高的微管相关蛋白。
• 正常脑中Tau蛋白的细胞功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管；与形成的微管结合，维持微管稳定性，降低微管蛋白分子的解离，并诱导微管成束。
• AD患者脑中发现三种Tau蛋白，即胞浆正常Tau蛋白（C-Tau），可溶于水的异常磷酸化Tau蛋白（AD p-Tau）以及异常修饰聚集成PHF的Tau蛋白（PHF-Tau），它存在泛素蛋白修饰。
• AD患者脑Tau蛋白异常过度磷酸化后与微管蛋白的结合力仅是正常Tau蛋白的1/10，也失去其促进微管装配形成的生物学功能并丧失维持微管稳定的作用；PHF-Tau与微管蛋白竞争结合正常Tau蛋白及其它大分子微管相关蛋白，并从微管上夺取这些蛋白导致微管解聚，破坏正常的微管系统，异常磷酸化的Tau蛋白则自身聚集成PHF/NFT结构。
• AD患者脑中受累神经元微管结构广泛破坏，正常轴突转运受损，引起突触丢失神经元功能损伤，发生脑神经退行性病变。

02 AD的CSF标志物-代谢组学

参考资料：2013Biochimica et Biophysica Acta-Recent advances in the application of metabolomics to Alzheimer's Disease
代谢通路在物种间（尤其是啮齿类和人类之间）相对保守，因此，利用AD动物模型鉴定的代谢分子可以直接“转移”到人类研究。

1) 代谢组学研究的平台

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2）AD动物模型的代谢组学研究汇总

AD动物模型研究

3）AD患者的代谢组学研究

文章仅关注了利用MS（质谱分析）和LCECA（Liquid chromatography electrochemistry array）进行分析的研究。

• 研究思路：一般是针对AD患者和CN（正常对照组），也可以针对不同病程进行取样；取CSF或血液（或者两者都取），检测代谢组，得到几百种代谢分子的含量，其中有几十种是可以准确鉴定的；通过比较AD和CN之间的差异（或不同改性别间的差异等），找到潜在标志物；或者通过linear discriminant analysis (LDA)鉴定出标志物。

• 同时取CSF和血液：CSF反映大脑特异性的变化，血液取样更方便。找到两种样品共同的生物标志物，则可以将其在血液中的含量作为AD诊断或预后的标志物。

  
  
  

  续