王治國，戰(zhàn)瑩，武曉丹，張宗鵬，吳銳先，張國旭

(沈陽軍區(qū)總醫(yī)院核醫(yī)學(xué)科，沈陽 110016)

β淀粉樣蛋白(β-amyloid protein,Aβ)是阿爾茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)常見的生物標(biāo)志物，是一種跨膜蛋白，由淀粉樣蛋白前體蛋白(amyloid precursor protein,APP)剪切而來，是AD患者腦內(nèi)老年斑的主要成分。研究表明，Aβ過度沉積可導(dǎo)致AD，所以對(duì)于Aβ的研究有利于了解AD的發(fā)病機(jī)制，為AD的臨床診斷提供幫助。腦脊液(cerebrospinal fluid,CSF)由于直接與腦和脊髓接觸，可提供腦內(nèi)準(zhǔn)確信息，因此被看作是非常有價(jià)值的AD生物標(biāo)志物。但CSF的采集需要通過腰椎穿刺獲得，對(duì)于患者具有侵入性并且成本較高，不利于臨床上大規(guī)模篩查和縱向隨訪評(píng)估。研究發(fā)現(xiàn)，每天約有500 ml的CSF被吸收到循環(huán)血液中，因此血漿Aβ或可作為降低檢查成本且無創(chuàng)的AD生物標(biāo)志物。但迄今為止，血漿Aβ水平與AD發(fā)病間的相關(guān)性尚未明確。

近年來，正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像(positron emission Computed Tomography,PET)已被開發(fā)用于診斷AD。匹茲堡化合物B (Pittsburg compound-B,11C-PIB)能與細(xì)胞外和血管內(nèi)纖維狀的Aβ特異性結(jié)合，可作為Aβ特異性的分子探針評(píng)估不同腦區(qū)的Aβ斑塊沉積情況，并且可作為無創(chuàng)性的檢驗(yàn)手段，有助于動(dòng)態(tài)監(jiān)測蛋白沉積量，在AD患者早期診斷中發(fā)揮重要作用[1]。然而，11C-PIB沉積量與血漿Aβ水平的相關(guān)性尚未闡明。本研究擬將血漿Aβ水平與11C-PIB PET顯示的Aβ沉積量相關(guān)聯(lián)，確定其相關(guān)性，并探討血漿Aβ是否可用作AD生物標(biāo)志物。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取2014～2017年在沈陽軍區(qū)總醫(yī)院治療的AD患者23例，其中男性12例，女性11例，年齡(68.3±7.6)歲，受教育年限(8.57±2.48)年，簡易精神狀態(tài)檢查量表(mini-mental state examination,MMSE)評(píng)分(20.74±2.77)分，Hachinski缺血指數(shù)量表(Hachinski ischemic scale,HIS)評(píng)分<4分，AD的診斷依據(jù)美國國立神經(jīng)病學(xué)、語言功能障礙和中風(fēng)研究所(National Institute of Neurological and Communicative Diseases and Stroke/Alzheimer′s Disease and Related Disorders Association,NINCDS-ADRDA)標(biāo)準(zhǔn)[2]，符合美國精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)第4次修訂版(Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, 4th Edition-Revised,DSM-IV-R)有關(guān)AD的規(guī)定[3]。輕度認(rèn)知障礙(mild cognitive impairment,MCI)患者29例，男性16例，女性13例，年齡(69.3±6.4)歲，受教育年限(8.38±3.19)年，MMSE評(píng)分(25.38±1.08)分，HIS評(píng)分<4分，MCI的診斷根據(jù)Petersen標(biāo)準(zhǔn)[4]，其需要主訴認(rèn)知障礙，連續(xù)反應(yīng)時(shí)間>標(biāo)準(zhǔn)差(SD)1.50，保持日常生活能力。正常老年人17例，男性8例，女性9例，年齡(69.8±7.4)歲，受教育年限(9.18±2.48)年，MMSE評(píng)分(30.71±1.96)分，無認(rèn)知功能及日常生活能力障礙(表1)。結(jié)合其他影像學(xué)檢查，排除精神、代謝、免疫、肝腎功能異常、腦血管疾病、其他神經(jīng)病癥如帕金森病及可能患有其他類型癡呆的患者，如額顳葉癡呆或血管性癡呆。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，所有研究對(duì)象或其家屬均簽署知情同意書。

1.2 研究方法

1.2.1 血漿Aβ檢測 3組受試者取靜脈血5 ml置聚丙烯 EDTA 抗凝管中，4℃下3000轉(zhuǎn)/min離心后立即取血清置于-80℃冰箱保存。血漿Aβ42和Aβ40的測定采用雙抗體夾心酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)，嚴(yán)格按照試劑盒要求操作。

1.2.211C-PIB PET/CT成像 采用美國 GE 公司生產(chǎn)的 Discovery VCT PET/CT掃描儀?；颊哂跈z查前禁食6 h以上，血糖控制在11.1 mmol/L以下。11C-PIB按照我科之前的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)程序在本院PET中心合成[5]。肘靜脈注射PIB 3.7 MBq/kg，而后行動(dòng)態(tài)PET發(fā)射斷層掃描。PET/CT數(shù)據(jù)采集為3D模式，采集層數(shù)47層，采集層厚3.75 mm。圖像重建采用128×128圖像重建采集矩陣，PIB PET掃描采用60 min的動(dòng)態(tài)掃描模式。PET數(shù)據(jù)經(jīng)衰減校正、迭代法重建后和CT圖像一同傳送到Xeleris工作站進(jìn)行同機(jī)圖像融合。

1.3 圖像處理

以顱腦計(jì)算機(jī)斷層掃描(computed tomography,CT)為解剖指導(dǎo)，勾畫出大腦和小腦皮質(zhì)各種感興趣區(qū)域(region of interest,ROI)，形成額葉、外側(cè)顳葉、頂葉皮層、楔前葉/后扣帶回和前扣帶回5個(gè)ROI，對(duì)每個(gè)ROI的最大攝取值進(jìn)行測量，計(jì)算3個(gè)最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(maximal standard uptake value,SUVmax)的平均值。研究顯示，小腦皮層在AD病變中無明顯纖維斑塊狀A(yù)β沉積，故以小腦皮層作為參考區(qū)域，來計(jì)算各ROI平均標(biāo)準(zhǔn)化攝取值比(standardized uptake value ratio,SUVR)[6]。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

2 結(jié) 果

2.1 血漿Aβ蛋白水平和11C-PIB SUVR比較

NC、MCI和AD 3組血漿Aβ42、Aβ40蛋白水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但Aβ42組間兩兩比較，AD組顯著低于NC組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。NC、MCI和AD組Aβ42/Aβ40比值逐漸下降，11C-PIB SUVR值逐漸上升，組內(nèi)比較和組間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05；表1)。

2.2 血漿Aβ水平與全腦11C-PIB SUVR相關(guān)性分析

在控制了各組性別、年齡和教育程度后，血漿Aβ42水平、Aβ42/Aβ40與11C-PIB PET顯像SUVR值呈負(fù)相關(guān)(r=-0.461,P<0.05;r=-0.633,P<0.05)；血漿Aβ40與11C-PIB PET顯像SUVR值呈正相關(guān)(r=0.430,P<0.05；圖1)。

2.3 3組研究對(duì)象各腦區(qū)11C-PIB SUVR水平

NC、MCI和AD組各腦區(qū)11C-PIB SUVR值逐漸升高，組內(nèi)和組間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05；圖2)。

2.4 血漿Aβ42/Aβ40水平與各腦區(qū)11C-PIB SUVR回歸分析

由于血漿Aβ42/Aβ40在3組間的差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，且與全腦11C-PIB SUVR相關(guān)性較強(qiáng)，故只分析血漿Aβ42/Aβ40水平預(yù)測各腦區(qū)SUVR的意義?；貧w分析表明，額葉、外側(cè)顳葉和后扣帶回11C-PIB SUVR由血漿Aβ42/Aβ40比值預(yù)測，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，而頂葉皮層和前扣帶回的PIB結(jié)合與Aβ42/Aβ40比值關(guān)系不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05；表2)。

表1 3組患者血漿Aβ和11C-PIB SUVR水平比較

NC: normal control; MCI: mild cognitive impairment; AD: Alzheimer′s disease; Aβ: β-amyloid protein;11C-PIB: Pittsburg compound-B; SUVR: standardized uptake value ratio. Compared with NC group,*P<0.05; compared with MCI group,#P<0.05

圖2 各腦區(qū)11C-PIB SUVR水平

NC: normal control; MCI: mild cognitive impairment; AD: Alzheimer′s disease; SUVR: standardized uptake value ratio; ROI: region of interest;11C-PIB: Pittsburg compound-B

表2 血漿Aβ42/Aβ40水平與各腦區(qū)11C-PIB SUVR回歸分析

Aβ: β-amyloid protein;11C-PIB: Pittsburg compound-B; SUVR: stan-dardized uptake value ratio

3 討 論

老年斑中Aβ和過磷酸化tau蛋白形成的神經(jīng)原纖維纏結(jié)被認(rèn)為是AD的主要病理學(xué)特征[7]。Aβ是存在于血漿和CSF中的分泌肽，其通過β分泌酶和γ分泌酶兩種蛋白酶從前體蛋白中剪切得到。Aβ40和Aβ42是AD患者腦中Aβ的兩種主要形式，大部分為含有40個(gè)氨基酸的Aβ40，有一小部分是Aβ42，包含42個(gè)氨基酸。大量文獻(xiàn)報(bào)道[8]，CSF中的Aβ對(duì)于診斷AD非常有效，可作為預(yù)測AD發(fā)生發(fā)展的生物標(biāo)志物，但由于血漿Aβ水平受年齡、性別、腎功能、肥胖、血小板數(shù)量等多種混雜因素的影響，因此，血漿Aβ對(duì)于AD的診斷價(jià)值還存在爭議[9]。

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，NC、MCI和AD組Aβ42/Aβ40 比值逐漸下降，組內(nèi)比較和組間兩兩比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，這一結(jié)果與課題組先前的研究一致。而NC、MCI和AD組血漿Aβ42、Aβ40蛋白水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，但Aβ42組間兩兩比較AD組顯著低于NC組，而Aβ40組間比較無差異，與先前的研究結(jié)果(3組血漿Aβ42水平有差異)相矛盾，這可能是由于樣本量較少導(dǎo)致，也印證了各種文獻(xiàn)中報(bào)道的血漿水平不一致的結(jié)果。Kim等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，AD患者血漿Aβ42水平顯著降低，Aβ40/Aβ42比值顯著高于對(duì)照組。血漿Aβ40/Aβ42比值對(duì)年齡匹配的對(duì)照組的早發(fā)性AD患者的判別具有中度有效性。Koyama等[11]通過meta分析也指出，相較個(gè)體血漿的Aβ水平，A40/A42比值作為AD的生物標(biāo)志物更有價(jià)值。

11C-PIB是一種與Aβ結(jié)合的正電子發(fā)射斷層掃描放射性示蹤劑。腦中Aβ沉積量的增加可能在出現(xiàn)臨床癥狀前的數(shù)年至數(shù)十年之前發(fā)生，因此，檢測Aβ的沉積對(duì)AD早期診斷具有重要意義。目前已有研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，AD患者的皮質(zhì)區(qū)域PIB結(jié)合增加[12]，MCI患者也已經(jīng)檢測到11C-PIB結(jié)合增加，特別是在后來轉(zhuǎn)為AD的MCI患者中[13]。Shi等[14]發(fā)現(xiàn)AD組患者11C-PIB標(biāo)準(zhǔn)化攝取比值在下頂葉、顳葉外側(cè)、額葉、后扣帶回皮質(zhì)和楔前葉、枕葉和紋狀體均高于正常對(duì)照組；其他關(guān)于PIB的研究[15]也報(bào)道Aβ沉積在前額葉、頂葉和楔前葉攝取增加，表明早期AD中的Aβ沉積在額葉和頂葉皮質(zhì)中比在海馬中多，并且皮質(zhì)部分PIB沉積的增加與較低的血漿Aβ42和Aβ42/40水平相關(guān)[16]。

本文采用小腦為參考區(qū)域，通過手動(dòng)勾畫與AD相關(guān)各ROIs，計(jì)算目標(biāo)區(qū)域與參考區(qū)域的SUVR，為目前常用的評(píng)價(jià)AD的PET圖像定量方法之一。此方法較繁瑣，且具有一定的主觀性，對(duì)醫(yī)師要求較高，需由經(jīng)驗(yàn)豐富的影像醫(yī)師進(jìn)行操作。另一種是基于統(tǒng)計(jì)參數(shù)映射(statistical parametric mapping, SPM)或FreeSurfer分割[17]的自動(dòng)化方法，重復(fù)性高，但此方法需進(jìn)行手動(dòng)排除非特異性攝取區(qū)域，并且依賴高質(zhì)量的MRI掃描圖像，有時(shí)在分割和配準(zhǔn)的過程中可能發(fā)生錯(cuò)誤。Rosario等[18]通過比較手動(dòng)和自動(dòng)ROI評(píng)估發(fā)現(xiàn)，兩者具有較高的一致性(相關(guān)系數(shù)為0.934～0.999)。本研究發(fā)現(xiàn)，血漿Aβ42水平、Aβ42/Aβ40與11C-PIB PET顯像SUVR 值呈負(fù)相關(guān)，血漿Aβ40與11C-PIB PET顯像SUVR值呈正相關(guān)。MCI和AD患者11C-PIB在額葉、外側(cè)顳葉、頂葉皮層、后扣帶回/楔前葉和前扣帶回?cái)z取均高于正常組，與文獻(xiàn)報(bào)道一致[13,14]?；貧w分析表明，Aβ42/Aβ40 的差異與額葉、外側(cè)顳葉和后扣帶回PIB沉積關(guān)系密切，而頂葉皮層和前扣帶回的PIB沉積與Aβ42/Aβ40比值關(guān)系不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Janelidze等[19]使用18F-flutemetamol進(jìn)行Aβ的PET顯像，結(jié)果發(fā)現(xiàn)18F-flutemetamol SUVR與較低的血漿Aβ42和Aβ42/Aβ40比率顯著相關(guān)，同樣印證血漿Aβ42和Aβ42/Aβ40比率與Aβ沉積負(fù)相關(guān)。但此類文獻(xiàn)報(bào)道也存在著不一致，如Fagan等[20]的研究表明，11C-PIB PET反映的皮質(zhì)Aβ沉積和CSF Aβ42成反比，但與血漿Aβ水平不相關(guān)。

綜上所述，AD患者血漿Aβ水平降低，尤其是Aβ42/Aβ40比值與腦內(nèi)PET PIB沉積增加，二者呈負(fù)相關(guān)。這種關(guān)聯(lián)性表明，通過血漿Aβ42/40的比例可預(yù)測腦Aβ沉積水平。PIB PET沉積和血漿Aβ42/Aβ40比率作為生物標(biāo)志物具有潛在臨床意義。