血浆p-tau181作为阿尔茨海默病痴呆转化和认知功能恶化的生物标志物：一项针对主观认知下降和轻度认知障碍的纵向研究

本综述深入探讨了血浆磷酸化tau181蛋白（p-tau181）在阿尔茨海默病（AD）早期诊断和预后评估中的关键作用。研究证实，p-tau181不仅能高精度区分AD病理（AUC=0.88），其截断值2.25 pg/mL更可有效预测主观认知下降（SCD）和轻度认知障碍（MCI）向AD痴呆的转化风险（HR=11.65），并为认知功能恶化提供早期预警，凸显其作为非侵入性生物标志物的临床转化潜力。

　　

ABSTRACT

Background

血浆p-tau181已被证明在阿尔茨海默病（AD）的最早阶段是一种有前景的诊断和预后工具。本研究旨在评估p-tau181在预测轻度认知障碍（MCI）和主观认知下降（SCD）向AD痴呆转化以及认知恶化中的预后作用。

Methods

研究连续入组了163名患者（50名SCD，70名MCI，43名AD痴呆），使用Simoa检测法进行了血浆p-tau181分析。根据阿尔茨海默协会工作组的修订标准，患者被分为Core1+或Core1?（基于淀粉样蛋白PET、CSF Aβ₄₂/Aβ₄₀、CSF p-tau181/Aβ₄₂）。

Results

血浆p-tau181水平显著受Core1状态（B=1.41, p<0.001）和临床诊断（B=0.63, p<0.001）的影响。血浆p-tau181在区分Core1+和Core1?患者方面具有高度准确性（AUC=0.88 [95% CI 83.00–94.00]），截断值为2.25 pg/mL时表现出良好的准确性（85.90%）、特异性（74.58%）和出色的敏感性（92.78%）。根据p-tau181截断值对患者进行分类，发现p-tau181阳性患者转化为AD痴呆的风险增加（HR=11.65, p=0.018）。此外，SCD p-tau181阳性患者在评估长期言语（p=0.012）和空间记忆（p=0.009）的任务中随时间恶化。

Conclusions

血浆p-tau181不仅是AD病理的良好诊断标志物，而且作为AD痴呆转化和自AD最早阶段认知性能恶化的预测因子发挥作用。

1 Introduction

在考虑最近批准的靶向疾病修饰治疗的实际应用预计在不久的将来成为现实的情况下，在神经退行性变造成损害之前检测阿尔茨海默病（AD）具有更加重要的意义。具体来说，认知未受损和轻度认知受损个体是有效干预以预防神经细胞进一步损伤的理想群体；这包括轻度认知障碍（MCI）患者和主观认知下降（SCD）患者，后者定义为与先前认知能力相比检测到恶化但没有客观验证的情况。

然而，SCD的病因包括如此异质的病理原因，识别实际上正在转化为AD痴呆的个体至关重要。类似地，MCI也代表一种异质性疾病，患者进展为不同类型的痴呆，而其他患者保持稳定甚至恢复到正常认知。因此，已经做出了若干努力根据SCD和MCI患者进展的风险对其进行分层——SCD向客观认知障碍进展，MCI向痴呆进展。

血浆生物标志物目前代表了AD领域最有前景的资源，同时也考虑了阿尔茨海默协会工作组诊断标准的最近修订，该修订提出了将其用于诊断目的。尽管磷酸化tau蛋白217异构体（p-tau217）由于其更高的特异性和敏感性最近成为最有前景的AD诊断生物标志物，但血浆p-tau181仍然是一个有价值且被广泛研究的标志物，即使在临床症状尚未如此突出时也能识别有发展AD痴呆风险的个体。

根据现有文献，血浆p-tau181水平仅在潜在AD病理的基础上因患者而异，因此即使在疾病早期阶段，特别是在SCD人群中，也能有效区分AD病理携带者和非携带者。另一方面，越来越多的证据支持其作为预后生物标志物的作用，能够预测不仅AD病理的存在，还能预测疾病的临床演变，例如向AD痴呆的转化。此外，血浆p-tau181还显示出与认知性能纵向恶化的有前景的关联。

考虑到这些前提，血浆p-tau181可能不仅作为潜在AD病理的生物学指标，而且作为即将发生的认知下降的早期预警信号，即使在客观上认知未受损的个体中也是如此。从实践的角度来看，澄清p-tau181的预后作用在血浆生物标志物从研究环境到临床实践的转化中可能极其有用。因此，我们研究的目标是：评估血浆p-tau181截断值以检测SCD和MCI中的AD，采用阿尔茨海默协会工作组最近制定的修订标准；评估血浆p-tau181作为一种有效、准确和非侵入性工具的预后作用，以拦截将转化为AD痴呆的SCD和MCI患者；评估基线时较高的血浆p-tau181水平是否可指示SCD和MCI患者认知性能的恶化。

2 Materials and Methods

2.1 Participants

在2018年7月至2024年9月期间，我们连续入组并收集了163名患者（50名SCD，70名MCI，43名AD痴呆）的血浆样本，这些患者被转诊至佛罗伦萨Careggi医院的阿尔茨海默病和成人认知障碍中心。患者满足以下纳入标准：根据NIA-AA标准接受AD痴呆临床诊断，包括非典型变体；根据NIA-AA标准接受MCI临床诊断；根据SCD-I标准接受SCD临床诊断。

在基线时，患者接受了全面的家族和临床病史、神经系统检查和广泛的神经心理学调查（在其他地方详细描述），血液收集用于测量血浆p-tau181浓度和遗传分析。SCD和MCI患者在基线评估（T0）两年后（T1）重复了神经心理学调查。

肾功能根据估计肾小球滤过率（eGFR；如果<60 mL/min/1.73 m²则认为受损）分类为受损或未受损。共有145名患者（36名SCD，66名MCI，43名AD痴呆）接受了CSF收集，用于淀粉样蛋白β（Aβ）42、Aβ42/Aβ40、总tau（t-tau）、p-tau和p-tau/Aβ42。CSF生物标志物的正常值为：Aβ42 >670 pg/mL，Aβ42/Aβ40 >0.062，t-tau <400 pg/mL，p-tau <60 pg/mL，p-tau/Aβ42 <0.068。44名患者（24名SCD，14名MCI，6名AD痴呆）接受了淀粉样蛋白PET扫描。33名患者（17名SCD，10名MCI，6名AD痴呆）同时进行了CSF收集和淀粉样蛋白PET扫描。152名患者（47名SCD，66名MCI，39名AD痴呆）可进行APOE基因分型。用于CSF收集、APOE基因分型、CSF分析、脑淀粉样蛋白PET采集和评定的方法在其他地方有更详细的描述。

2.2 Classification of Patients According to the Revised Criteria of Alzheimer's Association Workgroup

根据生物标志物结果，患者根据阿尔茨海默协会工作组的修订标准进行分类。如果至少一种特定的Core1生物标志物（淀粉样蛋白PET、CSF Aβ42/Aβ40、CSF p-tau181/Aβ42）异常，则患者被评为Core1+；如果Core1生物标志物正常，则评为Core1?。患者进一步根据诊断（SCD、MCI、AD痴呆）和Core1生物标志物结果分类如下：SCD Core1?、SCD Core1+、MCI Core1?、MCI Core1+、AD痴呆。

2.3 Plasma p-tau181

血样通过静脉穿刺收集到标准聚丙烯EDTA试管中，参与者处于空腹状态，时间为上午8:00。血浆在收集后2小时内从外周血样中分离。血样以1300 rcf离心10分钟，血浆在测试前储存于?80°C。使用Simoa Human p-tau181 Advantage V2试剂盒（品号#103714，由Quanterix Corp.—Billerica, MA, USA提供）在自动化Simoa SR-X仪器（Quanterix Corp.—GBIO, Hangzhou, China）上定量测定血浆样品中的p-tau181。试剂盒的分析定量下限（LLOQ）值为0.085 pg/mL，而检测限（LOD）为0.041 pg/mL（范围0.018–0.060 pg/mL）。对于运行设置，需要7个校准品和2个对照品（由Quanterix提供）进行分析。校准品用于建立连续测量的校准曲线；对照品是较低和较高的目标浓度。血浆样品和对照品稀释4倍。校准品、对照品和样品重复运行，在单次运行基础上检测。

2.4 Statistical Analysis

所有统计分析使用IBM SPSS Statistics软件版本25（SPSS Inc., Chicago, Illinois）、Jamovi（Jamovi版本2.3）和计算环境R4.2.3（R Foundation for Statistical Computing, Vienna, 2013）进行。所有p值均为双尾，显著性水平设定为p=0.05。描述性统计包括连续变量的均值和标准差，以及分类变量的频率、百分比和95%置信区间（CIs）。Shapiro–Wilk检验用于探索数据分布。根据数据分布，使用t检验或非参数Mann–Whitney U检验进行组间比较。使用Pearson相关系数或Spearman ρ（rho）评估数值变量之间的相关性。使用卡方检验比较分类变量。使用单因素ANOVA随后进行Bonferroni事后检验分析多个组间连续变量的差异。使用偏η²、Cohen's d、等级双列相关系数（r）和Cramer's V计算效应大小。应用ANCOVA调整可能的混杂因素。进行多元线性回归分析以识别与血浆p-tau181水平独立相关的变量。接受者操作特征（ROC）分析评估了血浆p-tau181区分Core1+和Core1?患者的能力。通过最大化敏感性和特异性的总和确定血浆p-tau181的最佳截断值，并通过阳性和阴性预测值（PPV和NPV）评估诊断准确性。

参与者根据该截断值分为血浆p-tau181阳性或阴性组。为了评估转化为AD痴呆的风险，我们纳入了转化为AD痴呆或保持稳定且随访时间>3年的SCD和MCI患者。使用Kaplan–Meier估计和Cox比例风险回归进行生存分析，时间定义为从基线到诊断或最后一次随访的间隔（年）。使用对数秩检验比较Kaplan–Meier生存曲线。运行逻辑回归分析以定义哪些变量可能影响转化为AD痴呆。使用混合效应线性模型检查神经心理学测试分数随诊断组（SCD和MCI）和血浆p-tau181状态的变化。

3 Results

3.1 Distribution of Plasma p-tau181 Across Clinically Defined Groups

诊断组的人口学特征和差异总结在表1中。两名AD痴呆和一名MCI患者发现肾功能受损，SCD、MCI和AD痴呆组之间肾功能受损比例无差异。血浆p-tau181浓度与血浆收集时的年龄（Spearman's ρ 0.326, p<0.001）和发病年龄（Spearman's ρ 0.433, p<0.001）相关。SCD、MCI和AD痴呆患者之间的血浆p-tau181水平不同（F [2160]=30.62, p<0.001, partial η²=0.277），在校正年龄后也是如此（F [3159]=24.80, p<0.001, partial η²=0.259）。AD痴呆的血浆p-tau181水平高于MCI（p<0.001）和SCD（p<0.001）；此外，MCI患者显示出比SCD亚组更高的血浆p-tau181浓度（p=0.006）。AD生物标志物阳性在表S1中描述。

3.2 Distribution of Plasma p-tau181 Across Clinically and Biologically Defined Groups

患者根据诊断和Core1生物标志物分类：SCD Core1?（n. 26）、SCD Core1+（n. 17）、MCI Core1?（n. 33）、MCI Core1+（n. 37）、AD痴呆（n. 43，全部Core1+）。人口学变量在表2中描述。各组之间的血浆p-tau181水平不同（F [4151]=28.88, p<0.001, partial η²=0.433），在调整年龄后也是如此（F [5150]=30.30, p<0.001, partial η²=0.400）。实际上，SCD Core1+的血浆p-tau181水平显著高于SCD Core1?（2.79±0.68 vs. 1.82±0.775, p<0.001, Cohen's d=0.70），MCI Core1+显著高于MCI Core1?（3.80±1.44 vs. 1.98±0.97, p<0.001, Cohen's d=1.48）。AD痴呆患者显示出最高的血浆p-tau181水平（4.36±1.52）。未检测到AD痴呆和MCI Core1+之间的差异。

为了分析哪些因素可能影响血浆p-tau181水平，我们运行了多元向后回归分析，将诊断（SCD、MCI、AD痴呆）、血浆收集时的年龄、Core1状态、肾功能受损和APOE基因型作为协变量。多元回归模型显著预测血浆p-tau181水平（F [6139]=22.34, p<0.001, adj. R²=0.469）。在协变量中，诊断类别（B=0.63, p<0.001）和Core1状态（B=1.41, p<0.001）增加了预测的统计显著性。

3.3 Plasma p-tau181 Accuracy in Predicting Core1 Status and Definition of Cut-Off Value

为了评估血浆p-tau181在区分Core1+和Core1?患者方面的诊断准确性，我们进行了ROC曲线分析。血浆p-tau181在区分Core1+和Core1?患者方面高度准确（AUC=0.88 [95% CI 83.00–94.00]）。然后，我们定义了一个最佳截断值2.25 pg/mL，该值以良好的准确性（85.90% [95% CI 80.44–91.36]）、敏感性（92.78% [95% CI 88.72–96.84]）、特异性（74.58% [95% CI 67.74–81.41]）、PPV（88.18% [95% CI 83.40–92.96]）和NPV（83.09% [95% CI 77.52–88.63]）区分Core1+和Core1?患者。根据该截断值，血浆p-tau181水平被二分为阳性（p-tau181≥2.25 pg/mL）和阴性（p-tau181<2.25 pg/mL）。

3.4 Prediction of Conversion to AD Dementia Using Dichotomized Plasma p-tau181

在8.85±6.33年（范围3.00–25.79年）的随访时间内，13名患者（1名SCD和12名MCI）转化为AD痴呆，而76名患者（41名SCD和35名MCI）保持稳定。转化者的血浆p-tau181水平显著高于非转化者（3.63±1.28 vs. 2.25±2.10, p<0.001）。为了确定哪些因素可能影响转化为AD痴呆的风险，我们进行了逻辑回归分析，将血浆p-tau181水平、发病年龄和APOE基因型作为协变量。回归模型具有统计显著性（χ² 19.52, p<0.001）。该模型解释了39.70%（Nagelkerke R²）的方差，并正确分类了84.5%的病例。在协变量中，血浆p-tau181水平（OR=2.20, p=0.040）和APOE ε4基因型（OR=5.31, p=0.032）是转化为AD痴呆的显著预测因子。

根据定义的截断值，患者被分类为血浆p-tau181阳性或阴性。与p-tau181阴性患者相比，血浆p-tau181阳性患者中转化为AD痴呆的比例更高（92.3% vs. 7.7%, χ² 9.02, p=0.002）。对数秩检验证实了两组之间生存分布的显著差异（χ² 8.94, p=0.003），支持了Kaplan–Meier曲线中看到的视觉分离，p-tau181阳性组随时间显示出更快的转化率。然后进行Cox比例风险回归以评估血浆p-tau181状态与转化为AD痴呆风险之间的关联。血浆p-tau181阳性患者显示与p-tau181阴性患者相比，转化风险显著增加（HR=11.65, 95% CI 1.51–89.73, p=0.018）。模型区分度良好，一致性指数为0.718。

3.5 Longitudinal Change in Cognitive Performance According to Dichotomized Plasma p-tau181

我们使用线性混合效应模型检查了神经心理学测试分数随诊断组（SCD和MCI）和血浆p-tau181状态（阳性或阴性）的纵向变化。

关于15 Rey言语学习测试（15 RVLT）延迟回忆分数，发现了时间与血浆p-tau181状态之间的显著交互作用（β=?4.61, p=0.041），表明随时间性能变化取决于血浆p-tau181状态。事后比较显示，在SCD p-tau181阳性患者中，分数从T0到T1显著下降（估计差异=1.98, p=0.012），而在其他亚组中未观察到随时间的显著变化。

关于Rey-Osterrieth复杂图形回忆（RCF-r）分数，模型揭示了诊断的显著主效应（β=?5.39, p=0.007），表明MCI的表现低于SCD。还观察到时间与血浆p-tau181状态之间的交互作用（β=?9.36, p=0.010），以及时间、诊断和血浆p-tau181状态之间的显著三向交互作用（β=4.95, p=0.031）。事后比较显示，在SCD p-tau181阳性中，从T0到T1性能显著下降（估计差异=3.30, p=0.009）。

我们还检测到时间、临床诊断和p-tau181状态之间的三向交互作用趋势（β=?2.11, p=0.058）在命名分数中，表明随时间的潜在差异变化取决于诊断和p-tau181状态。实际上，事后成对比较证实了在MCI p-tau181阳性中，从基线到随访命名分数显著下降（估计差异=1.97, p<0.001）。在其他亚组中未观察到随时间的显著变化。

关于Stroop测试（ST）的错误数量，模型揭示了时间与临床诊断之间的显著交互作用（β=?2.02, p=0.009），表明Stroop错误随时间的轨迹因诊断组而异。事后比较证明，只有MCI p-tau181阴性表现出Stroop错误的显著减少（估计差异=2.14, p<0.001）。

关于TMT-A执行时间的纵向变化，尽管没有主效应或交互项达到统计显著性，但事后比较显示在SCD p-tau181阴性中TMT-A执行时间显著增加（估计差异=?9.58, p=0.039）。

最后，发现了临床诊断对类别流畅性分数的显著主效应（β=?6.80, p=0.040），MCI的类别流畅性分数低于SCD。未检测到时间或血浆p-tau181状态的显著主效应，也没有任何交互效应。然而，事后比较显示，在SCD p-tau181阴性组中，类别流畅性分数从T0到T1显著增加（估计差异=?3.44, p=0.043）。

4 Discussion

阿尔茨海默协会工作组的修订标准支持使用血浆p-tau异构体诊断AD，从而建议从更具侵入性和昂贵的检测方法转向更易获得的工具。随着最近DMTs的批准，研究正聚焦于血浆p-tau物种在临床实践中的应用，评估其在真实世界人群AD前驱期和临床前期的诊断和预后性能。

在此背景下，我们的研究证实血浆p-tau181是AD诊断的可靠生物标志物，从认知下降的最早阶段开始，并且是SCD和MCI患者随时间转化为AD痴呆和认知性能恶化的良好预测因子。

首先，我们的结果显示，患有AD的SCD和MCI患者的血浆p-tau181水平高于未患AD的患者，这与显示Aβ阳性患者p-tau181水平高于Aβ阴性患者的其他研究一致。正如预期，在AD痴呆中发现最高水平，与先前显示血浆p-tau181水平在Aβ阳性患者中随时间增加并在痴呆阶段达到峰值的研究一致；此外，未观察到AD痴呆和MCI Core1+患者之间的显著差异，突出了该生物标志物的动态性质及其在疾病过程中的早期平台期。

考虑到AD标准的最近修订，我们评估了血浆p-tau181在识别AD病理方面的诊断准确性，如Core1生物标志物所定义。ROC曲线分析显示，血浆p-tau181在区分AD患者与非AD患者方面具有良好的准确性，AUC为0.88。该性能与我们队列中先前检测A+T+患者（根据2018 ATN系统分类）的发现相当，也与专注于检测Aβ阳性个体的其他研究结果相当。此外，我们定义了一个2.25 pg/mL的截断值，该值以良好的准确性、特异性和出色的敏感性区分AD患者与非AD患者。该截断值略低于我们队列中先前根据ATN系统检测AD建立的截断值。这种差异可能源于修订标准，该标准允许即使检测本身特异性测量Aβ（A）或tau（T1）病理生理学，只要至少一种阳性Core1生物标志物即可定义AD，因此限制较少。

有趣的是，基线血浆p-tau181水平预测了MCI和SCD患者向AD痴呆的转化。具体来说，p-tau181浓度异常个体发展AD痴呆的风险显著增加，风险比为11.65。这些发现与先前研究一致；例如，Janelidze等人证明，使用特定截断值定义的病理p-tau181水平与类似升高的AD痴呆风险相关，报告风险比为10.90。类似地，Tropea等人显示，p-tau181水平高于定义截断值的MCI呈现更高的AD痴呆发展风险，并且随时间功能下降更快。这些结果具有实际影响：实际上，预测纵向进展为AD痴呆是MCI和SCD临床管理中的关键挑战。血浆p-tau181，如AD的CSF生物标志物，可能作为尚未发展痴呆个体AD痴呆进展的高度准确预测因子。

最后，我们对神经心理学分数纵向变化的评估显示，基线血浆p-tau181水平可预测特定领域的认知恶化。值得注意的是，SCD p-tau181阳性患者在长期记忆相关任务中表现出显著恶化，如15 Rey言语学习测试延迟回忆和Rey-Osterrieth复杂图形回忆表现减少所强调。相反，SCD p-tau181阴性患者在Trail Making Test A部分表现出执行时间延长，而MCI p-tau181阴性患者在Stroop测试错误数量上显示减少。这些发现与证明基线p-tau181水平可预测多个领域认知下降的先前研究一致。我们研究的新贡献是 specifically在SCD中识别认知恶化。Mengel等人显示，基线p-tau181水平预测Aβ阳性SCD患者随时间PACC5分数的下降。我们的工作强调p-tau181可以预测记忆功能的进行性下降——遗忘性AD中最先受影响的领域——在SCD人群中。因此，这种预测关系可能强烈指示潜在AD病理。相反，在p-tau181阴性SCD和MCI患者中观察到的执行功能测试变化可能反映了非AD疾病的典型不同潜在病因，这些疾病倾向于影响其他认知领域。

我们的研究有局限性。肾功能仅以二分法评估（存在或不存在肾衰竭），而不是作为连续变量如肌酐水平，未来研究应考虑更准确评估肾功能障碍对血浆生物标志物的影响。此外，缺乏认知未受损对照和小样本量可能限制普遍性。最后，缺乏纵向血浆p-tau181测量，这可能提供随时间变化的测试-重测可靠性和潜在预后价值。尽管有这些限制，该研究强调了血浆p-tau181的诊断和预后价值，聚焦于MCI和SCD——认知下降的早期阶段，对于识别有AD痴呆风险的个体至关重要。此外，该研究也是首批在明确定义的SCD队列中评估血浆p-tau181在检测认知性能恶化中作用的研究之一。

总之，我们的工作证实血浆p-tau181不仅是AD病理的良好诊断标志物，而且作为AD痴呆转化和自AD最早阶段认知性能恶化的预测因子发挥作用。这一发现强调了预后生物标志物在区分有较高风险发展AD痴呆患者方面的重要性，使临床医生能够在治疗可能最有效的阶段进行干预，并帮助研究人员选择旨在延迟或预防疾病进展的临床试验的合适候选人。