高心血管风险老年人中高密度脂蛋白功能、胆固醇相关生物标志物与痴呆发病风险的病例-队列研究

《International Journal of Molecular Sciences》：HDL Functionality, Cholesterol-Related Biomarkers and Incidence of Dementia: A Case–Cohort Study in Older Adults at High Cardiovascular Risk

　　

摘要专业翻译 脂质谱（包括定性和功能性高密度脂蛋白（HDL）特征）及胆固醇相关生物标志物与痴呆和阿尔茨海默病（AD）发病之间的关联仍不明确。在这方面，高心血管风险老年人发生痴呆的风险尤其高。本研究旨在评估这些生物标志物是否与高心血管（CV）风险老年人的痴呆和AD发病率相关。在一项病例-队列研究中，研究人员选取了106例新发痴呆病例（其中82例为AD）和一个包含201例非病例的随机子队列。研究人员量化了（基线和一年时）脂质谱；人神经元模型中HDL介导的胆固醇外流能力；脑内皮细胞模型中HDL介导的抗炎保护作用；24S-羟胆固醇（24S-HC）和载脂蛋白E（ApoE）。研究采用多变量调整Cox模型进行分析。HDL胆固醇（HDL-C）与痴呆和AD发病率呈负相关，而甘油三酯与二者呈正相关。较高的HDL介导胆固醇外流能力与痴呆（HR 0.64，95%置信区间（CI）0.45–0.91）和AD（HR 0.52，0.35–0.76）发病率降低相关。更强的HDL介导内皮保护作用与较低的痴呆和AD发病率相关（HR分别为0.68，95% CI 0.47–0.99和HR 0.61，95% CI 0.41–0.91）。一年内24S-HC水平的升高与任意痴呆（HR 2.38，1.33–4.27）和AD（HR 2.24，1.11–4.53）发病率升高相关。在使用人脑细胞的临床前模型中，离体评估的增强HDL功能特性，以及较低的24S-HC水平，与痴呆和AD发病率降低呈负相关，凸显了这些因素作为高CV风险老年人有前景的预后靶点的价值。

论文解读

一、研究背景与目的

随着预期寿命延长，心血管疾病（CVD）和痴呆等慢性年龄相关退行性疾病的患病率不断上升。痴呆和阿尔茨海默病（AD）患者常伴有血脂异常、高血压、2型糖尿病和肥胖等心血管合并症，这些因素可能加速认知衰退。已有心血管疾病或存在心血管危险因素的个体，其痴呆和AD发病风险也相应增加。因此，高心血管风险老年人是痴呆的高危人群。

在血脂异常方面，队列研究的荟萃分析显示总胆固醇与较高的痴呆和AD发病率相关，尤其在中老年期测量时更为显著。然而，低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）与痴呆的关联未被观察到。前瞻性队列研究的荟萃分析报告了循环甘油三酯与痴呆或AD风险之间的正相关。高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）与痴呆的关联在荟萃分析中尚不明确，部分中老年期测量HDL-C的前瞻性研究发现其与未来发病呈负相关，而其他研究则发现正相关。

HDL由蛋白质、脂质和酶组成，作用于包括血脑屏障（BBB）在内的内皮组织，是BBB稳态的多方面调节因子。HDL可稳定紧密连接、减少血管渗漏、限制促炎分子进入，降低脑内皮炎症反应，提供抗氧化保护，并通过ABCA1和ABCG1促进胆固醇外流、清除毒性脂质、维持膜流动性并支持BBB转运和受体功能。人脑脊液中已鉴定出多种HDL样颗粒，提示其部分生物学功能可在中枢神经系统中发挥。值得注意的是，功能保持的HDL颗粒与较低的CVD发病率相关，且这一作用独立于HDL-C浓度。因此，最优的HDL功能特性可能也与较低的痴呆和AD发病率相关。

载脂蛋白E（ApoE）是HDL中的载脂蛋白之一，其与痴呆和AD风险的关系已被广泛研究，尤其是APOE基因ε4等位基因携带者AD风险更高。AD患者脑脊液中ApoE水平较健康对照低。循环ApoE水平与多种心血管危险因素相关，孟德尔随机化研究显示基因决定的较高ApoE水平与较低的冠脉和脑血管疾病风险相关。然而，循环ApoE浓度与痴呆和AD发病率的关联尚未得到充分研究。此外，胆固醇对中枢神经系统至关重要，人体约25%的胆固醇位于大脑。痴呆和AD中的神经元变性导致脑内胆固醇积累，后者主要以24S-羟胆固醇（24S-HC）形式从中枢神经系统输出至循环。循环24S-HC升高已被证明与AD患病率相关，并已被提议作为AD的早期诊断标志物。

本研究旨在评估特定HDL功能特性（HDL从神经元样细胞清除过量胆固醇的能力及保护微血管脑细胞的能力）和其他胆固醇相关生物标志物（循环ApoE和24S-HC水平）是否与高心血管风险老年人的痴呆和AD发病率相关。

二、研究设计与方法概述

本研究采用嵌套于Prevención con Dieta Mediterránea（PREDIMED）试验中的病例-队列设计。PREDIMED是一项在西班牙开展的多中心随机对照饮食干预试验，旨在评估传统地中海饮食对CVD一级预防的效果。研究对象为基线时无临床CVD和痴呆但具有高CVD风险特征的老年人：男性55–80岁或女性60–80岁，患有2型糖尿病或满足以下至少三项标准：当前吸烟、超重/肥胖、高血压、LDL-C升高、HDL-C降低或早发CVD家族史。

研究人员从PREDIMED人群中选取了106例具有可用生物样本的新发痴呆病例（其中82例为AD）和一个包含209例参与者的随机子队列（其中8例与病例重叠，最终非病例为201例）。272例个体具有一年随访样本（71例痴呆病例[其中52例AD]和201例非病例）。

关键方法包括：HDL胆固醇外流能力测定采用SH-SY5Y神经元样细胞模型，以BODIPY荧光标记胆固醇检测HDL介导的胆固醇外流；HDL内皮保护能力测定采用HBEC-5i人脑微血管内皮细胞模型，通过肿瘤坏死因子-α刺激后检测可溶性血管细胞黏附分子-1（sVCAM-1）释放量来评估；ApoE水平采用浊度法商用试剂盒在ABX Pentra-400自动分析仪上定量；24S-HC浓度采用酶联免疫吸附测定（ELISA）定量。统计分析采用Lin-Ying修正的Cox比例风险回归模型（适用于病例-队列设计），结果以每个标准差（SD）增量对应的风险比（HR）表示，构建了未调整模型、模型2（调整年龄、性别、招募地点、PREDIMED干预组、教育水平、吸烟状态、体重指数、APOE-ε4基因型、高血压、糖尿病、高胆固醇血症和高甘油三酯血症）和模型3（进一步调整HDL-C、LDL-C、降胆固醇药物、甘油三酯和降甘油三酯药物）。

三、研究结果

研究人群特征：与对照组相比，痴呆病例倾向于年龄更大、糖尿病患病率更高、高胆固醇血症和吸烟史比例更低。AD病例呈现相同模式且女性比例更高。24.4%的参与者为APOE4基因型阳性（非病例中16.9%，病例中38.7%，p < 0.001）；在AD病例-队列中，25.1%为APOE4阳性（非病例中16.9%，病例中45.1%，p < 0.001）。

脂质谱与痴呆发病率：循环甘油三酯与痴呆发病率呈正相关，HDL-C水平与痴呆发病率呈负相关。限制于AD病例时观察到相似模式。评估一年变化时，HDL-C水平升高与痴呆风险的关联更为清晰，而甘油三酯变化的关联精度较低。

HDL功能性和胆固醇相关生物标志物与痴呆发病率：人神经元中HDL胆固醇外流能力每增加一个标准差，与痴呆发病率降低36%相关（HR_{Model 3} 0.64，95% CI 0.45–0.91）；单独考察AD时关联更强（HR_{Model 3} 0.52，95% CI 0.35–0.76）。HDL保护脑微血管内皮细胞免受炎症损伤的能力（以sVCAM-1释放量衡量）每增加一个标准差，与痴呆和AD发病率分别降低32%和39%相关（HR_{Model 3}分别为0.68，95% CI 0.47–0.99和0.61，95% CI 0.41–0.91）。基线ApoE和24S-HC水平与痴呆和AD发病率的关联接近零。然而，一年内24S-HC差异增大与任意痴呆（HR_{Model 3} 2.38，95% CI 1.33–4.27）和AD（HR_{Model 3} 2.24，95% CI 1.11–4.53）发病率升高相关。在APOE ε4阳性携带者中，观察到HDL介导的保护作用与可溶性VCAM-1释放呈负相关，而总胆固醇呈正相关。

四、讨论与结论

研究人员发现，独立于传统心血管危险因素和血脂异常指标（HDL-C、LDL-C、甘油三酯血浓度及降胆固醇和降甘油三酯药物的使用），HDL从神经元清除过量胆固醇的能力及其保护脑微血管内皮细胞免受炎症损伤的能力与痴呆和AD发病率呈负相关。相反，24S-HC水平升高与不利风险相关。这些关联在限制于AD发病率分析时更为显著。

HDL-C与痴呆的负相关及血浆甘油三酯的正相关与既往部分研究一致，提示这些脂质谱成分在痴呆风险中的关键作用。然而，HDL功能独立于总HDL-C水平，可能比HDL的胆固醇负荷更具信息价值。这是首个证明HDL功能特性（通过两种细胞通路评估）与较低的痴呆风险（尤其是AD）相关的研究。HDL可穿过BBB，结合淀粉样β肽和过量胆固醇，促进其通过BBB清除并转运至肝脏。增强的HDL介导内皮保护能力可能与BBB破坏可能性降低相关，而BBB破坏被认为是认知障碍、痴呆和AD的早期指标。

24S-HC是清除过量脑胆固醇的主要途径，几乎完全由神经元中的胆固醇24S-羟化酶产生并自由穿过BBB。脑（以及血浆）中24S-HC水平升高与淀粉样β肽生成增加和神经退行性加速相关。临床上，循环24S-HC在AD前驱期和早期趋于升高，随后随神经元质量减少而下降。一年内24S-HC变化与痴呆风险增加相关，但研究人员不能排除反向因果的可能性，即早期临床前神经退行性变可能导致24S-HC水平升高而非24S-HC升高导致痴呆发病。

血清ApoE水平与痴呆的关系复杂，取决于循环ApoE浓度和APOE基因型。AD患者血清ApoE水平通常低于认知健康对照。APOE ε4等位基因携带者循环ApoE浓度通常低于ε3或ε2携带者。ApoE水平降低可能损害β-淀粉样蛋白（Aβ）的清除，促进脑内淀粉样斑块积累。然而，循环ApoE浓度不一定反映中枢神经系统内的ApoE水平，因为BBB在很大程度上限制了ApoE在外周循环和大脑之间的交换。

本研究的主要优势在于评估了高心血管风险老年人队列中胆固醇相关生物标志物与全因痴呆和AD痴呆发病率的关系，并对潜在混杂因素进行了严格调整。局限性包括：痴呆可能有长达二三十年的临床前阶段，本研究在轨迹中点收集数据可能限制早期预测因子的检测能力；仅评估基线和一年变化，无法考察长期生物标志物轨迹；PREDIMED数据作为前瞻性队列分析，尽管调整了干预组，但作为观察性研究不能排除残余混杂；HDL功能测定为离体功能测试，可能无法完全反映体内动态；星形胶质细胞是经HDL样颗粒进行胆固醇外流的主要细胞类型，神经元细胞中评估HDL介导的胆固醇外流可能无法完全反映脑胆固醇稳态的复杂相互关联机制；研究人群为高心血管风险老年人，结果外推至其他人群可能受限。

结论：HDL功能特性，特别是其从神经元清除过量胆固醇和保护脑微血管内皮细胞的能力，以及较低的循环24S-HC浓度，与高心血管风险老年人痴呆和AD发病率降低相关。鉴于目前缺乏有效的预后生物标志物，本研究结果具有重要的公共卫生意义，尤其是在AD是高收入国家仅次于缺血性心脏病的第二大非传染性死亡原因的背景下。未来研究应探讨饮食和体力活动等可改变的生活方式因素及其他治疗干预如何在整个生命过程中影响这些胆固醇相关生物标志物，并进一步评估HDL功能相关生物标志物在不同人群和更长时间范围内增强痴呆和AD预测的效用。