认知未受损老年人血浆p-tau181、p-tau217、t-tau与Aβ42/Aβ40同多导睡眠图睡眠宏观结构及微结构指标的关联

《Annals of Clinical and Translational Neurology》：Associations Between Biomarkers of Alzheimer's Disease and Sleep in Cognitively Unimpaired Older Adults

　　

目的：睡眠障碍被认为与阿尔茨海默病（AD）发病风险相关，但认知未受损个体中连接血浆AD生物标志物与睡眠的证据仍有限。该研究考察老年人晚间、晨间及过夜血浆AD生物标志物变化与睡眠宏观和微结构指标及主观睡眠质量的关联。方法：40名年龄55～75岁（20名女性）、无睡眠或精神障碍的认知未受损成人接受过夜多导睡眠图（PSG）监测。于晚间和晨间评估血浆AD生物标志物p-tau181、p-tau217、t-tau、Aβ₄₂、Aβ₄₀及Aβ₄₂/Aβ₄₀，并采用相关性分析将其与睡眠宏观和微结构指标（睡眠纺锤波、脑电图（EEG）频谱功率）及主观睡眠测量进行关联分析。结果：较高的晚间t-tau和p-tau181与N3睡眠减少相关，而较高的晨间t-tau及t-tau过夜增加幅度较大与夜间觉醒时间延长相关。淀粉样蛋白-β（Aβ）指标与睡眠微结构表现出最一致的关联。较高的Aβ₄₂和Aβ₄₀浓度与睡眠纺锤波持续时间缩短和密度降低相关，尤其在额区。较高的晚间和晨间Aβ浓度还与alpha、beta及纺锤波频率EEG功率降低相关，主要见于非快速眼动（NREM）睡眠。tau与EEG频谱功率的关联较不一致。解释：在认知未受损老年人中，血浆AD生物标志物与PSG睡眠特征相关，尤其是Aβ标志物与睡眠微结构相关。这些探索性相关性发现提示，睡眠纺锤波和频谱功率可能反映早期AD相关生物学过程，但需在更大队列中重复验证。

论文主体解读：睡眠障碍与AD之间存在双向关系，但认知未受损人群中血浆AD生物标志物与客观睡眠宏观、微结构及主观睡眠质量的关联证据有限。既往研究多依赖自报或活动记录，PSG研究提示AD患者总睡眠时间、睡眠效率、慢波睡眠（SWS）和快速眼动（REM）睡眠减少，睡眠潜伏期、入睡后觉醒（WASO）、REM潜伏期和觉醒次数增加，睡眠纺锤波和EEG频谱成分也可能作为AD诊断标志物。荟萃分析显示睡眠问题与AD、认知损害及临床前AD风险升高相关；实验研究提示睡眠 disturbance 和觉醒增加可提高Aβ产生、降低清除并促进聚集，Aβ积累又扰乱睡眠；急性睡眠剥夺可升高人CSF tau，慢性睡眠剥夺加速tau在神经网络中扩散，并与NREM慢波活动（SWA）降低相关。针对30项人体研究的系统综述和荟萃分析发现，睡眠质量差与PET成像Aβ负担较高显著相关，但与tau无关；睡眠质量与多数血浆标志物无关，仅与Aβ₄₂有小的显著相关。因此，该研究旨在考察晚间和晨间血浆AD标志物水平与主观及客观睡眠指标的关系，以及睡眠参数与AD标志物过夜变化的关系。

研究人员开展了一项基于随机双盲、假刺激对照交叉研究的分析，样本为55～75岁认知未受损成人，无睡眠、躯体或精神疾病，经过医学筛查；此处仅分析非暴露睡眠数据。共40名成人（20名女性，20名男性），9名有既往疾病且经稳定治疗控制。研究得出，血浆AD标志物与PSG睡眠特征相关，Aβ标志物与睡眠微结构关联最一致；tau相关关联较少，主要涉及N3睡眠减少和夜间觉醒或睡眠不稳定。该研究意义在于提示客观睡眠微结构，尤其睡眠纺锤波和频谱功率，可能反映临床损害前早期AD相关生物学过程，但属于探索性相关性发现，需更大队列重复。

关键技术方法（不超过250字）：数据来自一项随机双盲、假刺激对照交叉研究，受试者55～75岁、认知未受损、无睡眠或精神障碍，经过医学筛查；此处仅纳入非暴露睡眠数据。采用过夜PSG记录8小时睡眠机会，分析25项睡眠宏观结构参数；睡眠纺锤波按额区慢纺锤波（11～13 Hz）和顶区快纺锤波（13～16 Hz）分析持续时间、波幅、频率和密度；按国际药物脑电图学会（IPEG）指南计算0.5～19.75 Hz EEG功率谱，分delta、theta、alpha、beta1、beta2及纺锤波频段，并按睡眠阶段和NREM合并分析；采用标准化问卷评估主观睡眠。晚间睡前和晨起采血，以单分子阵列（SIMOA）技术检测p-tau181、p-tau217、t-tau、Aβ₄₀、Aβ₄₂及Aβ₄₂/Aβ₄₀；采用Pearson相关分析，探索性分析未校正多重比较，对显著相关行多重线性回归，校正年龄、性别和身体质量指数（BMI），晨间及过夜变化模型另校正晚间水平。

研究结果：样本特征：样本为40名成人（20名女性、20名男性），年龄55～75岁；9名有既往疾病且稳定治疗控制；筛查问卷总分均处于非临床范围。主观睡眠质量：感知觉醒时间延长与晨间t-tau较高及t-tau过夜增加较大相关；Aβ₄₂过夜增加和晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀比较高与较少感知夜间觉醒相关，校正后仍显著；晚间和晨间Aβ₄₂较高及晨间Aβ₄₀较高与感知入睡潜伏期延长相关，但校正混杂后不显著；总体觉醒时间与Aβ标志物的显著关联多于tau。宏观结构—睡眠结构：晚间t-tau和p-tau181较高与N3睡眠减少相关；t-tau关联校正后仍显著，p-tau181不显著；性别为N3睡眠显著预测因素。晨间t-tau与N3睡眠相关，但校正后N3睡眠不是晨间t-tau显著预测因素。晨间Aβ₄₀较高与N2睡眠百分比较低相关，校正后仅晚间Aβ₄₀显著预测晨间Aβ₄₀。阶段转换次数与晚间和晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀比相关：比值越低，阶段转换次数越高；校正后晚间比值无独立效应，晨间比值受晚间比值显著影响，阶段转换未达显著。阶段转换次数也与晨间t-tau相关：t-tau越低，阶段转换越多；校正后阶段转换仍是晨间t-tau独立显著预测因素。Aβ₄₂过夜增加者阶段转换更多；t-tau过夜变化与阶段转换的关联校正后仍显著，其他标志物约p<0.1。觉醒次数与标志物无关，仅Aβ₄₀过夜变化与绝对觉醒次数正相关，校正后p=0.0514。客观觉醒参数显示，晨间t-tau及其过夜变化、p-tau217过夜变化与更多觉醒相关，校正后均显著；晨间t-tau和p-tau217过夜变化模型中晚间对应标志物也显著预测。微观结构—睡眠纺锤波：纺锤波波幅和频率与AD标志物仅孤立关联，主要涉及Aβ。晚间Aβ₄₂较高与N2和NREM期F4纺锤波波幅较低相关，校正后仍显著；性别显著，女性波幅更大；N3期F4纺锤波波幅与晨间Aβ₄₂同样负相关，校正后仍显著；过夜变化与波幅和频率无显著相关。顶区纺锤波频率部分与Aβ₄₂正相关：晨间Aβ₄₂与N2期P4、NREM期P3/P4及晚间Aβ₄₂相关；校正后晨间Aβ₄₂对顶区频率影响仍显著，晚间Aβ₄₂校正后p<0.07；晚间Aβ₄₂/Aβ₄₀比较高与N2和NREM期P4及NREM期P3纺锤波频率较高相关，校正后显著。额区纺锤波持续时间和密度与Aβ₄₂和Aβ₄₀浓度在所有N2、N3和NREM阶段一致负相关：浓度越高，额区纺锤波持续时间越短、密度越低；多数校正后仍显著，N3少数例外p=0.05～0.010；晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀与长度和密度相关由晚间值显著效应所致；额区纺锤波参数未显著影响晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀。顶区纺锤波结果不一致：N2期晚间Aβ₄₀与顶区纺锤波持续时间和密度负相关，NREM期P3持续时间与晚间Aβ₄₀负相关；校正年龄、性别和BMI后不显著。孤立发现为晨间t-tau与N3期P4纺锤波密度显著相关，校正后仍显著，晚间水平也显著预测。过夜变化与纺锤波持续和密度关联仅见于tau标志物：额区p-tau181变化越大，N3和NREM期F3纺锤波更长、更多，F4 N3持续时间更长；t-tau过夜变化越明显，N3期P4纺锤波更长；校正后均不显著。微观结构—EEG功率谱：tau与EEG功率谱显著相关仅零星出现，例外为晚间p-tau181（较弱p-tau217）与REM期额区theta功率负相关，校正后性别显著而tau不显著。Aβ₄₀和Aβ₄₂晚间和晨间浓度与alpha、beta及纺锤波频段EEG功率显著负相关，主要见于额区，也见于部分中央和顶区电极；晚间Aβ浓度该模式除REM外见于所有睡眠阶段和整夜，晨间Aβ主要在N3期；N2和NREM期纺锤波频段功率（主要额区）与晨间Aβ₄₂相关。校正后约50%模型Aβ仍显著，另50%显著性增至通常p<0.01；N1期晚间Aβ₄₀与alpha和纺锤波频段仍是显著预测因素；N3和NREM期Aβ₄₂与性别共同显著，Aβ₄₀不如Aβ₄₂重要；晨间Aβ与EEG功率相关主要由晚间对应标志物水平所致，少数例外。晚间Aβ₄₂/Aβ₄₀比几乎无关联，仅N1和R期枕区O2 theta功率两个孤立相关，校正后比值仍显著。晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀比与N1、R、NREM及整夜theta功率显著相关：比值越高（相对Aβ₄₂较高）theta功率越低；校正后多数仅晚间比值显著。过夜变化方面，N2期beta和纺锤波频段功率较高与Aβ₄₂/Aβ₄₀比过夜增加较大相关；N3期Aβ₄₂过夜变化与除beta2外所有频段功率正相关，主要见于枕区。

讨论部分总结：该研究首次直接评估晚间血浆AD标志物对后续睡眠的影响、睡眠与晨间血浆AD标志物的关联，以及AD标志物过夜变化与金标准PSG睡眠的关系。主观入睡潜伏期随Aβ₄₂和Aβ₄₀升高而延长，但PSG睡眠潜伏期无此关系；主观觉醒时间与客观觉醒一致，晨间t-tau较高与更多主观和客观觉醒相关；p-tau过夜变化与主观和客观觉醒时间负相关。晚间t-tau和p-tau181较高与N3睡眠减少相关，提示tau升高与慢波睡眠较差相关。阶段转换增加与较低晚间和晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀比相关；过夜变化显示tau下降更多与较少阶段转换相关，Aβ₄₂和Aβ₄₀增加与更多紊乱和觉醒相关，但单夜设计不能推断时间或因果方向。纺锤波特征尤其持续时间和密度与AD标志物相关，Aβ较tau更强更一致，并随睡眠阶段和采样时间变化；这与既往研究一致，提示纺锤波特征作为潜在无创标志物。Weng et al. (2020)综述12项研究，发现AD及相关状态中纺锤波密度、波幅、持续时间、频率及与慢振荡耦合异常，密度较频率敏感，快纺锤波较慢纺锤波敏感；Liu et al. (2020)报告AD和轻度认知损害（MCI）中纺锤波密度、波幅和持续时间降低，呈对照>MCI>AD梯度；Gorgoni et al. (2016)观察到MCI和AD顶区快纺锤波密度降低并与认知损害相关，提示纺锤波变化可能是AD相关神经退行性变早期标志，但总体证据有限。既往认知未受损老年人研究显示N2期纺锤波密度降低与CSF t-tau、p-tau和Aβ₄₂负担较高相关，纺锤波持续时间与t-tau负相关。该研究中N2、N3和NREM纺锤波持续时间和密度与晚间和晨间Aβ₄₂负相关；p-tau181过夜变化较大与额区N3和NREM纺锤波持续时间和密度增加相关；t-tau仅N3期P4过夜变化和晨间水平与纺锤波持续时间增加相关。tau与EEG功率关联不一致，唯一显著为晚间p-tau181与REM期额区theta功率负相关；Aβ与alpha、beta和纺锤波频段功率更一致负相关，主要见于额区。Rosenblum et al.在60名健康人中研究睡眠EEG功率与AD标志物，发现晚间血浆Aβ₄₂和Aβ₄₀较高与慢波睡眠及0.3～4 Hz和30～48 Hz功率正相关，慢振荡功率预测未来Aβ₄₀较高；该研究结果更有限，delta频段（2～4 Hz）仅N3期O2与Aβ₄₂过夜变化局部相关；差异可能反映方法和样本特征：Rosenblum et al.整夜每20分钟采血（23:00～07:00）并分析滞后关联，该研究仅睡前和晨起采血；其参与者更年轻且年龄范围更广（20～68岁 vs. 55～75岁）。讨论指出，夜间睡眠尤其慢波睡眠是脑内高效清除期，通过glymphatic系统清除Aβ和tau；睡眠剥夺损害清除，导致Aβ和tau升高，可加速神经退行性变。但解释血浆过夜变化需考虑方法学限制：晚间至晨间外周浓度差异是中枢外排、外周产生、肝肾消除及体位和hydration相关血浆容量变化的净结果；直立到仰卧体位转变改变血浆蛋白浓度，效应随分子大小增加；血浆AD标志物有昼夜节律，24小时方案中Aβ₄₀、Aβ₄₂和p-tau217日内变异分别达14.0%、15.3%和15.8%，Aβ在夜间睡眠达峰、醒后最低；临床队列报告较小但一致的晚间至晨间差异Aβ₄₂ 4.8%、Aβ₄₀ 4.2%；因此晨间Aβ绝对浓度下降至少部分为预期生理模式而非夜间脑清除指数；Aβ₄₂/Aβ₄₀比更稳定（日内变异4.6%，无显著早晚差异），因两肽平行变化抵消非特异浓度变化；比值较不易受容量效应影响，但仍对差异消除动力学和基质效应敏感，本身不意味着观察到变化与脑内变化相关；该研究无配对CSF、淀粉样蛋白或tau PET，也无glymphatic和脑膜淋巴功能直接生理测量，因此睡眠参数与过夜标志物变化关联应视为相关性和假设生成，而非中枢清除改变证据。清除可能效应也见于晨间t-tau：与前夜N3睡眠量和百分比负相关，觉醒增加与晨间t-tau较高相关；与近期发现不同，所有阶段EEG delta功率与AD标志物无关；theta增加和beta降低与glymphatic功能相关；该研究中整夜theta功率增加与晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀比较低相关，符合其他研究将类似发现解释为睡眠glymphatic清除结果；beta功率增加与晨间Aβ₄₀和Aβ₄₂较低相关仅在N3期显著，其他阶段无影响。睡眠破坏可能增加Aβ积累，淀粉样沉积又损害睡眠，形成前馈循环；睡眠和AD病理双向作用：睡眠破坏增加Aβ和tau动态，这些蛋白积累损害慢波睡眠并可能减少glymphatic清除，形成自我强化循环。该研究中以阶段转换次数和百分比表示的睡眠破坏与晨间t-tau水平、t-tau过夜变化及晨间Aβ₄₂/Aβ₄₀比负相关；原文提出，在该健康且睡眠良好样本中阶段转换次数可能不足以损害睡眠，该假设得到类似观察支持：MCI症状患者中SWS觉醒导致更高血浆Aβ₄₂，而健康个体无此现象。Dagum et al.研究33名认知健康老年人（排除5名后n=38，平均年龄±标准差59.8±4.5岁）在正常过夜睡眠和急性睡眠剥夺两种条件下，分析晚间和晨间血浆Aβ₄₀、Aβ₄₂、tau（np-tau181、np-tau217、p-tau181），用同时测EEG和脑实质液体流动阻力的设备记录glymphatic活动生理标志；正常睡眠时晨间血浆Aβ和tau高于睡眠剥夺后；NREM期EEG delta功率较高与血浆Aβ和tau过夜增加较大相关；作者解释这些增加反映有效脑清除而非病理过程；这些效应可能部分转移至该研究，N3期睡眠功率与枕区Aβ（theta功率）和Aβ₄₂（所有功率谱）过夜变化相关。

研究结论翻译：在认知未受损老年人中，血浆AD生物标志物与PSG睡眠指标相关，最一致的关系为Aβ标志物与睡眠微结构，尤其睡眠纺锤波持续时间、纺锤波密度及alpha、beta和纺锤波频段EEG频谱功率。tau相关关联较少，主要涉及N3睡眠减少和夜间觉醒或睡眠不稳定指标。这些发现支持客观睡眠微结构可能反映临床损害前早期AD相关生物学过程的假设。该研究关键优势为在两个标准化时间点采血，即晚间PSG前和睡眠后晨起；但过夜AD生物标志物变化应谨慎解释，可能反映血浆容量或肽浓度非特异变化而非真实淀粉样动态，所有其他血浆标志物绝对过夜变化亦然。鉴于样本量小、横断面相关设计和大量探索性分析，应谨慎解释；校正年龄、性别和BMI后关联持续存在，提示其不由这些潜在混杂因素轻易解释。睡眠纺锤波指标可能反映早期AD相关生物学过程，与既往将纺锤波特征及纺锤波-慢波耦合与CSF AD标志物和脑淀粉样负担联系的研究一致；但该发现应视为假设生成，需在更大队列纵向研究中采用多模态AD生物标志物评估并重复睡眠和认知测试加以验证。