基于免疫沉淀质谱与神经病理学评估不同血液tau种类在阿尔茨海默病（AD）中的临床价值

《Journal of Neurology》：Leveraging immunoprecipitation mass spectrometry and neuropathology to identify the clinical value of different blood tau species in Alzheimer’s disease

引言：血浆检测方法的进展使多种tau和p-tau表位得以研究，p-tau217已成为阿尔茨海默病（AD）病理最稳健的标志物之一。尽管血浆tau生物标志物具有较强诊断性能，仍需进一步验证以明确其临床效用。目的：研究生前血浆中一组磷酸化和非磷酸化tau种类与尸检确诊AD临床特征之间的关联。方法：来自Boston University Alzheimer’s Disease Research Center（BU ADRC，波士顿大学阿尔茨海默病研究中心）的123名参与者的横断面数据，这些参与者有生前抽血和死后脑捐献。参与者在生前作为其美国国家阿尔茨海默病协调中心统一数据集（NACC UDS）评估的一部分完成神经心理学测验。AD神经病理采用NIA-Reagan标准诊断。末次访视测验与尸检之间的时间间隔为0至12年，平均5.54年。分析使用原始神经心理学测验分数，各测验样本量为65至91。血浆样本采用免疫沉淀质谱（IP-MS）分析磷酸化tau种类（p-tau-181、199、202、205、217、231）和非磷酸化tau肽段（195–209、212–221）。分析两个比值：p-tau217/tau212-221和p-tau205/tau195-209。结果：123名参与者中，55名（44.7%）女性，6名（4.9%）黑人/非裔美国人；抽血时平均（标准差，SD）年龄为78.17（8.55）岁。血浆生物标志物与神经心理学测验结局之间最强的关联见于p-tau217/tau212-221比值（b = ?0.564–0.404，p_low-high = 0.00–0.18），其次为p-tau217（b = ?0.478–0.377，p_low-high = 0.00–0.28），二者均与八项神经心理学指标中的六项显著相关（p < 0.05）。随后为p-tau205/tau195-209比值（b = ?0.513–0.356，p_low-high = 0.00–0.55）、p-tau205（b = ?0.365–0.226，p_low-high = 0.00–0.44），然后为p-tau231（b = ?0.319–0.237，p_low-high = 0.02–0.62）。其他生物标志物的显著关系较少且效应量较弱。p-tau217/tau212-221比值（紧随其后为p-tau217）对神经心理学测验结局的效应量与尸检确诊AD的效应量（b = ?0.564–0.393）最为相似。结论：血浆p-tau217及p-tau比值在预测AD临床结局方面与尸检确诊AD相当。本研究突显了血浆生物标志物用于症状监测的前景和潜在效用。

研究背景与问题：阿尔茨海默病（AD）以β-淀粉样蛋白（Aβ）斑块和含过度磷酸化tau（p-tau）聚集的神经原纤维缠结（NFTs）为特征。美国食品药品监督管理局（FDA）已批准抗淀粉样蛋白治疗，使早期、准确的体内生物标志物对及时诊断和干预更为重要。血浆生物标志物相较脑脊液（CSF）和正电子发射断层扫描（PET）更可及、微创和可扩展。已有研究显示血浆p-tau181、p-tau231、p-tau205和p-tau217等与AD进展或病理相关，其中p-tau217是最稳健的候选标志物之一，FDA已批准血浆p-tau217/Aβ_1–42比值用于检测淀粉样斑块。然而，血浆tau标志物虽有较强诊断性能，其临床效用仍需进一步验证；既往与尸检AD神经病理比较的研究多依赖免疫分析，每个目标表位需单独样本制备和分析，限制表位定量。质谱（MS）可同时定量多种p-tau表位并提高低丰度蛋白检测特异性。近期BU ADRC研究用免疫沉淀质谱（IP-MS）分析p-tau表位与尸检AD神经病理特征的关联，发现p-tau217、p-tau205和p-tau231可区分尸检确诊AD与非AD，但这些tau种类与阿尔茨海默病注册联盟（CERAD）评分和Braak分期（神经原纤维缠结分期）的相关性不同；该研究未考察AD临床关联。因此，需要研究这些血浆标志物与AD临床特征和症状的关系，以验证其筛查、预后和诊断能力。本研究目的为用IP-MS检查一组磷酸化和非磷酸化tau种类与神经心理学测验结局的关联，并将各tau种类的临床效应与AD神经病理金标准比较；假设较高水平各血浆标志物、尤其p-tau217，与更差神经心理学测验结局显著相关。

关键技术方法概述：本研究为横断面设计，样本来自Boston University Alzheimer’s Disease Research Center（BU ADRC，波士顿大学阿尔茨海默病研究中心）123名有生前血浆样本且死亡后脑捐献的参与者；神经心理学测验取自美国国家阿尔茨海默病协调中心统一数据集（NACC UDS）评估。尸检按NIA-Reagan标准诊断AD。血浆tau种类采用IP-MS定量，包括6种p-tau、2种非磷酸化tau肽段及p-tau217/tau212-221与p-tau205/tau195-209两个比值；以线性回归分析其与原始测验分数的关联，控制年龄、性别和载脂蛋白E ε4（APOE ε4）状态，并进行错误发现率（FDR）校正，同时比较尸检确诊AD的标准化效应量。

研究结果：
样本特征（Sample characteristics）：该横断面样本123名参与者，55名（44.7%）女性，6名（4.9%）黑人/非裔美国人；抽血时平均（SD）年龄78.17（8.55）岁。69名（56.1%）为尸检确诊AD。与无AD者相比，AD者更可能携带APOE ε4等位基因且抽血和死亡时全球临床痴呆评定量表（CDR）评分更高（P < 0.01）；高血压、糖尿病、睡眠呼吸暂停等共病及神经病理的存在或严重度组间无显著差异。通过样本特征描述得出上述结论。

认知状态与神经心理学测验表现（Cognitive status and neuropsychological test performance）：样本覆盖认知谱系，82名（67.2%）痴呆、25名（20.5%）轻度认知障碍（MCI）/认知受损但非MCI、15名（12.3%）认知正常。八项测验样本量为65–91；缺失原因包括行为/认知或身体问题妨碍施测或参与者拒绝。10名因APOE ε4缺失/未知被排除。通过样本构成和测验可用性分析得出。

尸检确诊AD状态与神经心理学测验表现（Autopsy-confirmed AD status and neuropsychological test performance）：线性回归控制抽血年龄、性别和APOE ε4状态显示，尸检确诊AD与八项测验中七项显著相关（p < 0.05），连线测验（TMT）Part A除外（p_adj = 0.26）；AD组所有测验表现更差。语言测验最显著：波士顿命名测验（BNT）b = ?0.559、动物流畅性（Animals）b = ?0.564（P_adj < 0.001）；其次学习记忆：逻辑记忆即刻回忆（LM-IA）b = ?0.554、延迟回忆（LM-IIA）b = ?0.535（P_adj < 0.001）；执行功能TMT Part B b = ?0.393（P_adj < 0.001）；注意和精神运动速度韦氏成人智力量表第四版数字广度（WAIS-IV DS）Forward b = ?0.249（P_adj = 0.03）、Backward b = ?0.405（P_adj < 0.001），TMT Part A b = 0.261（P_adj = 0.26）。敏感性分析加入抽血至死亡年数后，八项测验均显示显著关联。通过线性回归和调整均值分析得出。

血浆生物标志物与神经心理学测验表现（Plasma biomarkers and neuropsychological test performance）：全样本线性回归显示，血浆标志物与测验结局最强关联为p-tau217/tau212-221（b = ?0.564–0.404，p_low-high = 0.00–0.18），其次p-tau217（b = ?0.478–0.377，p_low-high = 0.00–0.28），二者均与八项中六项显著相关；随后p-tau205/tau195-209（b = ?0.513–0.356，p_low-high = 0.00–0.55）与五项显著相关、p-tau205（b = ?0.365–0.226，p_low-high = 0.00–0.44）与四项显著相关，p-tau231（b = ?0.319–0.237，p_low-high = 0.02–0.62）也显示关联；其他标志物显著关系更少、效应更弱。按尸检确诊AD分层后，AD组效应量大于非AD组。测验中关系最强为LM延迟回忆（?0.483、?0.249，p_adj = 0.003–0.03）和BNT（?0.522、?0.133，p_adj = 0.003–0.23）。通过线性回归及分层分析得出。

血浆生物标志物与尸检确诊AD的比较（Comparison of plasma biomarkers and autopsy-confirmed AD）：比较标准化β显示，尸检确诊AD的效应量为b = ?0.564（Animals）至0.393（TMT Part B）；p-tau217/tau212-221与AD状态最接近（b = ?0.564 [BNT]至0.404 [TMT Part B]），其次p-tau217（b = ?0.478 [LM-IA]至0.377 [TMT Part B]）和p-tau205/tau195-209（b = ?0.513–0.356），均对语言及学习记忆测验效应最大；再为p-tau205（b = ?0.365–0.226）和p-tau231（b = ?0.319–0.237）；p-tau181、199、202效应最弱且与尸检AD状态距离最远。通过比较标准化效应量得出。

讨论总结：本研究在123名BU ADRC脑捐献者中评估血浆p-tau和非磷酸化tau与神经心理学测验结局的关联。p-tau217/tau212-221比值和p-tau217与八项中六项显著相关，效应量?0.564–0.404，最佳预测情节记忆和语言，和AD已知临床相关及尸检AD状态结果一致。p-tau205/tau195-209和p-tau205也表现稳健。p-tau217/tau212-221比值预测神经心理学测验结局的效应量几乎等于AD神经病理状态，紧随其后为p-tau217和p-tau205/tau195-209。p-tau217结果与既往研究一致；其与尸检AD状态预测效应接近，支持p-tau217用于早期检测和监测临床症状与进展的价值。比值优于单个肽段，因归一化有助于减少变异及肾病等非AD共病影响。p-tau205与四项测验显著相关，主要涉及情节记忆和语言；其他肽关联较少、与尸检AD状态距离较远。局限包括样本人口学同质性（主要为白人）、未考察健康社会决定因素或既往健康状况（如高血压、阻塞性睡眠呼吸暂停等）、单队列且参与者因认知问题就诊限制泛化、无纵向血浆数据、部分参与者缺乏边缘系统为主年龄相关TDP-43脑病神经病理（LATE TDP-43）等共病理，以及血样和神经心理测验均取最接近死亡访视且确切间隔未知。研究结论翻译：血浆p-tau217和p-tau比值在预测AD临床结局方面与尸检确诊AD相当。本研究突显了血浆生物标志物用于症状监测的前景和潜在效用。