脑脊液两性蛋白-1水平与认知及阿尔茨海默病病理生物标志物的关联

《Frontiers in Aging Neuroscience》：Association of cerebrospinal fluid amphiphysin-1 levels with cognition and Alzheimer’s disease pathology biomarkers

　　

摘要
引言：两性蛋白-1（Amphiphysin-1，AMPH）是网格蛋白介导内吞作用（clathrin-mediated endocytosis，CME）机制的一个辅助成分，在突触囊泡回收和膜动力学中发挥关键作用，并与阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）风险相关。然而，其与核心AD生物标志物及疾病进展的关系仍不明确。
方法：在本研究中，研究人员检查了来自阿尔茨海默病神经影像学倡议（Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative，ADNI）的723名参与者中，脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）AMPH与核心AD生物标志物（CSF淀粉样蛋白-β42 [Aβ42]、磷酸化tau [P-tau]和总tau [T-tau]）、认知表现、神经退行性变及临床进展之间的关联。参与者根据AT(N)框架被分为0期、1期、2期和疑似非AD病理生理学（suspected non-AD pathophysiology，SNAP）。
结果：AMPH在AD连续体中表现出分期依赖性变化，特征为在1期水平较低，而在2期和SNAP水平升高。横断面分析显示，CSF AMPH与核心CSF生物标志物呈正相关。纵向分析表明，在淀粉样蛋白阴性个体中，基线AMPH水平较高与CSF Aβ42下降更快以及P-tau和T-tau升高更快相关。在总体队列中，基线AMPH水平较高与海马萎缩加速和认知下降加速，以及与临床进展风险增加（HR = 1.21，95% CI：1.05–1.37）相关。
讨论：在ADNI中，CSF AMPH与AD连续体中的生物变化、认知下降、海马萎缩及临床进展相关。这些发现可能为理解疾病进展提供补充信息。

论文解读：脑脊液两性蛋白-1水平与认知及阿尔茨海默病病理生物标志物的关联

研究背景与问题
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）是一种慢性进行性神经退行性疾病，以认知恶化、突触损伤和广泛神经元变性为特征。尽管细胞外淀粉样蛋白-β（amyloid-β，Aβ）沉积和细胞内过度磷酸化tau聚集是AD的既定病理标志，但病理变化可在症状出现前15–20年悄然发展。这一漫长的临床前阶段凸显了在淀粉样蛋白和tau病理之外识别额外生物标志物和机制的必要性。新兴证据表明，网格蛋白介导内吞作用（clathrin-mediated endocytosis，CME）参与AD发病机制。全基因组关联研究已将CME相关基因（如BIN1和PICALM）确定为AD易感性的关键贡献者。实验研究进一步显示，CME调节淀粉样前体蛋白（amyloid precursor protein，APP）内化及Aβ生成，并可能影响tau传播。然而，CME研究主要集中于其核心成分，而辅助蛋白的改变可能显著影响CME功能，特别是在神经元中。两性蛋白-1（Amphiphysin-1，AMPH）是一种关键的CME辅助蛋白，通过其BAR结构域感知膜曲率，并借助SH3结构域招募发动蛋白（dynamin）促进囊泡分裂。近期临床研究显示，AMPH在颞叶和额叶皮质中表达显著降低；在JNPL3小鼠模型中，tau聚集较多的脑区AMPH蛋白水平显著降低；AMPH敲除小鼠表现出严重神经病理特征，包括突触功能障碍、癫痫发作和学习障碍。尽管在人类和动物研究中脑组织AMPH表达似乎降低，但脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）AMPH水平在AD患者中反而升高。这些发现提示CSF AMPH可能反映AD相关过程，但其与既定生物标志物及疾病进展的关系仍不明确。因此，研究人员开展本研究，旨在：（1）比较不同临床诊断和AT(N)生物标志物分组中CSF AMPH水平；（2）评估CSF AMPH与核心AD生物标志物（CSF淀粉样蛋白-β42 [Aβ42]、磷酸化tau [P-tau]和总tau [T-tau]）的关联；（3）检查CSF AMPH与认知表现及基线CSF AMPH是否与纵向认知变化和临床进展风险相关。论文发表在《Frontiers in Aging Neuroscience》。

主要关键技术方法
本研究数据来源于阿尔茨海默病神经影像学倡议（Alzheimer’s Disease Neuroimaging Initiative，ADNI），该队列自2003年起纵向追踪认知正常、轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）和AD痴呆参与者，系统收集MRI/PET影像、生物标志物及临床/神经心理学数据。共纳入723名ADNI参与者，包括171名认知正常（cognitively normal，CN）、400名MCI和152名AD个体。关键方法包括：（1）使用SomaScan 7K v4.1平台测量CSF AMPH；（2）采用Elecsys平台定量CSF Aβ₄₂、P-tau和T-tau；（3）通过1.5T或3.0T MRI扫描仪获取磁共振图像，并平均左右海马体积；（4）认知评估采用ADNI复合记忆评分（ADNI-MEM）和执行功能评分（ADNI-EF）、阿尔茨海默病评估量表（ADAS-11/13）、简易精神状态检查（MMSE）、蒙特利尔认知评估（MoCA）和临床痴呆评定量表（CDR）；（5）根据CSF截断值（Aβ₄₂ < 980 pg/mL为A+，P-tau > 24 pg/mL为T+，T-tau > 266 pg/mL为N+）定义AT(N)状态，并分组为0期（A?T?N?）、1期（A+T?N?）、2期（A+T+N?、A+T?N+、A+T+N+）和疑似非AD病理生理学（suspected non-AD pathophysiology，SNAP）；（6）统计方法包括多元线性回归、线性混合效应模型和Cox比例风险模型，并采用Benjamini-Hochberg（BH）程序控制假发现率（FDR）。

研究结果
参与者特征
经过严格质量控制，723名参与者（CN 171人、MCI 400人、AD 152人）纳入分析。平均年龄73.5岁（±7.5），平均教育年限15.91年（±2.85），女性310人（42.8%）。三组在年龄、载脂蛋白E（Apolipoprotein E，APOE）ε4状态、MMSE和ADAS-13评分及CSF AMPH、Aβ₄₂、P-tau和T-tau水平上存在显著差异，但性别和教育年限无显著差异。

不同诊断组中CSF AMPH水平
基线CSF AMPH水平在临床诊断组间差异显著。AD组CSF AMPH水平高于非AD组。T+个体CSF AMPH水平高于T?个体（P < 0.001）。在CN、MCI和AD各组中，T+参与者均显示CSF AMPH水平高于T?参与者（均P < 0.001）。CSF AMPH水平在1期较低，而在2期和SNAP升高（均P < 0.001）。此外，N+个体CSF AMPH水平显著升高（P < 0.001），而A+与A?组间无显著差异。

CSF AMPH与核心CSF生物标志物的关联
在总体队列中，CSF AMPH与CSF Aβ₄₂（β = 0.191，P < 0.001）、P-tau（β = 0.754，P < 0.001）和T-tau（β = 0.795，P < 0.001）呈正相关，但与海马体积无显著关联（β = 0.066，P = 0.087）。

基线CSF AMPH与CSF核心生物标志物及神经影像学纵向变化的关联
在总体样本中，基线CSF AMPH与随访期间海马萎缩相关（β = ?0.023，P < 0.001），而与CSF Aβ₄₂、P-tau或T-tau的纵向变化无显著关联。按淀粉样蛋白状态分层后，在A?参与者中，基线CSF AMPH水平较高与CSF Aβ₄₂下降更快（β = ?0.049，P < 0.001）、CSF P-tau升高更快（β = 0.026，P < 0.001）和T-tau升高更快（β = 0.024，P = 0.001）相关。在A+参与者中，基线CSF AMPH与这些生物标志物的纵向变化无显著关联。基线CSF AMPH在A?（β = ?0.020，P < 0.001）和A+（β = ?0.025，P < 0.001）组中均与海马萎缩显著相关。

交互作用与亚组分析
横断面交互作用在FDR校正后均不显著。纵向生物标志物分析显示，基线CSF AMPH与CSF P-tau变化的关联受性别修饰（β = ?0.031，P = 0.005，校正P = 0.017），与CSF T-tau变化的关联受APOE ε4状态修饰（β = ?0.033，P = 0.002，校正P = 0.008）。分层分析显示，在CN参与者及APOE ε4非携带者中，基线CSF AMPH较高与CSF Aβ₄₂下降相关；而CSF P-tau和T-tau升高的显著关联仅见于APOE ε4非携带者。

CSF AMPH与认知表现及临床进展风险的关联
横断面分析中，基线CSF AMPH水平较高与ADAS-13评分更差（β = 0.119，P = 0.003）和ADNI-MEM评分更差（β = ?0.150，P < 0.001）相关。纵向分析中，基线CSF AMPH水平较高与多个认知指标的下降更快相关，包括ADAS-13（β = 0.035，P < 0.001）和ADNI-MEM（β = ?0.026，P < 0.001）。Cox回归显示，CSF AMPH每增加1个标准差，临床进展风险增加21%（HR = 1.21，95% CI：1.05–1.37）。限制性立方样条分析显示基线CSF AMPH与临床进展风险存在总体关联（P = 0.015），无非线性证据（P = 0.200）。Kaplan-Meier分析表明，在总体队列中，基线CSF AMPH高者临床进展风险更高（P = 0.006，校正P = 0.011）。在MCI亚组中，分析未达到统计学显著性。加入CSF Aβ₄₂和P-tau后，Nagelkerke伪R²从0.103增至0.258；进一步加入CSF AMPH后，伪R²增至0.267（P值显著）。

讨论总结与结论翻译
讨论部分总结：本研究表明，CSF AMPH在AD组中升高，并在AT(N)分期中呈现分期依赖性变化；CSF AMPH与核心CSF AD生物标志物呈正相关，且在A?个体中，较高基线AMPH与CSF Aβ₄₂下降更快、P-tau和T-tau升高更快相关；较高的基线CSF AMPH预测认知表现更差、认知下降更快、海马萎缩更严重，并与更高的临床进展风险相关。这些发现可能为理解疾病进展提供补充信息。与既往研究一致，CSF AMPH水平与CSF Aβ₄₂正相关，可能反映淀粉样蛋白病理对突触完整性的下游影响；AMPH在T+个体中升高，提示与tau相关神经退行性过程的关联。在A?参与者中，AMPH升高可能预示早期突触改变，进而驱动后续核心AD生物标志物轨迹。在A+个体中缺乏纵向关联，可能归因于分期依赖性生物标志物动力学。CSF AMPH在不同AT(N)分期中的差异：1期降低可能反映早期淀粉样蛋白相关的突触囊泡循环功能障碍和AMPH亚细胞隔离；2期和SNAP中升高可能反映tau驱动的神经退行性变及AMPH释放入CSF。CSF AMPH在SNAP组中最高，表明其升高不限于淀粉样蛋白阳性AD病理，可能更符合突触和神经退行性过程的候选标志物。与突触蛋白神经颗粒蛋白（Ng）、突触体相关蛋白（SNAP-25）和生长相关蛋白43（GAP-43）相比，CSF AMPH表现出分期依赖性变化，可能有助于捕获生物学上不同的疾病阶段。局限性包括：机制不清、缺乏正交验证、单一队列、缺乏其他神经退行性疾病对照组。

结论翻译：总之，研究人员评估了CSF AMPH与核心AD生物标志物、神经影像学指标、认知表现及临床进展之间的关系，这可能为理解疾病恶化提供补充信息。需要进一步研究来评估CSF AMPH作为疾病进展标志物的潜在作用。