中性粒细胞/淋巴细胞比值预测阿尔茨海默病中与tau病理相关的早期认知衰退：基于ADNI队列的纵向研究

《Frontiers in Aging Neuroscience》：Neutrophil-to-lymphocyte ratio predicts early cognitive decline associated with tau pathology in Alzheimer’s disease: a longitudinal study of the ADNI cohort

　　

背景：神经炎症是阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）的关键驱动因素。尽管中性粒细胞/淋巴细胞比值（neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR）是一种易于获取的外周炎症标志物，但其与特定认知领域衰退的纵向关联以及在AD临床前和早期阶段的潜在神经病理机制仍不明确。方法：研究共纳入来自AD神经影像学倡议（AD Neuroimaging Initiative，ADNI）队列的1,190名非痴呆老年人，其中包括405名认知正常（cognitively normal，CN）参与者和785名轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）参与者。根据基线NLR将参与者分层（≥3与<3）。采用线性混合效应模型检验基线NLR与多个认知领域纵向衰退之间的关联。Cox比例风险模型评估进展为MCI或AD的风险。中介分析评估脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）生物标志物，包括淀粉样蛋白-β₄₂（amyloid-β₄₂，Aβ₄₂）、总tau（total tau，t-tau）和磷酸化tau（phosphorylated tau，p-tau），是否在统计学上解释NLR与认知衰退之间的关联。结果：在随访期间，高基线NLR（≥3）与整体认知、记忆、执行功能、语言和视空间能力的加速衰退独立相关（均p<0.05），并且NLR每增加1个单位，临床进展风险增加20%（风险比[hazard ratio，HR]=1.20，95%置信区间[confidence interval，CI]：1.12–1.29，p=0.001）。中介分析表明，CSF t-tau和p-tau（而非Aβ₄₂）部分解释了NLR与认知衰退之间的关联。观察到的关联在敏感性和亚组分析中保持稳健。结论：在具有AD风险的老年人中，升高的NLR与多个认知领域的加速衰退和临床进展风险增加显著且独立相关。观察到的与tau病理的关联与外周免疫失调在早期疾病轨迹中的潜在作用一致；然而，在临床应用之前，需要进行正式的预测建模和外部验证。

**论文解读**

**一、研究背景与科学问题**

全球人口老龄化是21世纪最深刻的社会变迁之一。预计到2050年，全球60岁以上人口将达到21亿，伴随而来的是年龄相关神经退行性疾病——尤其是痴呆症——患病率的急剧上升。阿尔茨海默病（Alzheimer's disease，AD）作为痴呆症的首要病因，目前全球已有超过5,500万人受累，预计到2050年将增至1.52亿。中国面临的挑战尤为严峻，预计到2050年痴呆症患病率将较2015年增加2.13倍，达到3,598万人。因此，识别可干预、可调控的风险因素以预防或延缓疾病进展，已成为公共卫生领域的紧迫优先事项。

免疫系统失调在促进AD发病机制中扮演关键角色，近年来受到广泛关注。AD已日益被视为一种以外周与中枢免疫应答动态交互为特征的系统性疾病。越来越多的证据表明，外周免疫失调可能加剧神经炎症，从而促进AD病理进展。具体而言，异常的外周免疫细胞可透过受损的血脑屏障（blood–brain barrier，BBB）浸润中枢神经系统（central nervous system，CNS），加剧神经炎症并加速疾病进展。此外，在Aβ斑块和tau聚集体周围已发现淋巴细胞浸润，而脑脊液（cerebrospinal fluid，CSF）和外周血中淋巴细胞的表型改变进一步强调了适应性免疫在疾病进程中的作用。

中性粒细胞/淋巴细胞比值（neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR）作为一种从外周血常规检测中衍生的简便且成本低廉的生物标志物，反映了机体固有免疫与适应性免疫之间的系统性平衡状态。尽管已有若干研究将NLR升高与AD或轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）严重程度、CSF淀粉样蛋白和tau生物标志物以及神经炎症相关联，但另有研究在校准载脂蛋白E（apolipoprotein E，APOE）ε4基因型和社会人口学因素后，发现这些关联不再显著。当前证据的一个主要局限在于，大多数研究聚焦于疾病终末期个体，可能混淆了衰老和慢性合并症（包括肥胖、糖尿病和高血压）的影响——这些因素均与NLR升高和AD进展独立相关。此外，针对NLR与特定认知领域衰退之间关联的研究极为有限。因此，外周炎症与AD发病机制之间的生物学联系仍不完全清楚，尤其是AD的核心病理特征——即Aβ和tau——是否在NLR与认知风险之间发挥中介作用，这一问题亟待阐明。

**二、关键技术与方法概要**

本研究数据来源于AD神经影像学倡议（AD Neuroimaging Initiative，ADNI）多中心纵向观察性研究，纳入ADNI GO、ADNI-1、ADNI-2和ADNI-3四个子队列。最终纳入1,190名非痴呆老年人，包括405名认知正常（cognitively normal，CN）和785名MCI参与者。全部参与者至少有两次随访记录，并具备基线NLR数据及神经心理学评估数据。根据基线NLR水平以3为界值将参与者分为正常NLR组（<3，n=915）和高NLR组（≥3，n=275）。853名参与者通过腰椎穿刺获取CSF样本，采用Roche Elecsys电化学发光免疫分析法在cobas e 601全自动分析仪上定量检测核心AD生物标志物——Aβ₄₂、p-tau和t-tau的浓度。认知功能评估涵盖多个维度：整体认知采用简易精神状态检查（Mini-Mental State Examination，MMSE）和AD评估量表-认知亚量表（ADAS-Cog），记忆功能采用Rey听觉词语学习测验（RAVLT）和ADNI记忆复合分数（ADNI-MEM），执行功能采用ADNI执行功能复合分数（ADNI-EF），语言功能采用ADNI语言复合分数（ADNI-LAN），视空间功能采用ADNI视空间复合分数（ADNI-VS）。统计学分析方法包括线性混合效应模型（评估NLR与纵向认知衰退的关联）、Kaplan-Meier生存分析和Cox比例风险模型（评估临床进展风险）、以及基于PROCESS宏的多重中介分析（评估CSF生物标志物对NLR-认知衰退关联的统计中介效应），所有模型均校正了年龄、性别、教育年限、婚姻状况和APOE ε4拷贝数等协变量。

**三、主要研究结果**

**3.1 基线参与者特征**

在纳入的1,190名参与者中，平均随访时间为4.99±2.99年（范围6个月至10年），平均基线年龄73.73±7.03岁，平均APOE ε4拷贝数为0.51±0.65，大多数参与者为男性（56.22%）、已婚（74.71%）、白人（92.86%）和非西班牙裔（96.64%）。与正常NLR组相比，高NLR组参与者年龄显著更大，男性比例更高，且在RAVLT即时回忆、ADNI-MEM和ADNI-EF方面表现出更差的基线认知表现，同时CSF Aβ₄₂水平更低、t-tau和p-tau水平更高。高NLR组进展为MCI或AD的比例显著高于正常NLR组（42.55%对30.82%）。

**3.2 NLR与纵向认知表现的关联：线性混合效应模型**

线性混合效应模型显示，在整个随访期间，高NLR组参与者的整体认知衰退速率显著更快，体现为MMSE（β=?0.0066，p=0.0025）、ADAS-11（β=0.0159，p=0.0002）和ADAS-13（β=0.0208，p=0.0001）的显著变化。高NLR还与临床严重程度的更快增长（CDR-SB：β=0.0033，p=0.0188）以及多个认知领域的加速衰退显著相关，包括记忆领域（ADNI-MEM、ADAS-Q4）、执行功能领域（FAQ、mPACCdigit、mPACCtrialsB、ADNI-EF）、语言领域（ADNI-LAN）和视空间功能领域（ADNI-VS），上述所有关联均具有统计学显著性（均p<0.05）。与预期一致，年龄较大、APOE ε4拷贝数较多和女性性别均与更快的认知衰退速率显著相关，而较高的教育程度和已婚状态则表现出保护性效应。

**3.3 NLR与进展风险的关联：Kaplan-Meier生存分析和Cox比例风险模型**

随访期间，高NLR组117/275名（42.55%）参与者进展为MCI或AD，而正常NLR组为282/915名（30.82%）。Kaplan-Meier分析显示，高NLR组认知稳定性的累积比例随时间下降更为陡峭，差异具有统计学显著性（p<0.0001）。高NLR组认知稳定的中位时间显著更短。多变量Cox比例风险模型显示，在调整年龄、性别、教育程度、婚姻状况和APOE ε4拷贝数后，基线NLR作为连续变量每增加1个单位，认知进展风险增加20%（HR=1.20，95% CI：1.12–1.29，p<0.001）。

**3.4 AD病理生物标志物的中介分析**

中介分析表明，CSF Aβ₄₂在NLR与认知衰退的关联中未显示出统计学显著的中介效应。与此相对，t-tau和p-tau各自解释了该关联中一个适度的比例（t-tau：29.6%–38.2%；p-tau：34.5%–42.7%）。这些发现表明，tau病理在NLR与认知衰退的关联中发挥了适度但具有统计学意义的中介作用。

**3.5 亚组与敏感性分析**

亚组分析表明，NLR与认知进展风险的关联在不同年龄、性别、教育程度、婚姻状况、APOE ε4携带状态和基线认知状态分层中保持一致，所有交互作用的p值均>0.05。敏感性分析——包括依次排除早期进展者（前0.5年内进展）、排除NLR极端值（超过第99百分位数）、限制分析至至少1年随访的参与者、以及采用仅含年龄、性别、教育和APOE ε4拷贝数的简化校正模型——均未实质改变主要发现。替代NLR界值（2.5和3.5）的分析结果同样支持主要结论的稳健性。

**3.6 NLR与人口学、神经心理学及CSF AD生物标志物的相关性**

相关性热图分析显示，基线NLR与年龄、男性性别、APOE ε4拷贝数、多项反映认知衰退的评估指标（ADAS11、ADAS13、ADAS-Q4、CDR-SB、FAQ、RAVLT遗忘百分比）以及CSF t-tau和p-tau呈显著正相关；与婚姻状况、RAVLT即时回忆、RAVLT学习、mPACCdigit、mPACCtrialsB、逻辑记忆延迟回忆、ADNI-MEM、ADNI-EF、ADNI-LAN和CSF Aβ₄₂呈显著负相关。上述相关性均经Benjamini-Hochberg错误发现率（false discovery rate，FDR）校正。

**四、讨论总结与研究结论**

本研究在ADNI队列中全面探讨了基线NLR与纵向认知衰退及进展为MCI或AD风险之间的关联。在校正年龄、性别、教育水平和APOE ε4携带状态等潜在混杂因素后，升高的基线NLR与多个认知领域（整体认知、记忆、执行功能、语言和视空间功能）的加速衰退独立相关。高NLR水平是认知进展的显著独立危险因素，NLR每增加1个单位，进展风险增加20%。中介分析进一步提示，CSF tau病理（t-tau和p-tau），而非Aβ₄₂，在NLR与认知衰退的关联中发挥了适度的统计中介作用（29.6%–42.7%），这与外周免疫失调和tau病理在AD早期阶段相互关联的假说一致，但尚不能确立因果路径。

在潜在生物学机制方面，NLR升高反映了以中性粒细胞计数增加和相对淋巴细胞减少为特征的促炎状态。在BBB破坏的病理条件下，中性粒细胞可浸润至脑实质，释放髓过氧化物酶、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白和活性氧等促炎介质，触发并放大神经炎症，导致神经元功能障碍和认知损害。同时，外周淋巴细胞减少反映了适应性免疫功能受损，可能与BBB破坏后免疫细胞向CNS迁移、活性氧介导的DNA损伤以及淋巴细胞凋亡易感性增加有关。中介分析结果与以下可能性吻合：即外周免疫失衡（由NLR升高反映）与tau病理同时发生，并在统计学上与认知衰退相关联；tau相关病理可能代表外周免疫失调与中枢神经退行性过程在AD早期阶段关联的多条路径之一。

本研究的主要优势包括：采用大规模、多中心、纵向ADNI队列（最长10年随访），能够稳健评估认知轨迹和NLR的预测价值；全面校正人口学、生活方式和遗传因素（包括APOE ε4携带状态）；广泛的敏感性和亚组分析证实了结果的稳健性；纳入CN和MCI参与者使评估NLR在AD临床前和早期症状阶段的潜在预测价值成为可能。同时，本研究的局限性也应审慎考量：队列以非西班牙裔白人老年人为主，外推性受限；中介分析受限于NLR、CSF生物标志物和认知功能的近似同步评估，无法确立时间序列和因果推断，反向因果关系和共同潜在疾病严重度仍是合理的替代解释；急性感染、肥胖、糖尿病、心血管疾病、吸烟史、皮质类固醇治疗及其他慢性炎症性疾病等可能影响NLR水平的系统性疾病信息在ADNI数据中不可得，残余混杂无法排除。

研究结论指出：NLR是一种实用且成本低廉的标志物，与AD早期认知进展相关。观察到的NLR与tau病理之间的统计学关联，与外周免疫失调在早期疾病轨迹中的潜在作用一致，从而为未来研究将NLR联合其他已确立风险因素开发和验证正式预测模型提供了理论依据。然而，这些观察性数据既不能确立NLR为经过验证的预测性生物标志物，也不能支持其在疾病进展中的因果作用，正式预测建模和外部验证是临床转化前的必要步骤。