阿尔茨海默病（AD）的特点是Aβ聚集成淀粉样斑块，tau过度磷酸化并积累成神经纤维缠结，这在痴呆症状出现前十年或更早开始，这些神经病理特征可以通过PET与淀粉样蛋白和tau结合的放射性核素在人身上进行可视化和量化。所以最近几年美国FDA已经批准、以及最近礼来公司临床试验结果非常好的治疗AD的药物，都是以Aβ为靶点。
但这些药物仍然只是微效，进一步探索Aβ致病的确切机制，尤其是找到更精准靶点非常必要。AD患者的大脑病理与脑脊液（CSF）中较低的Aβ42浓度和较低的Aβ42:Aβ40比率，以及总tau（t-tau）和p-tau181的浓度较高有关。然而，大多数对CSFp-tau的研究只检查了p-tau181，但实际上tau在多个不同位点被磷酸化。许多研究表明，CSF或血浆中p-tau217和p-tau231的浓度与AD的影像学和临床指标密切相关。免疫测定法被广泛用于测量不同p-tau种类的浓度，包括p-tau181、p-tau217和p-tau231，但它们采用不同的抗体和测定条件，所以在比较研究中，往往不清楚生物标志物关联的差异是否与分析物或测定方法的差异有关。相比之下，质谱法（MS）能够同时测量非磷酸化和磷酸化的tau类型，并且具有很高的特异性。质谱已确定p-tau217、p-tau205和tau的微管结合区（MTBR-tau243）是候选的AD生物标志物，揭示了AD时不同tau位点的磷酸化程度，且对CSF p-tau种类之间的比较可以反映AD过程中位点被磷酸化的顺序。2023年3月，来自华盛顿大学医学院的Suzanne E. Schindler团队在Nature Aging杂志上发表了一篇题为“CSF tau phosphorylation occupancies at T217 and T205 represent improved biomarkers of amyloid and tau pathology in Alzheimer’s disease”的文章，在本研究中，研究者用MS评估有/无认知障碍的老年人CSF中tau的24个不同指标：9个磷酸化和5个非磷酸化的tau肽的浓度，以及10个位点的磷酸化占有率（磷酸化:非磷酸化的百分比）。这种综合评估证实了哪些CSF tau指标与PET测量的淀粉样斑块和神经纤维缠结、区域脑容量、临床状态（认知无障碍或有障碍）和痴呆严重程度有最强的关联。该研究的主要队列来自美国密苏里州圣路易斯的华盛顿大学奈特阿尔茨海默病研究中心（Knight ADRC），淀粉样蛋白PET队列包括750人，中位年龄为71.2岁，55%为女性，39%携带至少一个APOE ε4等位基因，16%为认知障碍，定义为临床痴呆评分（CDR）≥0.5，其中包括轻度认知障碍（MCI）和AD痴呆。重叠的Knight ADRC tau PET队列包括371人。验证队列包括瑞典斯科纳大学医院BioFINDER-2队列的90人，中位年龄为72岁；47%为女性，71%携带至少一个APOE ε4等位基因，83人被诊断为MCI，7人被诊断为AD痴呆。MS被用来评估24个CSF tau指标，p-tau物种作为分子，相应的非磷酸化tau作为占有率测量的分母。与淀粉样蛋白PET阴性者相比，阳性者所有磷酸化和非磷酸化的CSF tau种类的浓度都较高，CSF p-tau231浓度的倍数差异最大（7.79倍）。6个位点（T217、T111、T231、T153、S208和T181）的磷酸化占有率和四个p-tau种类（p-tau217、p-tau231、p-tau208和p-tau153）的浓度可区分淀粉样蛋白PET状态。其中，CSF pT217/T217与淀粉样蛋白PET状态的对应关系最高，且CSF pT217/T217与淀粉样蛋白PET Centiloid的相关性在所有指标中最高。图1. CSF p-tau浓度和tau磷酸化占比与淀粉样PET Centiloid的相关性重叠的Knight ADRC tau PET队列被用来评估CSF指标和tau PET状态之间的关系。与PET阴性个体相比，几乎所有CSF磷酸化和非磷酸化的tau种类的浓度都较高，其中最高的倍差还是CSF p-tau231浓度（7.16倍）。6个位点（T217、T111、T181、T153、S208和T231）的磷酸化占有率和四个p-tau种类（p-tau217、p-tau208、p-tau231和p-tau153）的浓度与淀粉样蛋白PET状态密切相关，也能区分tau PET状态。有趣的是，与淀粉样蛋白PET状态没有强烈关联的两个指标，即pT205/ T205和p-tau205浓度，是预测Tau PET状态的最佳指标之一。与Tau PET状态对应度最高的CSF指标包括pT217/ T217、p-tau205浓度、p-tau217浓度和T205/T205。在淀粉样蛋白PET阳性的个体中，只有与T205和T217相关的CSF指标可以区分tau PET状态，比如 pT205/ T205，p-tau205浓度，pT217/T217和p-tau217浓度。所以说，淀粉样蛋白PET阳性和tau样蛋白PET阳性的个体可以通过单一指标，包括CSF pT217/T217与所有其他个体区分开来。图2. 脑脊液p-tau浓度和tau磷酸化占比与tau PET指标的相关性下图a显示了Knight ADRC tau PET队列中淀粉样蛋白PET阳性者的部分CSF指标与区域性tau PET的相关性。CSF pT205/T205与杏仁核和颞部的tau PET标准化摄取值比（SUVR）的相关性最高。CSF pT217/T217也与杏仁核和颞区的区域tau PET高度相关，但相关性较弱。CSF pT181/T181和pT231/T231与tau PET的区域相关性模式相似。下图b显示了Knight ADRC淀粉样蛋白PET队列中部分CSF指标与淀粉样蛋白PET阳性个体的区域脑容量的相关性，与tau PET的模式相似，但相关性更为温和。CSF pT205/T205与海马、杏仁核和颞区的区域脑容量的相关性最高。CSF pT217/T217与类似区域的脑容量有最高的相关性。经多重比较校正后，CSF pT181/T181和pT231/T231与区域脑容量无明显相关性。图3. 对于淀粉样PET阳性个体，所选脑脊液tau磷酸化与区域tau PET和区域脑容量的相关性。在Knight ADRC淀粉样蛋白PET队列中，研究者评估了CSF指标、淀粉样蛋白PET和tau PET与临床状态的关系。tau PET总结性指标最能区分认知障碍者和非认知障碍者，但在统计学上并不优于几个CSF指标，包括pT217/T217，p-tau205浓度，p-tau217浓度或pT205/T205。在淀粉样蛋白PET阳性的个体中，tauPET总结性指标与临床状态的对应关系也是最高的，但这同样在统计上不比pT217/T217或pT205/T205优越。在BioFINDER-2队列的有症状的AD（MCI或AD痴呆）参与者中进一步检测了CSF tau指标。与CSF Aβ42/Aβ40相比，CSF pT217/T217与淀粉样蛋白PET Centiloid的相关性更好。CSF pT217/T217和pT205/T205与Braak I-IV区的tau PET测量值的相关性较高。CSF pT217/T217和pT205/T20与Braak V-VI区的tau PET测量值相比相关性更好。- 对于PET显示脑淀粉样蛋白阳性的个体而言，CSF pT217/T217与淀粉样蛋白的数量更密切相关，CSF pT217/T217和pT205/T205比CSF p-tau181浓度与tau PET测量的相关性更好。
- 这些发现表明，CSF pT217/T217和pT205/T205可能优于目前广泛使用的AD的CSF生物标志物。
(Image credit: selvanegra via Getty Images) 本研究的临床意义：- 淀粉样蛋白-tau-神经变性（ATN）框架认为，CSF Aβ42或Aβ42/Aβ40是淀粉样斑块（A）的指标，CSF p-tau（尤其是p-tau181）是神经纤维缠结（T）的指标，
- 但这项研究证明CSF pT217/T217是反映淀粉样斑块沉积的更优的生物标志物，pT205/T205是脑淀粉样变患者的神经纤维纠结的更优的生物标志物，对临床诊断提供了重要思路。
之前的工作表明CSF t-tau和p-tau181浓度存在种族差异，但这里选择的研究队列中少数族裔人口比例不高，pT217/T217或pT205/T205在不同种族和民族群体中的表现是否相似尚不清楚，需要在不同的和临床相关的队列中进一步研究这些指标。这项工作的未来方向可以继续评估CSF tau指标的纵向轨迹，以确定这些指标在散发性AD的时间过程中如何变化，以及它们是否预测从认知正常到有症状的AD的进展，这对于指导临床诊断和治疗具有重要价值。
【1】 Barthélemy NR, Saef B, Li Y, Gordon BA, He Y, Horie K, Stomrud E, Salvadó G, Janelidze S, Sato C, Ovod V, Henson RL, Fagan AM, Benzinger TLS, Xiong C, Morris JC, Hansson O, Bateman RJ, Schindler SE. CSF tau phosphorylation occupancies at T217 and T205 represent improved biomarkers of amyloid and tau pathology in Alzheimer's disease. Nat Aging. 2023 Apr;3(4):391-401. doi: 10.1038/s43587-023-00380-7. Epub 2023 Mar 13. PMID: 37117788; PMCID: PMC10154225.
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