阿尔茨海默病（AD）的诊断是非常不容易的。
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目前临床上常使用的脑脊液（CSF）生物标志物和PET成像检查，要么因为有创而让患者心生畏惧，要么因为价格过于昂贵而让患者望而却步。
近年来，血浆β淀粉样蛋白（Aβ）和磷酸化tau蛋白（p-tau）等生物标志物是AD领域的研究热点。除了Aβ和p-tau之外，血浆中的胶质纤维酸性蛋白（GFAP）也具有极大的临床应用价值[1]。有研究表明，在AD临床前期和痴呆期，活化的星形胶质细胞可释放GFAP进入血液，使得血浆和血清GFAP水平升高[2-3]。
不过当前关于AD，尤其是常染色体显性AD（ADAD），与血浆GFAP的研究比较少。因此，这需要展开更多的研究来探讨血浆GFAP在整个疾病轨迹中升高的时间、与疾病进展的关系，从而更好地发挥血浆GFAP的临床效用。
近日，由澳大利亚麦考瑞大学Ralph N. Martins团队联合荷兰阿姆斯特丹自由大学Charlotte E. Teunissen团队，在顶级期刊Alzheimer"s & Dementia发表重要研究[4]。
该研究团队发现，在预期症状出现的10年前，ADAD突变携带者的血浆GFAP显著高于非携带者。此外，血浆GFAP可鉴别突变携带者的Aβ状态，血浆GFAP水平也随着Aβ病理的出现和疾病的进展而升高。值得注意的是，较高的血浆GFAP与更快的神经变性和认知功能障碍速率相关。
这一发现证明血浆GFAP或可作为早期诊断ADAD，并预测其进展的理想生物标志物。
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接下来，我们就一起来看看这个研究是如何展开的。
本研究从显性遗传性阿尔茨海默病网络（DIAN）队列纳入参与者。参与者接受了全面的临床评估、神经影像学检查以及血液和脑脊液采集。
其中，血浆样本来自86例突变非携带者和98例突变携带者，配对的血清和脑脊液样本来自30例突变非携带者和30例突变携带者（表1）。此外，研究人员根据参与者的年龄与该家族中出现ADAD症状的平均年龄，来确定预计症状出现时间（EYO）。
表1.参与者的基本特征
研究人员首先比较了ADAD突变携带者和非携带者的血浆GFAP浓度，发现突变携带者的血浆GFAP水平均高于非携带者，而且有症状突变携带者的血浆GFAP水平高于无症状者。
他们进一步根据Aβ状态对无症状突变携带者进行分类，发现有症状突变携带者的血浆GFAP水平高于无症状的Aβ阳性和Aβ阴性突变携带者，Aβ阳性无症状突变携带者的血浆GFAP水平高于Aβ阴性无症状突变携带者和非携带者，而Aβ阴性无症状突变携带者和非携带者之间的血浆GFAP水平无显著差异（图1A）。
研究人员还发现，在预期症状出现的10年前（EYO-10），突变携带者的血浆GFAP显著高于非携带者（图1B）。另外，突变携带者和非携带者的这一血浆GFAP浓度差异出现在Aβ异常积累之后（EYO-18.4，图1C），认知下降和结构性神经变性之前（EYO-7.9~-4.2，图1C）。
图1.血浆GFAP的浓度差异
接着，研究人员发现，突变携带者的血浆GFAP与脑Aβ负荷呈正相关（β=0.66，P<0.0001），在无症状突变携带者中上述两者的关系仍然存在（β=0.57，P<0.0001），而在有症状突变携带者没有这样的相关性。
他们根据皮质PiB-PET的四分位数进行分组，发现在突变携带者中四分位数3和4的血浆GFAP水平明显高于1和2（图2A），同时四分位数3和4的PiB-PET测量值已经达到了Aβ阳性水平，这说明了Aβ阳性与Aβ阴性突变携带者的血浆GFAP浓度差异比较大。
研究人员在突变携带者（图2B）和无症状突变携带者（图2C）中观察到，血浆GFAP可以鉴别Aβ负荷。他们还发现，突变携带者的血浆GFAP水平可随着Aβ病理的出现和疾病的进展而升高（图2D）。
图2.血浆GFAP水平与脑Aβ负荷、Aβ状态和临床进展的关系
研究人员也观察到，在整个人群中血浆GFAP与脑Aβ水平、脑结构、FDG-PET测量值（葡萄糖代谢）和认知功能存在相关性（图3）。
他们校正年龄后的敏感性分析发现，除葡萄糖代谢指标以外的其他标志物，与血浆GFAP水平的相关性仍有统计学意义。在突变携带者中也可以发现类似的关系，而在非携带者中却不存在上述相关性。
图3.血浆GFAP水平与标志物的横断面分析
随后，研究人员进一步在突变携带者中开展前瞻性分析，校正年龄和性别后，发现基线高水平的血浆GFAP可以预测未来的海马萎缩（P=0.013），皮质变薄（P=0.001）和认知水平下降（MMSE，P=0.041；CDR-SOB，P=0.013），而与随后葡萄糖低代谢（FDG-PET测量值下降）不相关（图4）。
由于有限的样本量，他们没有探讨基线血浆GFAP浓度与脑Aβ负荷随时间变化的关系。
图4.血浆GFAP水平与标志物的前瞻性分析
最后，研究人员分析了血浆、血清和CSF GFAP之间的相关性，并发现两两之间呈正相关（P<0.005，图5A-C）。
与血浆检测结果一致，与非携带者相比，突变携带者的血清GFAP水平均较高（图5D），有症状突变携带者的CSF GFAP水平也较高（图5E）。
图5.血清和CSF的GFAP水平
研究人员还观察到，在预期症状出现的10.2年前（EYO-10.2），突变携带者的血清GFAP水平显著高于非携带者，这与血浆检测结果类似。
另外，他们还发现，在整个人群中血清GFAP与脑内Aβ负荷呈正相关，但是在突变携带者中并没有这样的相关性。血清GFAP水平与海马体积、楔前叶厚度、脑葡萄糖代谢和认知功能的负相关性比CSF GFAP更强，类似的关系在突变携带者中也存在。
在校正年龄后，突变携带者的血清GFAP与海马体积和认知功能仍呈负相关，而CSF GFAP的检测结果却没有统计学意义。
总的来说，本研究表明在ADAD患者的症状出现10年前血浆GFAP就显著升高，也支持将血浆GFAP作为与认知功能、神经变性和脑Aβ负荷相关的星形胶质细胞反应性的临床生物标志物。
未来，随着更深入研究的开展，血浆GFAP有望成为AD筛查、诊断和进展预测的生物标志物。
参考文献：
[1]. Teunissen CE, Verberk IMW, Thijssen EH, et al. Blood-based biomarkers for Alzheimer’s disease: towards clinical implementation. Lancet Neurology. 2022;21:66-77.
[2]. Benedet AL, Milà-Alomà M, Vrillon A, et al. Differences between plasma and cerebrospinal fluid glial fibrillary acidic protein levels across the Alzheimer disease continuum. JAMA Neurol. 2021;78:1471- 1483.
[3]. Oeckl P, Halbgebauer S, Anderl-Straub S, et al. Glial fibrillary acidic protein in serum is increased in Alzheimer’s disease and correlates with cognitive impairment. J Alzheimers Dis. 2019;67:481-488.
[4]. Chatterjee P, Vermunt L, Gordon BA, et al. Plasma glial fibrillary acidic protein in autosomal dominant Alzheimer"s disease: Associations with Aβ-PET, neurodegeneration, and cognition.Alzheimers Dement. 2022;10.1002/alz.12879. doi:10.1002/alz.12879.
