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阿尔茨海默病患者APOE基因多态性与酮体水平的关系研究

2024-07-15 57 上传者：管理员

摘要：目的探讨阿尔茨海默病(AD)及AD源性轻度认知障碍(MCI)患者APOE基因多态性特征及其与酮体基线水平的关系。方法选取2020年1月至2023年10月该院门诊及神经内科病区收治的AD患者110例作为AD组，MCI患者(均未使用过抗痴呆药物)105例作为MCI组，体检中心健康老年体检者110例作为对照组，检测APOE基因多态性、血清β-羟丁酸(βHB)及尿酮体水平，分析3组老年人群APOE基因型分布情况，比较3组老年人群中携带与非携带APOE ε4等位基因者之间血清βHB、尿酮体水平的差异。结果 3组APOE基因型及ε2、ε3、ε4等位基因分布比较差异均有统计学意义(P<0.05),AD组、MCI组中携带APOE ε4比例均高于对照组(P<0.05)。AD组、MCI组血清βHB水平均低于对照组(P<0.05)。AD组携带APOE ε4者血清βHB水平明显低于对照者(P<0.05)。3组中携带与非携带APOE ε4者血清βHB水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。3组尿酮体水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)。3组中携带或非携带APOE ε4者尿酮体水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。结论 AD患者血清βHB基线水平降低与携带APOE ε4等位基因存在一定联系。

关键词：
APOE基因多态性
慢性神经系统
认知障碍
酮体
阿尔茨海默病
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阿尔茨海默病(AD)是一种起病隐匿的慢性神经系统退行性变性疾病，是最常见的痴呆类型。轻度认知障碍(MCI)是处于认知正常与AD的中间阶段，具有向AD发展的高可能性。国际阿尔茨海默病协会(ADI)公布的最新数据显示，2019年全球轻度痴呆人数为2 690万，中度痴呆人数为1 480万，严重痴呆人数为1 340万[1]。在中国，过去10年中老龄化人口增加了6.5%[1],而2020年60岁以上人口中痴呆患者约为1 507万，其中AD患者约983万例，MCI患者约为3 877万例[2]。迄今为止，AD的发病机制尚不清楚，且仍无治愈方法。在正常生理条件下，大脑主要利用葡萄糖产生能量，但研究发现，AD患者出现认知障碍前，大脑中葡萄糖代谢已发生障碍，学者认为葡萄糖代谢受损是AD大脑中出现最早的特征之一[3]。酮体包括β-羟丁酸(βHB)、乙酰乙酸和丙酮，能自由通过血脑屏障，并绕过葡萄糖代谢不足向AD患者大脑提供替代燃料，提高线粒体效率和改善认知功能。动物研究和临床试验已证实，经过生酮饮食或服用生酮产品(含中链甘油三酯的补充剂，如Axona、AC-1202等),可使体内酮体水平明显升高[4],进而对认知功能的改善起到正向作用。APOE作为AD患病的易感基因，携带APOEε4等位基因可导致患AD的风险增加，然而，对于不同APOE基因型的AD患者，他们在服用生酮产品后，认知功能的改善结局却不尽相同，其潜在机制仍未清楚。目前国内外关于不同APOE基因型AD患者体内酮体的基线水平研究较少。因此，本研究着重探讨AD、MCI患者与健康体检者APOE基因多态性与血清βHB、尿酮体基线水平的关系，为研究引起酮体生成(简称生酮)饮食或服用生酮产品治疗AD的具体生理机制提供依据。

1、资料与方法

1.1一般资料

选取2020年1月至2023年10月本院门诊及神经内科病区收治的AD患者110例作为AD组，其中男50例，女60例；年龄63～94岁，平均80(70,82)岁；选取同期MCI患者105例作为MCI组，其中男49例，女56例；年龄62～90岁，平均78(69,80)岁。另选取同期健康老年体检者110例作为对照组，其中男51例，女59例；年龄63～96岁，平均79(70,81)岁。(1)AD组纳入标准：符合美国国立老化研究所-阿尔茨海默病协会(NIA-AA)制订的关于AD的诊断标准[5],未使用过抗痴呆药物；排除标准：路易体痴呆，帕金森痴呆，额颞叶变性、血管性痴呆，正常压力性脑积水及其他疾病(如颅脑损伤、感染、免疫、肿瘤、中毒和代谢性疾病等)引起的痴呆及糖尿病患者，以及存在禁食、高脂饮食和长期运动等易生酮情况者。(2)MCI组纳入标准：符合NIA-AA制订的关于AD源性MCI的诊断标准[4],未使用过抗痴呆药物；排除标准：其他原因所致MCI患者、糖尿病患者，以及存在禁食、高脂饮食和长期运动等易生酮情况者。(3)对照组纳入标准：同期在健康管理中心体检且健康的老年人；排除标准：除符合(1)和(2)排除标准外，还排除肝肾疾病、心脑血管疾病等患者。本研究经本院伦理委员会审批通过。所有入选对象均无直系血缘关系，知晓本研究并签署知情同意书。

1.2仪器与试剂

AU5800全自动生化分析仪(美国Beckman Coulter公司),血清βHB检测试剂盒(循环酶法，上海景源医疗器械有限公司),血糖检测试剂盒(己糖激酶法，上海执诚生物科技有限公司);优利特URIT-500B尿液分析仪(桂林优利特医疗电子有限公司),尿液分析试纸条(干化学法，桂林优利特医疗电子有限公司);GeneRotex 96核酸提取仪(西安天隆科技有限公司),核酸提取试剂盒(西安天隆科技有限公司),Gentier 96R全自动医用PCR分析系统(西安天隆科技有限公司),人类APOE基因多态性检测试剂盒(荧光探针法，武汉康录生物技术股份有限责任公司)。

1.3方法

抽取研究对象清晨空腹外周静脉血4 mL于无抗凝剂试管，静置10～15 min后离心10 min(3 500 r/min),取上清液测定血清βHB、血糖水平；2 mL置于乙二胺四乙酸二钾抗凝管，用于提取基因组DNA,检测APOE基因多态性。另留取清晨空腹中段尿5 mL置于无菌洁净试管中，并盖上塞子，用于检测尿酮体。

1.4统计学处理

采用SPSS26.0软件进行数据分析。连续变量的正态分布检验使用Kolmogorov-Smirnov检验，符合正态分布的计量资料以

表示，3组比较采用方差检验，两两比较采用LSD法；非正态分布的计量资料以M(P25,P75)表示，3组比较采用Kruskal-Willis检验，两两比较采用Mann-Whitney U检验；计数资料以频数或百分率表示，组间比较采用χ2检验。Hardy-Weinberg平衡与APOE基因分布比较采用χ2检验或Fisher确切概率法。以P<0.05为差异有统计学意义。

2、结果

2.1 3组老年人群临床资料比较

3组老年人群间血清βHB水平(参考区间：0.02～0.27 mmol/L)比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中AD组、MCI组血清βHB水平分别与对照组比较，差异均有统计学意义(均P<0.05),AD组与MCI组间血清βHB水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)。3组老年人群间年龄、性别、尿酮体(参考区间：阴性)、空腹血糖(参考区间：3.90～6.10 mmol/L)比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

2.2 3组老年人群APOE基因分型及等位基因分布

3组老年人群APOE基因型分布均符合Hardy-Weinberg遗传平衡定律。3组间APOE基因型及ε2、ε3、ε4等位基因分布频率差异均有统计学意义(P<0.05),其中AD组、MCI组APOEε4等位基因分布频率均高于对照组(P<0.05),AD组与MCI组APOEε4等位基因分布频率差异无统计学意义(P>0.05)。见表2。3组间携带与非携带APOEε4等位基因比例比较，差异有统计学意义(P<0.05),其中AD组、MCI组中携带APOEε4等位基因比例均高于对照组(P<0.05),而AD组与MCI组中携带APOEε4等位基因比例比较，差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表1 3组老年人群基本资料比较[M(P25,P75)或n(%)或

表2 3组老年人群APOE基因型与等位基因分布比较[n(%)]

2.3 3组老年人群携带与非携带APOEε4等位基因者血清βHB、尿酮体水平比较

3组携带APOEε4等位基因者血清βHB水平比较，差异有统计学意义(均P<0.05),其中AD组携带APOEε4等位基因者血清βHB水平明显低于对照组(P<0.05),MCI组携带APOEε4等位基因者血清βHB水平与对照组比较差异无统计学意义(P>0.05)。3组非携带APOEε4等位基因者血清βHB水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)。3组携带与非携带APOEε4等位基因者之间血清βHB水平比较，差异无统计学意义(P<0.05)。3组携带或非携带APOEε4等位基因者尿酮体水平比较，差异均无统计学意义(P>0.05)。见表4。

表3 3组老年人群携带与非携带APOEε4等位基因分布比较[n(%)]

表4 3组老年人群携带与非携带ε4等位基因者血清βHB、尿酮体水平比较[M(P25,P75)或n(%)]

3、讨论

18F-氟脱氧葡萄糖正电子发射断层显像术(FDG-PET)研究表明，AD大脑中存在葡萄糖代谢率降低的现象，其中已知的易受AD病理影响的区域，如海马体、外侧和内侧颞叶、后扣带回/楔前叶，受葡萄糖代谢率降低影响最为严重[6]。此外，一些患AD的高风险因素，如携带APOEε4等位基因或糖尿病前期/糖尿病及老年人，即使无任何临床病理表现，同样显示出AD样大脑葡萄糖代谢率降低[7]。大脑葡萄糖代谢率降低预测MCI进展为AD的准确性大于80%[8]。由于胰岛素部分调节神经元和神经胶质细胞对葡萄糖的摄取，胰岛素信号传导受到抑制可能与AD大脑中葡萄糖代谢率降低密切相关，因此，有观点指出，胰岛素抵抗可能是AD大脑能量缺乏的主要原因，与糖尿病的表现相关，并认为AD是一种神经内分泌疾病，属于“3型糖尿病”,AD前驱阶段的胰岛素抵抗会导致大脑能量不足，使自由基在大脑中不断累积，随后氧化和炎症增加，从而引起神经元损伤[4,9]。应用生酮饮食或服用生酮产品可明显提高血浆酮体水平，但该方法虽能有效改善部分AD和MCI患者的认知功能[10],但不同APOE基因型的个体认知功能的改善结局也有所不同。AD或MCI患者血浆酮体基线水平及生酮治疗后的酮体水平是否与APOE基因型存在相关性，目前尚未明确。

本研究结果显示，在进行抗痴呆治疗前，AD组、MCI组和对照组血清βHB基线水平中位数分别为0.07、0.09、0.12 mmol/L,与HENDERSON等[11]研究结果相似，其中AD安慰组和干预组βHB基线水平分别为0.109、0.122 mmol/L,但与FORTIER等[12]研究结果(MCI干预组和安慰剂组βHB基线水平分别为0.207、0.215 mmol/L)及XU等[13]研究结果(APOEε4-/-AD干预组和安慰剂组βHB基线水平分别为0.039 34、0.031 39 mmol/L)差异较大，其中原因可能为：(1)前人研究所纳入的病例组并未排除糖尿病患者及禁食、高脂饮食和长期运动等易引起酮体生成的情况，且使用了抗痴呆药物治疗，而后者可能增加血浆βHB水平[14];(2)检测血清βHB水平所用仪器、试剂、方法学及参考区间各不相同。

本研究结果表明，3组老年人群APOE基因型及ε2、ε3、ε4等位基因分布频率差异均有统计学意义(P<0.05),其中AD组、MCI组APOEε4分布均高于对照组(均P<0.05)。另外，AD组、MCI组携带APOEε4比例均高于对照组(均P<0.05),这与以往文献报道的结果比较一致[15,16]。APOE是AD患病的易感基因，与散发型AD的关系密切，携带APOEε4等位基因者可增加其患AD的风险，也是AD源性MCI的危险因素。本研究结果中，AD组携带APOEε4者血清βHB水平明显低于对照组(P<0.05),表明AD患者血清βHB基线水平降低与APOEε4等位基因携带有关；尽管MCI组携带APOEε4者血清βHB水平也低于对照组，但差异无统计学意义(P>0.05),推测MCI患者大脑的葡萄糖代谢水平仅下降约10%[17],虽有慢性脑能量不足，但仍不需要消耗体内太多的替代燃料酮体，故血液βHB水平并可能未出现下降。己糖激酶作为葡萄糖代谢的一个关键酶，由3种APOE单倍体(E2、E3和E4)调节，不同APOE单倍体大脑中己糖激酶表达和活性的差异可能是其对大脑葡萄糖利用和AD易感性的不同影响的基础，并认为通过提供葡萄糖代谢中间体(如βHB)来解决细胞内葡萄糖代谢不足的治疗方法可能对具有AD高危风险的APOEε4携带者有益，生物能量的稳健性可能提高突触活性，最终降低AD的发病风险和(或)延迟临床表现的发生[18]。

综上所述，AD患者血清βHB基线水平降低与携带APOEε4等位基因有关，这一结果为生酮饮食或服用生酮产品治疗AD的具体机制研究提供了一些数据支持。

参考文献:

[4]何本进,何丽艳,陈川,等.生酮饮食与阿尔茨海默病[J].中国老年学杂志,2022,42(18):4632-4635.

基金资助:国家自然科学基金项目(81460203);广西科技基地和人才专项(桂科AD20238075);广西卫健委自筹课题项目(Z20200095,Z2014565);

文章来源:何本进,莫舒涵,黎华,等.阿尔茨海默病患者APOE基因多态性与酮体水平的关系研究[J].国际检验医学杂志,2024,45(13):1537-1540+1545.