Changes and significance of A&#x003b2;1-42, AGEs and sRAGE in serum of Alzheimer's disease

LUO Han-yu; WU juan; LI Xiao-feng

doi:10.3969/j.issn.2096-5516.2021.03.008

Chinese Journal of Alzheimer's Disease and Related Disorders >

2021 , Vol. 4 >Issue 3: 211 - 215

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.2096-5516.2021.03.008

Research Articles

Changes and significance of Aβ1-42, AGEs and sRAGE in serum of Alzheimer's disease

LUO Han-yu ^,¹^,² ,
WU juan ^,³ ,
LI Xiao-feng ^,¹

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1 Department of Neurology, The Second Affiliated Hospital of Chongqing Medical University, Chongqing 400010, China
2 Department of Neurology, Chongqing Sanbo Jiangling Hostipal, Chongqing 400021,China
3 Department of Geratology,Chongqing General Hospital,Chongqing 400014,China

Received date: 2021-04-14

Revised date: 2021-06-02

Online published: 2021-09-25

Fold

Abstract

Objective: To investigate the significance in the early diagnosis of Aβ_1-42, AGEs and sRAGE in serum of patients with AD. Method: 88 qualified subjects were enrolled and divided into normal group (CDR = 0) 29 cases, mild cognitive impairment (MCI) group 30 cases (CDR = 0.5), Dementia group (CDR ≥ 1) 29 cases according to clinical Dementia Rating scale (CDR). Serum level of Aβ_1-42、advanced glycation end products (AGEs) and Soluble receptor for advanced glycation end products (sRAGE) were measured and their relationships with cognitive impairment were analyzed. All data was processed by SPSS 22.0. Results: Aβ_1-42 values: Serum Aβ_1-42 levels in the MCI group and dementia group were significantly lower than those in the normal group (P<0.01), and the Aβ_1-42 levels in the dementia group were significantly lower than those in the MCI group (P<0.01). AGEs value: The serum AGEs level of MCI group (P<0.05) and dementia group was significantly lower than that of normal group (P<0.01); the serum AGEs level of MCI group was significantly higher than that of dementia group (P<0.05). Compared with the dementia group, the serum sRAGE level in the normal sRAGE group (P<0.01) and the MCI group (P<0.05) decreased significantly. In this study, the patient's serum Aβ_1-42 levels were significantly positively correlated with the (Mini Mental State Examinatin,MMSE) and the Montreal Cognitive Assessment Scale (MoCA) scores (r=0.372, P<0.01, r=0.442, P< 0.01); serum AGEs levels are positively correlated with MMSE and MoCA scores (r=0.237, P<0.05; r=0.221, P<0.05); serum sRAGE levels are negatively correlated with MoCA and MMSE scores (r=-0.260, P< 0.05; r=-0.244, P<0.05). Conclusion: The serum levels of Aβ_1-42, AGEs and sRAGE in AD patients gradually decreased with the progression of the disease. In the early diagnosis of AD the serum levels of Aβ_1-42 were specific and sensitive, the serum levels of AGEs were helpful to some extent, while the serum levels of sRAGE had less reference value.

Key words： Beta amyloid; Advanced glycation end products; Soluble receptor for advanced glycation end products

Cite this article

LUO Han-yu , WU juan , LI Xiao-feng . Changes and significance of Aβ1-42, AGEs and sRAGE in serum of Alzheimer's disease[J]. Chinese Journal of Alzheimer's Disease and Related Disorders, 2021 , 4(3) : 211 -215 . DOI: 10.3969/j.issn.2096-5516.2021.03.008

0 前言

阿尔茨海默病(Alzheimer's Disease, AD)是老年患者中最常见的痴呆类型,该病起病隐匿,发病早期患者可有情景记忆障碍,逐渐加重,视空间、语言、执行功能等多认知域进行性受到损害,晚期可伴发精神行为异常,日常生活能力逐步受损。AD疾病负担严重,65岁以上人群总体患病率高达3.21%,城区患病率明显低于农村^[1]。每年有1%~3%的健康老年人可罹患AD,每年有10%~20%的AD 由MCI期进展为痴呆期 ^[2]。目前尚无改变AD病程的有效治疗手段,故早期诊断AD对延缓疾病进展显得尤为重要^[3]。

AD的国际工作组(International Working Group, IWG)2014版诊断标准重点关注了生物标志物在AD早期诊断、预后评估中的价值,尤其是脑脊液的生物标志物的检测^[4]。脑脊液需要通过腰椎穿刺术获取,临床推广比较困难,而血液标本简单易得。老年斑(Senile Plaques, SPs)神经元纤维缠结(Neurofibrillary tangles, NFTs)的形成为AD的两大特征性病理改变,AD发病机制包括Aβ沉积、神经血管功能障碍、氧化应激、胆碱能损伤以及蛋白质的异常修饰等^[5,6]。Aβ_1-40和Aβ_1-42是Aβ的两种主要亚型,其中Aβ_1-42是为AD患者的重要亚型,具有较强聚集性和神经毒性^[7]。晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products, AGEs)为还原糖的醛基与大分子物质的游离氨基,发生非酶促糖基化反应所产生。多个研究发现^[8⇓~10], AGEs通过多种途径导致神经元凋亡引起神经损伤, AGEs可能为AD的发病原因之一,部分晚期糖基化终末产物受体(RAGE)缺少跨膜域,由细胞分泌出来,形成可溶性RAGE (Soluble RAGE, sRAGE),sRAGE被认为参与了AD的发生、发展。AD患者血浆中Aβ_1-42、AGEs、sRAGE均存在明显异常,有成为AD早期诊断标志物的潜力。据此,本文探讨AD患者血清中Aβ_1-42、 AGEs及sRAGE变化,并分析上述指标与认知功能的关系,探讨其早期诊断AD的临床价值,总结如下。

1 对象与方法

1.1 研究对象

选取受试者,能进行神经心理量表评估、脑磁共振检查、生化检测,自愿签署受试者知情同意书等。病例收集时间：2018年2月至2019年2月,共59例AD患者作为受试者,所有AD患者均符合2014版IWG-2的AD的诊断标准^[4],依据临床痴呆评定量表(Clinilic Dementia Rating, CDR)分为轻度认知障碍组（CDR=0.5分）30例、痴呆组（CDR≥1分）29例,取同期收治的29例体检健康者为正常组,其中正常组纳入标准：(1)无认知功能减退表现及其他可能影响认知的相关病史和用药史;(2)脑磁共振正常;(3)生化检测无认知功能相关的异常指标;(4) MMSE和MoCA评分正常范围,CDR评分0分。三组间的受教育年限、性别、年龄无显著差异,具有可比性。对受试者行MMSE、MoCA和CDR量表评估。MMSE涉及记忆、定向、注意、计算、语言和执行的评估。MOCA涉及多认知域评定,与MMSE相比,更强调了对注意力和执行力的评估,对筛查MCI敏感度更高。CDR则评定认知障碍受损的程度。受试者抽取空腹静脉血2ml,储存分离后的血清,采用ELISA法检测血清中Aβ_1-42、AGEs及sRAGE的水平,同期采静脉血完成其他生化指标的检测,同时完善脑磁共振检查,比较各组间血清Aβ_1-42、AGEs和sRAGE值差别并探究其血清水平与认知功能的关系。本研究中试剂盒来自江苏酶免实业有限公司（将冻存的标本融冻后采用双抗体夹心法分别测定血清样本中Aβ_1-42、AGEs、sRAGE的含量,具体操作流程按照说明书执行,最后根据每个样品的OD值得出相应的浓度乘以稀释倍数即得到血清样本中上述指标的实际浓度值。详细见AGEs、sRAGE、Aβ_1-42检测步骤）。

1.2 AGEs、sRAGE、Aβ_1-42检测步骤如下：

1.2.1 标准品的加样;设置标准品孔和样本孔,标准品孔各加不同浓度的标准品50 μl。

1.2.2 加样：分别设空白孔（空白对照孔不加样品及酶标试剂,其余各步操作相同）,待测样品孔,在酶标包被板上待测样品孔中先加样品稀释液40 μl,然后再加待测样品10 μl（样品最终稀释度为5 倍）,加样将样品加于酶标板孔底部,尽量不触及孔壁,轻轻晃动混匀。

1.2.3 加酶：每孔加入酶标试剂100 μl,空白孔除外。

1.2.4 温育：用封板膜封板后置37℃温育60分钟。

1.2.5 配液：将20倍浓缩洗涤液用蒸馏水20倍稀释后备用。

1.2.6 洗涤：小心揭掉封板膜,弃去液体,甩干,每孔加满洗涤液,静置30秒后弃去,如此重复5次,拍干。

1.2.7 显色：每孔先加入显色剂A50 μl,再加入显色剂B50 μl,轻轻震荡混匀,37℃避光显色15分钟。

1.2.8 终止：每孔加终止液50 μl,终止反应（此时蓝色立转黄色）。

1.2.9 测定：以空白孔调零,450 nm波长依序测量各孔的吸光度（OD值）。测定应在加终止液后15分钟以内进行。

1.3 统计学方法

统计软件为SPSS 22.0。计量资料以均数±标准差（x±s）表示。多组间比较采用单因素方差分析,行方差齐性检验,多个样本间多重比较满足方差齐性采用LSD-t 检验。采用Spearman相关性检验血液生物标志物和MMSE、MoCA的相关性,检验标准α=0.05。绘制Aβ_1-42、AGEs和sRAGE血清水平的受试者工作特征曲线（Receiver operating characteristic curve, ROC curve）,分析其诊断价值。

2 结果（见表1-2,图1a、b）

表1 三组病例临床资料的正态分布表

Tab.1 Clinical data of three groups

项目	正常组（n=29）	MCI组（n=30）	痴呆组（n=29）	χ²/t	P
性别（男）	81	16	8	5.664	0.059
年龄（岁）	65.76±9.75	66.27±8.99	68.38±9.58	2.442	0.102
受教育年限（年）	9.97±2.97	10.70±2.88	10.07±2.25	27.787	0.002
收缩压（mmHg）	141.69±27.53	135.20±26.66	139.14±31.00	7.413	0.437
舒张压（mmHg）	80.76±14.39	74.93±10.13	81.10±15.81	3.568	0.193
AGEs（ug/ml）	19.76±3.22	17.73±3.43	15.54±3.85	0.911	0.023
sRAGE（pg/ml）	1427.06±257.59	1510.71±310.01	1703.16±288.32	74.772	0.365
Aβ_1-42（pg/ml）	140.35±24.32	102.03±28.14	72.82±34.35	7.1714	0.000
UA（umol/l）	308.33±75.72	294.61±79.11	297.11±66.53	19.319	0.672
TG（mmol/L）	1.57±0.93	1.61±1.55	1.35±0.59	0.288	0.953
TC（mmol/L）	6.23±7.89	4.68±1.06	4.85±0.80	1.197	0.208
LDL-C（g/L）	2.53±0.66	2.49±0.88	2.68±0.85	0.209	0.658
HDL-C（g/L）	1.41±0.28	1.48±0.33	1.44±0.27	0.078	0.354
Hcy（umol/l）	11.98±2.57	14.17±8.34	13.53±3.51	1.424	0.112
HbA1c（%）	6.07±0.70	5.80±0.79	5.86±0.82	0.202	0.252
MMSE分值	27.50±2.41	23.14±3.19	15.31±4.77	1.205	0.083
MoCA分值	22.97±3.91	19.62±10.65	10.65±4.98	1.417	0.359

表2 AGEs、sRAGE及其他指标分别与MMSE、MoCA评分spearman相关性分析

Tab.2 Spearman analysis of AGEs, sRAGE and other indicators with MMSE and MoCA

项目	MMSE评分		MoCA评分
项目	r	P	r	P
年龄（岁）	-0.218	0.0042	-0.204	0.050
受教育年限（年）	0.268	0.012	0.221	0.039
AGEs（ug/ml）	0.237	0.026	0.235	0.023
sRAGE（pg/ml）	-0.260	0.014	-0.244	0.022
Aβ_1-42（pg/ml）	0.442	0.000	0.372	0.000
UA（umol/l）	0.079	0.465	0.074	0.494
Hcy（umol/l）	-0.079	0.463	-0.091	0.399
HbA1c（%）	0.0197	0.066	0.167	0.120
TG（mmol/L）	0.063	0.562	0.021	0.849
TC（mmol/L）	0.039	0.719	0.046	0.673
LDL-C（g/L）	0.023	0.830	0.040	0.715
HDL-C（g/L）	-0.011	0.916	-0.007	0.952

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图1a 血清Aβ_1-42、AGEs诊断AD的ROC曲线

1-42、AGEs诊断AD的ROC曲线

Fig.1a ROC curve of serum Aβ_1-42、AGEs in diagnosis of AD

1-42、AGEs in diagnosis of AD

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图1b 血清sRAGE诊断AD的ROC曲线

Fig.1b ROC curve of serum sRAGE in diagnosis of AD

2.1 一般情况

组间性别、年龄和受教育年限无明显差异(P>0.05)。组间肾功、血脂、Hcy、HbA1c及血压水平也无明显差异(P>0.05)。

2.2 组间血清Aβ_1-42、AGEs和sRAGE水平

正常组血清Aβ_1-42水平显著高于MCI组、痴呆组(P<0.01),MCI组血清Aβ_1-42水平显著高于痴呆组(P<0.01);MCI组(P<0.05)及痴呆组(P<0.01)血清AGEs水平较对照组显著降低;痴呆组血清AGEs水平较MCI组更低(P<0.05)。正常组(P<0.01)及MCI组(P<0.05）血清sRAGE水平均明显低于痴呆组。

2.3 血清Aβ_1-42、AGEs和sRAGE与MMSE及MoCA评分的相关性分析。

经spearman相关性分析,本研究中受试者血清Aβ_1-42水平与MMSE评分(r=0.442, P<0.01)、MoCA评分(r=0.372, P<0.01)呈显著正相关。AD患者血清AGEs水平与MMSE(r=0.237, P<0.05)及MoCA评分(r=0.221, P<0.05)呈正相关,有统计学意义。AD患者血清sRAGE水平与MMSE评分(r=-0.260, P<0.05)及MoCA评分(r=-0.244, P<0.05)呈显著负相关。

2.4 血清Aβ_1-42、AGEs和sRAGE 的ROC曲线（见图1a-1b）

血清Aβ_1-42ROC曲线下面积为0.879 (95% CI: 0.807-0.951),血清Aβ_1-42诊断AD的阈值为142.95 pg/ml,该值相应的敏感度和特异度分别为50%和95%,提示血清Aβ_1-42水平在AD早期诊断中有较高的价值。血清AGEs的ROC曲线下面积为0.734 (95% CI: 0.627-0.842),血清AGEs诊断AD的阈值为20.05ug/ml,对应的敏感度和特异度分别为50%和83%,说明血清AGEs对AD诊断也有一定的参考价值。血清sRAGE ROC曲线下面积为0.731 (95% CI: 0.616-0.846),血清sRAGE诊断AD的阈值为1478.88pg/ml,该值相应的敏感度和特异度分别为50%和36.2%,提示血清sRAGE对AD诊断价值有限。

3 讨论

AD相关临床表现可晚于病理改变约5~10 年出现。Aβ为淀粉样前体蛋白,经一系列酶切后形成的氨基酸片段,其亚型Aβ_1-42是构成老年斑的核心成分,参与AD的发生^[11],脑脊液Aβ_1-42为国际公认的AD诊断性生物标记物。Aβ与可结合血管内皮细胞膜上的RAGE,使外周血的Aβ经血脑屏障入脑,加速AD进展^[12]。RAGE的配体包括Aβ和AGEs等,其中sRAGE与细胞膜上的RAGE 竞争性结合AGEs, 从而干扰AGEs与RAGE的结合以此发挥保护作用。有研究提示AGEs与老年斑和NFTs有共定位现象,AD以及一些炎症相关性疾病如糖尿病、血管性疾病、肿瘤等患者脑内的RAGE表达增加,且与AGEs、Aβ水平呈正相关性,AD 患者血清 sRAGE 较正常对照组水平明显下降 ^[13⇓~15]。AGEs可通过产生氧自由基、AGEs与大分子交联等途径,促进神经元凋亡发生。 AGEs与对应受体RAGE结合形成AGEs-RAGE复合体,其信号通路可激活MAPK、NF-κB等在内的信号途径,激活的NF-κB途径反馈性上调神经元中β-分泌酶、RAGE的表达,MAPK的激活则是诱导了tau蛋白的过度磷酸化进而促进NFTs形成,在氧化应激、细胞凋亡、自噬等病理生理过程中发挥调控作用^[16,17]。综上所述,Aβ_1-42、AGEs和sRAGE均与AD发病相关,血液中Aβ_1-42、AGEs、sRAGE在AD早期诊断中极具潜力。

本研究中数据采集均由神经专科医生独立完成,所有受试者均可配合病史采集、体格检查、生化检测、头颅MRI和神经心理评估,病史资料完整,降低了选择偏倚的概率;依据CDR评分分为正常组、MCI组及痴呆组,同时检测血清中Aβ_1-42、AGEs和sRAGE水平,采用酶联免疫吸附剂测定法检测,敏感性和特异性均高、操作简便、结果明晰、重复性强。本研究显示血清Aβ_1-42含量随痴呆程度的增加而逐渐降低,且Aβ_1-42含量与MMSE评分、MoCA评分呈正相关。AGEs随痴呆加重逐渐降低,与MMSE和MoCA评分呈正相关,与大部分报道AGEs随病情加重逐渐升高不一致,不排除发表偏倚可能。sRAGE随痴呆加重反而升高;其MMSE、MoCA评分呈负相关。绘制ROC曲线提示血清Aβ_1-42为诊断AD敏感性、特异性均较高的指标,AGEs具有较高的诊断价值,sRAGE参考价值则较小。分析其中可能的原因：(1)随着痴呆程度加重,AGEs通过各种途径入脑增加而血液中相对低下或在机体氧化应激中被消耗而逐渐降低,而外周血中sRAGE为作为保护性因子随病程进展代偿性升高;(2)本研究为单中心小样本横断面研究,未对痴呆组依据严重程度进行亚组分析,部分晚期重度痴呆患者因配合度差、部分资料不全等不能纳入分析,缺乏动态随访资料;(3)缺乏脑脊液中相关指标的测定作为参照,本研究仅测定血清学指标,未检测细胞内成分,且AGEs具有高度异质性,分为内源性、外源性两种,目前尚无统一检测标准,检测指标及方法相对单一;因此,本研究结果仅反映本中心受试者的部分规律,存在一定局限性。

4 总结

综上所述, AD 患者的血清Aβ_1-42含量随痴呆程度的增加而逐渐降低,为AD诊断特异且敏感的指标,AGEs有一定的参考价值,sRAGE参考价值有待进一步研究明确。

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