引言
阿尔茨海默病(AD)的发病机制被认为在临床诊断前许多年就开始了，迫切需要更好地检测和表征疾病过程的最早阶段。美国国家衰老研究所和阿尔茨海默病协会(NIA-AA)发布了"临床前"AD的研究标准[1]，这是一个无症状阶段，个体被归类为认知正常但具有与AD相关的生物标志物（即淀粉样β或tau蛋白改变的证据）和可能的"轻度认知衰退"证据，而"轻度认知衰退"尚未被明确定义。该标准提出了一种分期方法，基于AD生物标志物遵循不可变的时序序列的概念，符合淀粉样蛋白级联假说[2, 3]。在第1阶段，个体显示大脑淀粉样蛋白积累的生物标志物证据。第2阶段的特征是淀粉样蛋白阳性加上神经元损伤或神经退行性变的证据。第3阶段涉及这两个标准加上轻度认知衰退的证据。然而，这一时序序列已被质疑[4, 5]，因为研究表明神经退行性变的生物标志物可能在淀粉样蛋白沉积之前发生，许多进展为AD的个体表现出不符合淀粉样蛋白级联假说的生物标志物异常模式[6-13]。此外，几项研究表明，由敏感的情景记忆测量反映的认知衰退，至少与脑脊液(CSF)和影像学生物标志物一样敏感，有时甚至更优越，可预测AD的发展[14-17]。我们在轻度认知障碍(MCI)中的研究表明，AD早期阶段相关的认知特征存在显著异质性，超出了典型的"遗忘型"特征[18-22]。因此，可能存在不同的神经生物学途径导致AD[23]。
先前的研究已经证明了传统MCI诊断的不精确性，包括其随时间的不稳定性（例如，高比例恢复为认知正常）[24-26]和高比例的假阳性诊断错误[20-22]。这种诊断不精确性在研究试图识别"轻度认知衰退"时可能会更加明显，根据NIA-AA标准[1]，"轻度认知衰退"可能包括敏感认知测量中表现略异常、自我抱怨记忆衰退或微妙的神经行为变化。我们旨在在同一概念框架内操作化轻度认知衰退，我们之前曾用此框架定义MCI，并检查阿尔茨海默病神经影像计划(ADNI)队列中的相关CSF生物标志物异常。
方法
数据从ADNI数据库获取。ADNI于2003年由美国国家衰老研究所、国家生物医学成像和生物工程研究所、食品和药物管理局、私营制药公司和非营利组织发起。ADNI的主要目标是测试神经影像、其他生物标志物以及临床和神经心理学评估是否可以结合起来测量MCI和早期AD的进展。ADNI是许多来自不同学术机构和私营公司的共同研究者努力的结果。本研究得到了每个机构的人类实验伦理标准委员会的批准。从所有参与研究的参与者或授权代表处获得书面知情同意。
参与者
参与者是从1,381名非痴呆参与者中选出的570名认知正常的ADNI参与者，这些参与者完成了基线神经心理学评估。我们纳入了根据Jak和Bondi[22, 27]提出的计分神经心理学方法确定为"认知正常"的非痴呆参与者，该方法应用于参与者的基线神经心理学数据。检查了六个神经心理学评分；两个语言测量：动物流畅性（总分）和30项波士顿命名测试（总分）；两个注意力/执行功能测量：连线测试A部分和B部分（完成时间）；以及两个记忆测量：雷伊听觉言语学习测试(AVLT)30分钟延迟自由回忆和AVLT再认。如果满足以下三个标准中的任何一个，则将非痴呆参与者诊断为MCI并从研究样本中排除：(1)他们在至少一个认知领域（即记忆、语言或注意力/执行功能）内的两个测量中得分受损，定义为低于年龄校正的规范均值>1个标准差(SD)；(2)他们在采样的三个认知领域中的每一个都有受损分数，定义为低于年龄校正的规范均值>1 SD；或(3)他们在功能评估问卷(FAQ)上的得分≥9，表明在三个或更多日常活动中依赖[22, 27]。这种MCI的计分定义不依赖于临床判断，也不包括主观认知抱怨作为MCI的标准。1,381名个体中有401名（29.0%）符合上述MCI标准并从进一步研究中排除。在980名被认为认知正常的参与者中，570名（58.2%）接受了腰椎穿刺并有至少一年的随访数据（范围12-96个月），因此被纳入我们的样本；其余410名被排除。纳入的570名参与者比排除的410名参与者更年轻，且在连线测试A部分上的表现更好；在人口统计学或神经心理学测试表现方面没有其他差异。
材料
用于诊断MCI的相同六个神经心理学评分（如上所述）也被用来分类参与者是否表现出"轻度认知衰退"的证据。CSF测量包括淀粉样β(Aβ1-42)、tau和高磷酸化tau(p-tau181p)的浓度。所有参与者都可获得载脂蛋白E(APOE)基因型。
程序
将每个神经心理学评分转换为使用已发布规范数据的标准评分。将Mayo Older Americans Normative Study[28]的年龄校正规范应用于雷AVLT评分。将National Alzheimer's Coordinating Center[29, 30]的年龄校正规范应用于其余神经心理学测量。为了操作化NIA-AA标准中的轻度认知衰退，如果满足以下条件之一，则将认知正常的参与者视为具有轻度认知或功能衰退：(1)他们在不同认知领域的六个神经心理学测量中的两个得分受损，定义为低于年龄校正的规范均值>1 SD；或(2)他们的FAQ得分为6-8（表明在日常活动中有一些依赖）。选择这些标准是因为它们基于我们用于定义MCI的相同概念框架，捕捉了认知障碍的广度和深度。这些标准旨在平衡敏感性（将损伤定义为低于-1 SD而非-1.5或-2 SD）和可靠性（需要两个受损分数而非单个受损分数）。具体来说，我们要求两个测试得分低于1 SD，而不仅仅是一个测试，因为在神经学正常的老年人中孤立低分的基线率很高。例如，Brooks及其同事[31]发现55.5%的健康老年人至少有一个记忆分数低于平均值1 SD，Palmer及其同事[32]发现73%的健康老年人至少显示一个边界分数，而37%显示至少一个受损分数。此外，我们要求两个低分位于不同认知领域，以便分类为轻度认知衰退，而不是在同一领域，因为在一个领域内有两个受损分数的个体将符合我们的MCI标准。这一区别基于研究表明，>20%的健康老年人在两个不同认知领域获得一个受损分数，但更少（<5%）在一个认知领域内获得两个或更多受损分数。我们提出的轻度认知衰退标准可能会提供一个相对保守的轻度认知衰退估计，因为一些人可能经历了认知能力的下降，但仍在神经心理学测试中表现正常。然而，通过要求表现处于"受损"范围内，标准可以更可靠和一致地应用。
根据Shaw等人[33]指定的切点，临床前AD的第1阶段（基于NIA-AA标准[1]）的大脑淀粉样蛋白积累的存在通过异常低的Aβ1-42水平确定，而神经退行性变（第2阶段）通过tau或p-tau181p的异常高水平确定。具体切点值如下：Aβ1-42为192 pg/ml，tau为93 pg/ml，p-tau181p为23 pg/ml。
在根据轻度认知衰退、淀粉样蛋白沉积和神经退行性变对570名参与者进行表征后，我们应用了两种分类程序。第一种基于NIA-AA标准[1]，第二种仅简单计算与临床前AD相关的异常生物标志物（即淀粉样蛋白沉积、神经退行性变）或认知标志物（即轻度认知衰退）的数量，而不考虑其出现的时序。
统计分析
使用一系列方差分析(ANOVAs)与事后t检验以及卡方检验分别检查每种分类方法的组间差异。使用Bonferroni校正来调整多重比较。使用风险曲线探索进展为MCI/AD的速率。
结果
在基线时，48.9%的样本（n= 279）淀粉样蛋白阳性，63.3%（n= 361）神经退行性变阳性，13.3%（n= 76）轻度认知衰退阳性。在表现出轻度认知衰退和未表现出轻度认知衰退的个体之间，年龄、教育程度或性别方面没有差异（所有p值>0.05）。在76名表现出轻度认知衰退的参与者中，65名在不同认知领域的六个神经心理学测量中的两个得分受损（我们操作定义的标准1），11名FAQ得分在6-8之间但在神经心理学测试中没有受损（表明功能衰退；我们操作定义的标准2）。比较基于认知表现和功能表现符合轻度认知衰退标准的个体，显示在年龄、教育程度、性别、淀粉样蛋白阳性、神经退行性变、APOE状态或进展为AD或MCI的速率方面没有显著差异（所有p值>0.05）。
570名参与者中有44名（7.7%）在随后的随访访问中进展为痴呆（诊断平均时间=31.4个月，SD=23.1）。其中，43名符合美国国家神经疾病和中风研究所和阿尔茨海默病及相关疾病协会(NINCDS/ADRDA)的AD诊断标准。剩余的参与者被诊断为进行性核上性麻痹，因此被排除在进展分析之外。另外134名参与者（23.5%）根据计分神经心理学标准进展为MCI诊断（诊断平均时间=18.5个月，SD=21.3）。
基于NIA-AA标准[1]的临床前AD阶段
如表1所示，24.9%（n= 142）的样本不符合临床前AD标准（第0阶段），8.4%（n= 48）显示基于低CSF Aβ1-42的淀粉样蛋白沉积（第1阶段），30.4%（n= 173）显示淀粉样蛋白沉积和基于高CSF tau或p-tau181p的神经退行性变（第2阶段），8.8%（n= 50）显示所有三个标志物（即淀粉样蛋白沉积、神经退行性变和轻度认知衰退）的异常（第3阶段）。另外24.2%（n= 138）的样本显示正常的淀粉样蛋白水平但神经退行性变生物标志物异常（有或没有轻度认知衰退）。Jack和其他人[9, 34, 35]将这一组称为"疑似非AD病理生理学"(SNAP)。其余3.3%（n= 19）被视为"未分类"[8]，因为他们显示轻度认知衰退但没有神经退行性变的证据（有或没有淀粉样蛋白沉积）。
基因型（APOE-ε4与非ε4）×组卡方分析显示APOE-ε4等位基因存在显著差异。APOE-ε4携带者的频率在第0阶段和SNAP组相似（13-19%），在第1阶段和未分类组相似（37-38%），在第2阶段和第3阶段组显著更高（55-72%）；见表1。FAQ总分在第3阶段和未分类组之间没有差异，但两者都显著高于所有其他组，其他组之间没有差异；见表1。
纵向数据显示，第0阶段组的平均随访期（39个月）比第2阶段和SNAP组（29-30个月）长，但在随访长度方面没有其他显著差异。结果（进展vs无进展）×组卡方分析显示进展为MCI/AD（χ²(5) = 92.6, p< 0.001, φc= 0.40）和进展为AD（χ²(5) = 61.9, p< 0.001, φc= 0.33）的患病率存在显著差异。进展为MCI/AD的速率在第0阶段、第1阶段和SNAP组相似（17-22%）；第2阶段（37%；p< 0.01）和未分类组（44%；p< 0.05）适度更高；第3阶段组（84%；p≤0.001）更高。对于仅进展为AD诊断的个体（n= 43），第0阶段、第1阶段、SNAP和未分类组的进展率相似（2-6%）；第2阶段组（9%）略高；第3阶段组（34%）更高。
基于异常生物标志物数量的临床前AD阶段
如表2所示，24.9%（n= 142）的样本在基线时没有异常生物标志物或认知标志物，而8.8%（n= 50）在基线时显示所有三个标志物的异常；这些组与上述使用NIA-AA标准[1]的第0阶段和第3阶段相同。190名参与者（33.3%）仅有一个异常标志物：48名淀粉样蛋白沉积，131名神经退行性变，11名轻度认知衰退。最后，33.0%（n=188）有两个异常标志物：173名淀粉样蛋白沉积和神经退行性变，8名淀粉样蛋白沉积和轻度认知衰退，7名神经退行性变和轻度认知衰退。
基因型（APOE-ε4与非ε4）×组卡方分析显示APOE-ε4等位基因存在显著差异。APOE-ε4携带者的患病率随着异常标志物数量的增加而显著增加；见表2。具有三个异常标志物的组的FAQ总分显著高于所有其他组，其他组之间没有差异；见表2。
纵向数据显示，显示无异常标志物的组平均随访期最长（39个月），但其他组的随访长度没有显著差异（29-30个月）。在177名进展为MCI/AD的参与者中，14.1%（n= 25）在基线时没有异常标志物，20.9%（n= 37）有一个异常标志物（8名淀粉样蛋白沉积，24名神经退行性变，5名轻度认知衰退），41.2%（n= 73）有两个异常标志物（64名淀粉样蛋白沉积和神经退行性变，3名淀粉样蛋白沉积和轻度认知衰退，6名神经退行性变和轻度认知衰退），23.7%（n= 42）有三个异常标志物。结果（进展vs无进展）×组卡方分析显示进展为MCI/AD（χ²(3) = 94.8, p< 0.001, φc= 0.41）和进展为AD（χ²(3) = 59.3, p< 0.001, φc= 0.32）的患病率存在显著差异。拥有一个异常标志物相对于零个（20% vs 18%）并没有显著增加进展为MCI/AD的风险，但拥有两个异常标志物增加了风险（39%；p< 0.001），拥有三个异常标志物进一步增加了风险（84%；p< 0.001）。当仅检查进展为AD诊断的个体（n= 43）时，看到了类似的模式，拥有一个异常标志物相对于零个（均为3%）并没有显著增加进展为AD的风险，但拥有两个异常标志物与适度增加的风险相关（9%；p< 0.05），拥有三个异常标志物进一步增加了风险（34%；p< 0.001）。
讨论
使用一种新颖的操作化"轻度认知衰退"定义，该定义检查了个别神经心理学测试分数的表现并捕捉了认知和功能衰退，我们将认知正常的参与者基于NIA-AA标准[1]和基于每个个体拥有的异常生物标志物或认知标志物数量分别进行分类。使用NIA-AA标准[1]，我们发现第2阶段（淀粉样蛋白沉积加上神经退行性变）和SNAP（淀粉样蛋白水平正常的神经退行性变）是在显示临床前AD证据的个体中最常见的阶段。当我们使用生物标志物或认知标志物的数量而不考虑其时序时，我们发现基线时单独的神经退行性变比单独的淀粉样蛋白沉积常见2.5倍。对于那些在基线时仅显示一个异常标志物并随后进展为MCI/AD的个体（n= 37），单独的神经退行性变最为常见（n= 24），单独的淀粉样蛋白沉积或单独的轻度认知衰退几乎同样常见（n= 8 vs 5）作为前驱AD的第一个迹象。这些发现表明，大多数人没有遵循淀粉样蛋白级联假说提出的时序，即淀粉样蛋白生物标志物首先变得异常，随后是神经退行性变生物标志物，然后是临床症状[2, 3]。我们的结果与研究表明神经退行性变生物标志物可能在淀粉样蛋白沉积之前发生[10]，以及显示具有轻度认知衰退但神经退行性变生物标志物正常的个体（即未分类组）有相对较高的进展为AD的速率的研究结果一致[36]。通过假定所有患者都遵循疾病的单一不变表达，我们可能未能识别出具有不同初始表现但仍将进展为AD的个体。
我们的研究结果与Braak及其同事[4]提出的理论概念一致，他们提出了淀粉样蛋白级联假说的替代模型。他们提出，可检测的AD病理标志物（CSF Aβ和tau病理、神经元丢失、认知症状）都代表AD病理生理级联中晚出现且相对同时发生的变化，这些变化出现在非常狭窄的时间序列中。生物标志物异常序列的感知差异可能更多地反映了生物标志物的敏感性差异或我们检测变化的能力，而非这些神经生物学变化的时间。轻度认知衰退传统上被视为临床前AD中最后受影响的标志物，这可能是由于常规使用粗糙、不敏感的认知能力测量（即评级量表或筛查测量）或轻度认知衰退定义方式的差异。相比之下，敏感的记忆测量（例如雷伊听觉言语学习测试）已被证明是相对于筛查测量、评级量表和生物标志物，在进展为AD过程中最早变得异常的标志物[14]，并且是比大多数生物标志物更可靠的从MCI转换为AD的预测因子[15, 16]。
我们提出的临床前AD分期新方法至少与NIA-AA标准[1]提出的阶段一样能预测进展为MCI/AD。这种简单计算异常标志物数量的方法提供了表征临床前AD的更简洁方法，因为其他人[9, 34, 35]描述的分期系统会导致模糊的"SNAP"和"未分类"类别。在本研究中，SNAP组在APOE-ε4频率、FAQ总分和进展速率方面与第0阶段或第1阶段相似，而未分类组在APOE-ε4频率和进展速率方面与第1阶段或第2阶段相似，在FAQ总分方面与第3阶段相似。创建这些单独的SNAP和未分类组是否能带来任何好处尚不清楚，特别是考虑到SNAP（即疑似非AD病理生理学）本身已被证明是一个误称，因为研究表明淀粉样蛋白先发和神经退行性变先发的生物标志物谱都通向临床前AD[10]。
有人可能会认为，生物标志物比认知衰退提供了更具体的AD病理生理学标志，认知衰退可能由许多其他非AD病理引起，将轻度认知衰退的概念提升到与高度特异性的淀粉样蛋白病理同等水平最终可能降低AD诊断的特异性。在本研究中，几乎所有（43/44）进展为痴呆的参与者都符合NINCDS/ADRDA的AD诊断标准。尽管如此，显示本研究中检查的生物标志物和认知标志物的个体也可能显示非AD病理，并可能发展为混合性痴呆综合征。事实上，"纯"AD病理的概念越来越被认为比大多数晚发型AD中多种潜在神经病理学（例如AD、脑血管疾病、路易体、海马硬化、TDP-43）更为罕见[40-42]。因此，结合生物标志物和检测这些各种潜在病理的敏感神经心理学测试是对任何单个生物标志物的改进，可以显著提高痴呆风险的预测[17]。
本研究的一个优势是使用个别测试分数和计分神经心理学标准在我们之前用于定义MCI的相同概念框架内操作化轻度认知衰退[27]。这种定义轻度认知衰退的方法可能比使用"自我抱怨记忆衰退或微妙的神经行为变化"[1]（已被证明使诊断变得模糊而非澄清[43]）或使用复合分数[9, 34, 35]（其中敏感和不敏感的测试表现被平均在一起，导致复合分数对轻度认知衰退的敏感性可能降低）提高诊断一致性和可靠性。
我们对轻度认知衰退的标准的一个局限性是，它们可能过于严格，无法捕捉所有具有非常早期认知变化的个体（即那些认知已经下降但在神经心理学测试中仍表现正常的个体，或那些仅显示一个受损分数的个体）。另一方面，将我们的计分标准应用于偏离ADNI人口特征（例如低教育程度或发病前能力）的人群时，可能会导致假阳性错误。尽管存在这种潜在风险，我们之前的工作表明，使用我们的MCI计分标准实际上与依赖主观抱怨、评级量表和单个记忆测试的传统标准相比，显著减少了假阳性诊断错误[20, 22]。本研究的另一个局限性是ADNI参与者只接受相对简短的神经心理学测试。更全面的神经心理学评估将增强我们检测和更全面表征轻度认知衰退的能力，前提是我们注意随着测试数量增加而增加的低分基线率[45, 46]和由此导致的误分类可能性[31]。通过明确定义"轻度认知衰退"使用敏感和可靠的神经心理学测试分数，并重新探索生物标志物和认知变化的时间线，我们希望提高临床前AD的诊断精度，并增强识别与不同神经生物学途径相关的早期迹象的能力。
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