摘要
阿尔茨海默病(AD)的血液生物标志物在预测痴呆方面前景广阔，但它们与一般人群中认知衰退中间阶段进展的关联仍不清楚。我们对一个瑞典基于人群的队列中2148名无痴呆个体进行了长达16年的随访。研究了基线AD血液生物标志物与正常认知、轻度认知障碍(MCI)和痴呆之间的转换关系。较低的淀粉样蛋白-β42/40比值和较高的磷酸化tau181 (p-tau181)、p-tau217、总tau、神经丝轻链(NfL)和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)与从MCI向所有原因和AD痴呆的更快进展相关，其中NfL和p-tau217的关联最强。升高的NfL和GFAP与MCI恢复为正常认知的可能性降低相关，而没有任何生物标志物与从正常认知发展为MCI相关。这些发现展示了强大的组水平关联，并表明AD血液生物标志物可能有助于在社区中对MCI阶段的痴呆风险进行分层。
引言
阿尔茨海默病(AD)的血液生物标志物已成为AD病理的可靠指标和未来临床AD的准确预测因子，在专业临床环境中得到证实。与脑脊液(CSF)和正电子发射断层扫描(PET)相比，血液生物标志物成本效益高且侵入性小，使其成为大规模应用的有前景候选者。越来越多的研究开始支持将这些发现扩展到一般人群。根据这一证据，我们最近证明磷酸化tau(p-tau)亚型、神经丝轻链(NfL)和胶质纤维酸性蛋白(GFAP)可以准确预测基于社区的队列中未来所有原因和AD痴呆。然而，关于它们与认知衰退中间阶段进展关联的证据仍然有限。
痴呆是漫长临床前和前驱期的最终阶段，在此期间神经病理学积累并出现轻度认知缺陷。这一早期阶段具有临床意义，因为在痴呆临床表现之前进行治疗干预预计将获得最大益处。虽然一些临床研究表明，MCI且AD血液生物标志物水平升高的个体向痴呆进展的风险很高，但基于人群的研究数据仍然缺乏。此外，AD血液生物标志物如何影响认知衰退不同阶段（包括MCI的发展、恢复为正常认知以及向痴呆的进展）之间的转换，仍知之甚少。解决这些问题可以增强对高风险认知表型的早期识别，并改善预防和治疗策略。
我们的目标是调查六种AD血液生物标志物（单独和组合）的水平与基于人群的2000多名老年人队列中不同认知衰退阶段（即正常认知、MCI和痴呆）进展之间的关联，该队列随访时间长达16年。
结果
在基线时，研究参与者的中位年龄为72.2岁，61.5%为女性，35.4%具有大学或更高水平的教育。在基线时，381名(17.7%)参与者患有MCI。在平均9.6(4.3)年的随访中，286名(基线无MCI的参与者中的16.2%)发展为MCI，364名(16.9%)发展为所有原因痴呆，其中212例(58.2%)为AD类型；1101名(51.3%)参与者死亡。
个体阿尔茨海默病血液生物标志物与认知不同阶段进展的风险比
图1和补充图S1显示了根据基线AD血液生物标志物水平（即连续值）计算的认知不同阶段之间转换的风险比。除Aβ42/40比值外，所有生物标志物水平升高均与从MCI向所有原因和AD痴呆的更快进展相关，呈现出非线性关系。GFAP水平升高还与MCI恢复为正常认知的风险降低相关。未发现AD血液生物标志物与从正常认知向MCI进展之间的关联。
类似结果在将基线AD血液生物标志物使用预定义临界值二分时也得到了，如表2和补充表S1所示。在基本模型中，与低水平相比，高水平的p-tau181、p-tau217、总tau、NfL和GFAP的参与者显示出从MCI向所有原因和AD痴呆的更快进展。较低的Aβ42/40比值也与从MCI向所有原因和AD痴呆的更快进展相关。与所有原因和AD痴呆关联最强的是NfL（所有原因HR 1.84，95% CI 1.43, 2.36；AD痴呆HR 2.34，95% CI 1.77, 3.11）和p-tau217（所有原因HR 1.74，95% CI 1.38, 2.19；AD痴呆HR 2.11，95% CI 1.61, 2.76），其次是GFAP。与低水平相比，高水平p-tau181、NfL和GFAP的参与者也表现出MCI恢复为正常认知的风险较低。未发现与从正常认知向MCI进展的关联。
在进一步调整慢性疾病后，p-tau181与MCI恢复之间的关联减弱，变得无统计学意义，但点估计值保持相似。
亚组和敏感性分析
与年长者相比，78岁以下参与者中生物标志物与从MCI向所有原因和AD痴呆进展之间的关联略强。MCI恢复的结果则不一致。按性别分层的分析显示，AD血液生物标志物与从MCI向所有原因痴呆进展之间的关联在女性中更强。
在排除基线时患有MCI的参与者后，大多数结果保持一致。只有p-tau181与从MCI向所有原因和AD痴呆进展以及NfL和GFAP与MCI恢复之间的关联减弱，变得无统计学意义，尽管点估计值保持相似。
使用逆概率加权(IPW)来考虑损耗的敏感性分析产生了与主要结果一致的估计值。当应用认知障碍无痴呆(CIND)操作化而不是MCI时，结果与使用MCI定义获得的结果相当。
阿尔茨海默病血液生物标志物组合与认知不同阶段进展的风险比
由于p-tau217、NfL和GFAP显示出与我们结果最强的关联，我们还探讨了这些生物标志物组合与认知阶段转换风险比的关系（图2和补充表S10-S13）。从MCI向所有原因和AD痴呆的进展风险随着基线时升高生物标志物数量的增加而增加。与没有升高生物标志物的参与者相比，具有三个升高生物标志物的参与者向所有原因痴呆进展的风险超过两倍（HR 2.22，95% CI 1.50, 3.28），向AD痴呆进展的风险甚至更高（HR 3.71，95% CI 2.22, 6.20）。考虑到生物标志物对，从MCI向所有原因和AD痴呆进展最快的是p-tau217和NfL水平均升高的个体。具体来说，将两种生物标志物水平均低的个体作为参考，仅NfL水平高的向所有原因痴呆进展的HR为1.59（95% CI 1.13, 2.22），仅p-tau217水平高的HR为1.71（95% CI 1.11, 2.63），两种生物标志物均升高的HR为2.29（95% CI 1.62, 3.24）。对于向AD痴呆的进展，HR分别为2.09（95% CI 1.37, 3.17）、2.03（95% CI 1.23, 3.36）和3.07（95% CI 2.04, 4.60）。
相反，MCI恢复为正常认知的风险随着基线时升高生物标志物数量的增加而降低，在具有三个升高生物标志物的个体中比没有升高生物标志物的个体低70%。未发现生物标志物组合与从正常认知向MCI进展之间的关联。
讨论
在这项大型社区研究中，几种AD血液生物标志物水平升高与更快的认知衰退相关。具体而言，与生物标志物水平较低的个体相比，p-tau181、p-tau217、总tau、NfL和GFAP水平较高的个体从MCI向所有原因和AD痴呆的进展更快。当同时考虑多种生物标志物时，这些关联甚至更强。低Aβ42/40比值也与从MCI向所有原因和AD痴呆的进展相关。高NfL和GFAP与MCI恢复为正常认知的可能性降低相关。值得注意的是，在认知未受损的参与者中，任何检查的生物标志物与MCI的发展均无关联。
越来越多的纵向研究，包括我们团队进行的一项研究，证实了AD血液生物标志物与认知未受损社区居住老年人群中痴呆发作之间的关联。然而，具有升高生物标志物的认知未受损个体可能在余生中保持无症状，痴呆可能需要数年才能在临床上显现。我们之前的研究表明，虽然AD血液生物标志物可能用于排除即将发生的痴呆，但它们尚不适合作为社区中认知未受损个体的独立筛查工具。
本研究基于这一证据，通过研究AD血液生物标志物对社区中认知衰退不同阶段（即MCI的发展、从MCI向痴呆的进展以及MCI恢复）进展的影响，提供了更广阔的视角。我们的发现表明，生物标志物水平与认知衰退的更晚期阶段关联最强，而它们在无症状人群中用于非常早期检测的实用性仍然有限。这一结果与不鼓励在无症状个体中使用AD生物标志物的当前建议一致，并与先前证据表明AD血液生物标志物在MCI阶段可能更有信息价值。
在这项研究中，我们特别关注MCI，这是一个具有临床意义的认知衰退阶段，先于痴呆，可能代表生物标志物测试和早期治疗干预的最佳窗口期，因为疾病修饰疗法预计在痴呆临床表现之前最有效。先前研究表明，AD血液生物标志物可以在临床环境中识别出向痴呆进展风险最高的MCI个体。我们的研究证实了这些发现，并将其扩展到社区，表明AD血液生物标志物可以帮助分层从MCI向痴呆的进展风险，可能为指导进一步研究和预防及治疗策略的设计提供有价值的信息。应开展更多专门针对轻度认知缺陷个体的大型研究，以确定这些生物标志物（单独或与其他临床数据结合）最终是否能够支持开发用于一般人群中个体水平痴呆预测的工具。
我们还观察到，具有轻度认知缺陷和AD血液生物标志物改变的参与者恢复为正常认知的倾向较低。先前研究表明MCI具有异质性和动态性，强调轻度认知缺陷不一定是痴呆的前驱症状。事实上，相当一部分MCI个体经历自发缓解，特别是在社区环境中。可能的解释是，轻度认知缺陷不一定是由潜在神经病理学引起的。相反，它们也可能由其他短暂原因引起，如医疗状况、睡眠障碍或抑郁。血液生物标志物可以帮助识别轻度认知缺陷是由潜在神经病理学变化引起的病例，因此不太可能恢复。
在这项研究中，我们发现Aβ42/40比值与认知衰退之间的关联较弱。尽管脑脊液Aβ42/40比值是公认的AD生物标志物，但血液中Aβ的浓度与Aβ脑沉积的相关性不如脑脊液水平直接。血液Aβ水平比脑脊液水平低10倍，并且主要是外周产生的。类似考虑限制了血液总tau的使用。与SNAC-K和其他基于社区的队列的先前发现一致，p-tau217、NfL和GFAP表现出与认知衰退最强的关联。值得注意的是，p-tau217与AD痴呆的关联比与所有原因痴呆的关联更强。这一结果并不意外，因为p-tau217是AD病理最敏感的血液生物标志物，并被提议作为AD诊断的独立生物标志物。我们的发现进一步确认了它在社区中的作用，并建议其潜在用途作为具有轻度认知缺陷个体的AD病理初步评估工具。p-tau217可以帮助确定是否需要进一步的临床评估或确认性测试，并有助于识别疾病修饰疗法的候选者。相反，NfL是一种非特异性神经退行性标志物，广泛反映神经元丢失。由于缺乏特异性，NfL可能有助于在社区环境中检测所有原因痴呆，其中大多数痴呆病例发生在老年，是混合神经病理过程的结果。我们对GFAP（星形胶质细胞活化的标志物，可能是AD中淀粉样斑块形成的反应）的研究结果与报告其与从MCI向痴呆进展相关的证据一致。
正如预期的那样，具有多种改变生物标志物的个体向所有原因和AD痴呆的进展风险更高。在生物标志物组合中，p-tau217与NfL同时升高与向痴呆的进展表现出最强关联。不同血液生物标志物的同时改变可能反映了不同神经病理变化的存在，或表明更晚期的疾病阶段。因此，整合多种生物标志物可能提供补充信息，并进一步增强具有轻度认知缺陷个体的风险分层。
与我们在SNAC-K中的先前研究一致，AD血液生物标志物与从MCI向所有原因和AD痴呆的进展之间的关联在78岁以下的参与者中通常比在年长者中略强。这与观察到AD血液生物标志物水平随年龄增加而升高，即使在认知未受损个体中也是如此，表明可能需要年龄调整的临界值。此外，AD血液生物标志物与向所有原因痴呆的进展之间的关联在女性中似乎比在男性中更强。然而，由于置信区间重叠，我们无法得出明确结论。未来研究应深入调查年龄或性别是否会影响AD血液生物标志物与认知结果之间的关系，并探索使用年龄或性别调整的临界值。
这项研究的一个关键优势是纳入了2000多名社区居住的老年人，随访时间长达16年，测量了六种AD血液生物标志物，包括p-tau217。此外，由训练有素的心理学家进行的神经心理测试电池确保了对轻度认知缺陷（即MCI）的客观和严格识别。最后，长期随访与多状态马尔可夫模型的结合使我们能够检查AD血液生物标志物在认知谱系中所有可能转换中的作用。也应该提到一些局限性。首先，痴呆诊断仅基于临床评估，未纳入神经影像学或脑脊液生物标志物，引入了AD痴呆误分类的潜在风险。这一挑战固有于基于社区的环境中，在这些环境中很少能获得生物学确认，且混合病因很常见。为了提高诊断准确性，我们采用了一种标准化的三步程序，涉及两名训练有素的医生和一位在痴呆诊断方面有专长的神经科医生。我们还回顾了临床图表和死亡登记，以确保检测已故参与者的痴呆。其次，AD生物标志物在血清中测量，其中它们的浓度比血浆中低。然而，血清生物标志物水平与血浆水平密切相关，并显示出相当的诊断性能。第三，我们基于SNAC-K队列内得出的临界值的结果可能不会完全扩展到更多样化的人群或替代实验室平台。需要未来研究在独立和更多样化的队列中验证这些发现。第四，大量参与者在基线时缺乏AD血液生物标志物。与研究中包括的参与者相比，他们通常年龄更大，教育水平较低，合并症患病率更高。由于这些个体痴呆风险更高，他们的排除可能导致结果低估。最后，仅在基线时可用的生物标志物不允许我们评估生物标志物水平变化与认知衰退阶段进展之间的关联。
总之，在这项大型社区研究中，几种AD血液生物标志物（特别是p-tau217、NfL和GFAP）水平升高与从MCI向所有原因和AD痴呆的更快进展以及MCI恢复减少相关。值得注意的是，在认知未受损参与者中，生物标志物水平与MCI的发展之间没有关联。这些发现展示了强大的组水平关联，并表明AD血液生物标志物可能有助于在社区中对MCI阶段的痴呆进展风险进行分层。包括更多轻度认知缺陷个体大型队列的未来研究应探索临床和生物标志物数据的整合，以改善个体水平的痴呆预测。
方法
研究人群
我们使用了瑞典卡伦贝格老龄化与护理研究(SNAC-K)的数据，这是一项正在进行的基于人群的纵向研究。在基线(2001-2004年)，从斯德哥尔摩卡伦贝格区随机选取了3363名60岁以上的个体参与(73%参与率)。参与者每六年(<78岁)或三年(≥78岁)进行一次随访。我们选择了基线时无痴呆的参与者(n=3123)，并排除了缺失血液生物标志物数据的个体(n=833)，获得了一个包含2290名参与者的基线人群。与基线数据完整的参与者相比，缺失数据的参与者平均年龄更大，女性比例更高，教育水平较低，慢性疾病患病率更高(p<0.001)。总体而言，142名(6.2%)参与者在基线评估后退出，留下2148名参与者有可用的随访数据。与有可用随访数据的参与者相比，退出的参与者更年轻(平均年龄差异：-7.52岁；95% CI：-9.27, -5.76)，教育程度更高(大学水平：47.2% vs. 35.4%，p 0.044)，且慢性疾病较少(平均差异：-1.00种疾病；95% CI：-1.39, -0.60)。
所有参与者或认知障碍个体的代理人均提供了书面知情同意。SNAC-K研究所有波次的方案均获得斯德哥尔摩地区伦理审查委员会批准，整个研究过程中遵循了赫尔辛基宣言的伦理标准。
数据收集
在每次就诊时，参与者接受了训练有素的护士、医生和心理学家的标准化综合评估。收集了临床、实验室、功能和认知数据。
阿尔茨海默病血液生物标志物
在基线时采集了外周静脉血样(非强制空腹)，并将血清等分试样储存在卡罗林斯卡研究所生物库中，温度为-80°C。生物标志物在斯德哥尔摩亲和力蛋白质组学单位(SciLifeLab)测量。使用Simoa Neuro 3-plex A试剂盒测量血清淀粉样蛋白-β40 (Aβ40)、淀粉样蛋白-β42 (Aβ42)和总tau (t-tau)，Simoa pTau-181 Advantage V2试剂盒测量血清p-tau181，Simoa ALZpath p-Tau-217 Advantage PLUS试剂盒测量血清p-tau217，Simoa Neuro 2-plex B试剂盒测量血清NfL和GFAP。对于每个试剂盒，将25μL样品稀释1:4，并按照制造商说明进行测定。Quanterix仪器为校准品、对照品和样品提供AEB(每个珠子的平均酶)值。Quanterix SR-X软件使用校准品和四参数逻辑(4PL)曲线拟合自动执行曲线拟合、浓度外推和图形表示。估计了每个测定的精密度。通过在每次运行(板)中包括来自SNAC-K样品的三份血清池、对照1(Quanterix试剂盒)和对照2(Quanterix试剂盒)，计算运行内变异系数(CV)。所有运行的平均CV在补充表S14中报告。低于检测限的数据通过单值插补替换，使用非随机缺失策略，值为0。
轻度认知障碍(MCI)
MCI使用神经心理测试电池进行操作化，包括五个认知领域：执行功能(连线测试B部分)、情景记忆(自由回忆)、视空间能力(心理旋转)、语言(类别和字母流畅性)以及感知速度(数字取消和模式比较)。测试分数使用年龄特定的基线平均值和标准差(SD)标准化为z分数；如果每个认知领域有多个认知测试可用，则对z分数取平均。如果个体在至少一个认知领域得分低于年龄特定均值1.5个SD，并且功能独立性基本保持完好——定义为不超过一项工具性日常生活活动(IADL)受损且基本日常生活活动(ADLs)完好——且无痴呆诊断，则被归类为MCI。使用基线临界值，在随访时使用相同程序识别MCI。
还采用了另一种操作化——认知障碍无痴呆(CIND)，定义为在无痴呆诊断的情况下，至少一个认知领域得分低于年龄特定均值1.5个SD。
所有原因和AD痴呆诊断
在基线和每次随访评估时，根据《精神障碍诊断与统计手册》第4版(DSM-IV)标准和NINCDS-ADRDA标准诊断所有原因和AD痴呆。诊断遵循三步程序。由进行面对面临床评估的检查医生做出初步诊断。一位不了解初始评估情况的第二位医生独立审查临床文档，并做出第二个初步诊断。如果两者之间存在分歧，则由一位在认知障碍方面有专长的高级神经科医生——数据收集过程外部——审查病例并发布最终诊断。如果参与者在未获得痴呆诊断的情况下死亡，则通过审查临床图表和瑞典国家死亡原因登记来获取更多信息。这种方法最大限度地减少了因在计划随访前死亡而低估痴呆病例的风险。
生存状态
从瑞典死亡原因登记中获取参与者的生存状态信息。
其他协变量
教育分为小学、高中和大学或更高。简易精神状态检查用作整体认知的衡量标准。通过医生的临床评估、医疗记录、自我报告、实验室测试和药物使用收集慢性疾病信息。疾病按照国际疾病分类第10版(ICD-10)编码。
统计分析
使用参数多状态马尔可夫模型来估计根据AD血液生物标志物水平和基线时升高生物标志物组合的认知阶段之间转换的风险比(HR)。这些模型提供了同时探索AD生物标志物与认知阶段之间所有可能转换关联的机会。我们使用了一个考虑区间截断的四状态模型。我们包括三个认知阶段(正常认知、MCI和痴呆)和死亡作为一个吸收状态，这意味着达到死亡阶段的个体不能返回到任何先前阶段。不允许从正常认知直接转换到痴呆；直接从正常认知进展到痴呆的个体被认为已经通过MCI阶段，尽管由于间歇性观察未观察到。唯一可逆的转换是在MCI和正常认知之间。补充图S3中描绘了所采用的多状态马尔可夫模型的示意图。
模型假设基线转换风险遵循Gompertz分布，使用年龄作为时间尺度。分析根据性别和教育进行调整；额外调整包括慢性肾病、心脏病、脑血管疾病、贫血和肥胖，因为我们之前发现AD血液生物标志物水平随这些合并症而变化。
致谢
作者感谢SNAC-K参与者和SNAC-K小组在数据收集和管理方面的合作，以及SciLifeLab的Affinity Proteomics-Stockholm部门对血清生物标志物定量的支持。瑞典国家老龄化和护理研究(SNAC-K)的数据收集得到了瑞典研究委员会（当前资助：2021-00178）；瑞典卫生和社会事务部；参与的县议会和市政当局的支持。本工作还得到了Stiftelsen Sigurd och Elsa Goljes minne（M.V.，项目编号：LA2024-0126）、Demensfonden（M.V.，2024）、Hjärnfonden（G.G.的博士后奖学金；2021-0025）和Gamla Tjänarinnor基金会（G.G. 2021-01235）的支持；D.L.V.得到了瑞典研究委员会（项目编号2021-03324）和2021年和2023年卡罗林斯卡研究所流行病学和生物统计学战略研究领域(SFOepi)的支持。EJL得到了瑞典研究委员会（项目编号2020-01030；2024-00721）的支持。资助者在研究设计、数据收集、数据分析、数据解释或报告撰写中没有任何作用。
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