谢廷飞 谭兰

(1 青岛大学医学部,山东 青岛 266071; 2 青岛市市立医院神经内科)

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease,AD)作为全因痴呆的主要病因之一,其两大核心病理学特征包括神经元细胞外淀粉样斑块沉积及神经元细胞内神经纤维缠结形成［1］。2018年,美国国家老龄化研究所和阿尔茨海默病协会提出β淀粉样蛋白(Aβ)、病理性tau、神经变性的“研究框架”［AT(N)］,用于AD的定义和诊断,还提出可以Aβ作为机体是否处于AD病理状态的生物标志物［2］。另外,关于AD病因多项研究结果表明大脑神经元溶酶体功能障碍与AD的形成密切相关［3-4］。TMEM106B是一种编码溶酶体跨膜蛋白的基因,多项研究发现其与包括AD在内的多种脑疾病有关［5-8］。前期研究发现AD患者大脑当中TMEM106B的表达水平(包括mRNA和蛋白)均呈显著性降低［9］,而rs1990622则是位于TMEM106B的3′端非翻译区,而且能够多态性调节TMEM106B的表达［10］,TMEM106Brs1990622与神经丝轻链蛋白(NfL)的水平存在着显著关联［11］,但是TMEM106B与AD患者脑脊液(CSF)核心蛋白的关系至今尚未明确。另一方面,rs1990622位点多态性影响左侧颞叶体积［12］,但其是否影响AD关键脑区体积仍不清楚。故而明确TMEM106B蛋白参与AD的分子机制对于AD致病机制的深入理解以及药物靶点的开发研究至关重要。本研究旨在探讨rs1990622位点的多态性与AD神经病理学及影像学表型的关系,为进一步研究TMEM106B参与AD的机制提供依据。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究纳入研究对象均来自AD神经影像学计划(ADNI)研究队列(http://adni.loni.usc.edu)。本研究总共纳入了308例非西班牙裔高加索受试者(已检测TMEM106Brs1990622基因分型,同时评估了AD CSF核心蛋白),将上述308例受试者根据CSF β淀粉样蛋白42(Aβ1-42)水平［13］分为AD病理组和非AD病理组。所有纳入研究的受试者均具备基线脑结构MRI和各项神经心理学检查结果,其中167例为载脂蛋白E(APOE) ɛ4基因携带者,141例为APOEɛ4非携带者。

收集患者的年龄、性别、受教育年限、基因型、AD CSF核心蛋白指标［包括Aβ1-42、总tau蛋白(T-tau)和磷酸化tau蛋白(P-tau)］及神经影像学指标［包括海马、内嗅皮质及颞叶内侧MRI结果及氟脱氧葡萄糖正电子发射计算机断层扫描(FDG-PET)的标准摄入值(SUV)］。研究人群rs1990622基因分型结果基于Illumina Infinium Human610-Quad分型芯片及Hapmap数据库获得。具体SNP分型由Illumina BeadStudio软件生成,并使用PLINK软件进行了质量控制,标准为最小应答率>90%,最小等位基因频率>0.01,哈迪温伯格平衡检验P>0.05。FDG-PET SUV的计算以受试者小脑蚓部为参考区域,通过每个时间点对各受试者5个区域(左角回、右角回、双侧扣带后回、左颞下回、右颞下回)进行平均,生成最终SUV［14］。本研究所使用的研究区域脑结构MRI数据来源于ADNI数据库,影像处理技术细节参考前期发表文献［15］。该项研究中仅使用AD相关关键脑区数据,包括海马、内嗅皮质、颞叶内侧体积和脑容量。

1.2 统计学方法

2 结 果

2.1 两组受试者基本特征比较

纳入人群中包括AD病理组受试者234例和非AD病理组74例。两组受试者年龄、性别、受教育年限、基因型及脑容量比较无明显差异(P>0.05),但Aβ1-42、T-tau、P-tau水平及APOEɛ4等位基因携带状态、FDG-PET SUV、各脑区(内侧颞叶、海马、内嗅皮质)体积比较差异具有显著统计意义(t=-6.137～50.792,P<0.05)。见表1。纳入的AD关键表型在AD病理组和非AD病理组的分布及差异见图1。

*为P<0.05,***为P<0.001,ns为P>0.05

表1 纳入人群基线特征表

2.2 rs1990622位点多态性与AD生物学及影像学表型的关系

多因素线性回归分析结果显示,AD病理组中rs1990622位点多态性与CSF Aβ1-42水平存在显著关联(β=30.479,t=2.021,P<0.05),见图2;而非AD病理组中未发现rs1990622位点多态性与AD任何关键表型存在关联。

*为P<0.05,**为P<0.01,ns为P>0.05

2.3 混杂因素分层分析rs1990622位点多态性与AD关键表型的关联性

散发性AD的风险因素包括性别、年龄［16］及APOEɛ4携带状态［17］,且TMEM106B与AD患者的与年龄［18］、性别［10］、APOEɛ4携带状态［19］均有关,因此本研究对这些混杂因素进行分层分析。模型校正因素包括年龄、性别、教育年限、APOEɛ4携带状态及基线诊断,脑MRI指标中需额外校正全脑容量。

将234例AD病理组受试者根据年龄、性别及APOEɛ4携带状态进行分层分析,多因素线性回归分析示,仅女性受试者中rs1990622位点多态性与CSF Aβ1-42存在显著关联(β=58.637,t=2.664,P<0.001)。见图3。

**为P<0.01,***为P<0.001,ns为P>0.05

3 讨 论

本研究总共纳入了308例进行了TMEM106B rs1990622基因分型、人口学统计及AD CSF核心蛋白评估的同质性群体,利用其相关数据AD CSF核心蛋白(CSF Aβ1-42、T-tau及P-tau)水平和神经影像检查结果,系统探讨了TMEM106B参与AD的可能机制。结果发现在存在AD病理的女性人群中rs1990622位点多态性与CSF Aβ1-42的水平存在显著关联。

最近的一项全基因组关联研究(GWAS)使用了包括ADNI的两个独立数据库均发现TMEM106Brs1990622与AD的神经变性标记物CSF NfL水平存在着显著关联［11］,为进一步探讨TMEM106B与AD关键表型的关系,本研究将纳入的308例受试者根据CSF Aβ1-42的水平进行了分组,其结果发现在AD病理组患者的rs1990622位点多态性仅与CSFAβ1-42蛋白水平存在着关联性,这为未来研究体液TMEM106B蛋白能否在临床上区分AD及非AD患者提供了依据。除此之外,混杂因素也可能会影响TMEM106B在AD中的作用,因此本研究又进一步对常见的混杂因素进行了分层分析,结果发现rs1990622位点多态性仅与女性CSF Aβ1-42蛋白水平相关,此结果与HU等［10］研究一致。

TMEM106B是一种溶酶体膜蛋白,在人脑组织中广泛表达［5］。TMEM106B可与多种蛋白互作影响溶酶体的多项功能［5,20］。部分学者发现溶酶体酸化失调与AD的疾病风险有关,并且可诱导AD小鼠模型的神经元中Aβ积聚,产生老年斑［3］。而KLEIN等［21］发现TMEM106B与V型ATP酶复合体的亚基互作影响溶酶体的酸化,这也许能解释rs1990622位点多态性与CSF Aβ1-42水平的关联,即TMEM106B蛋白可能通过调节溶酶体的酸化影响Aβ的清除,从而参与AD的发病机制。值得一提的是,TMEM106B基因在各种脊椎动物的进化过程中高度保守［10］,为在模式动物中研究TMEM106B功能应用于人类提供了理论依据,加之该基因影响AD的疾病风险且与AD CSF核心蛋白Aβ1-42水平存在关联,因此未来有必要探明TMEM106B和Aβ蛋白的互作关系及其在AD进程中扮演的角色。

更为重要的是,愈来愈多的研究发现,TMEM-106B(120-154aa)蛋白降解后其片段形成的纤维与包括AD在内的神经退行性疾病关系密切［22-25］,研究者们推测TMEM106B(120-254aa)蛋白在溶酶体内外的纤维化将触发溶酶体功能障碍,即神经元或胶质溶酶体降解功能显著降低,导致神经退行性疾病相关病理蛋白质(包括Aβ、TDP-43、tau或α-synuclein)的积累,从而会启动或加速神经退化,最终引起神经退行性疾病一系列的相关症状。这些发现提示研究TMEM106B蛋白的代谢降解对探究包括AD在内的神经退行疾病的发生发展非常重要。

本研究亦存在部分局限性,首先,本研究纳入人群缺乏体液TMEM106B蛋白检测信息,未能全面探讨基因表达层面与AD疾病表型的详细机制,但本文的发现为后期进行相关临床及分子研究提供了研究方向;此外,本研究为保证研究人群的同质性,分析队列仅纳入非西班牙裔白种人,因此研究结论的普适性存在一定局限,对于亚洲人群是否也保持结论的一致性,需要未来进一步探讨;最后本研究随访数据经过质控后,纳入人群较少,不足以进行相关混合效应模型分析。

综上所述,本研究结果显示TMEM106B基因的rs1990622位点多态性与CSF Aβ1-42水平显著关联,表明TMEM106B可能通过影响CSF Aβ1-42蛋白代谢参与AD的疾病过程。根据TMEM106B对Aβ蛋白的潜在影响,调控TMEM106B表达可能是未来AD治疗新的切入点。

作者声明：谭兰、谢廷飞参与了研究设计;谢廷飞参与了论文的写作和修改。所有作者均阅读并同意发表该论文,且均声明不存在利益冲突。