论文简介:
本文是一篇发表于*Clinical Neurology and Neurosurgery*期刊(2024年,第236卷)的综述文章(Review Article)。作者为Ye Wang(王烨,浙江中医药大学第二临床医学院;浙江省肿瘤医院/中国科学院大学附属肿瘤医院精神科)、Yuhan Zhang(张雨涵,浙江中医药大学第二临床医学院)和Enyan Yu*(虞恩延*,通讯作者,浙江省肿瘤医院/中国科学院大学附属肿瘤医院精神科)。论文于2023年11月28日在线发表。文章的主题是基于A/T/(N)研究框架,利用靶向淀粉样蛋白β(Amyloid-β, Aβ)和Tau蛋白的正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography, PET)成像技术,对阿尔茨海默病(Alzheimer‘s Disease, AD)进行鉴别诊断。
主要内容阐述:
一、 研究背景与目的 本文的核心主旨在于系统梳理并阐述,如何依据国际通用的A/T/(N)生物学研究框架,联合应用靶向Aβ和Tau蛋白的PET显像技术,以提高AD的诊断准确率,并有效区分AD与其他常见的神经退行性疾病。AD是最常见的老年性神经退行性疾病,其主要病理特征为脑内细胞外Aβ斑块的异常沉积和细胞内过度磷酸化Tau蛋白形成的神经原纤维缠结(Neurofibrillary Tangles, NFTs)。然而,AD临床表现复杂,常规神经影像学检查仅能发现大脑宏观结构和代谢改变,无法直接显示Aβ和Tau病理。此外,许多非AD痴呆(如路易体痴呆、额颞叶痴呆等)也可能伴随Aβ或Tau蛋白沉积,使得临床鉴别诊断困难。因此,能够无创、可视化地在活体内检测AD特异性病理改变的分子影像学技术,尤其是靶向Aβ和Tau的PET显像,成为近年来的研究热点。本文旨在综述相关PET示踪剂的进展,并详细论证在A/T/(N)框架下,联合应用Aβ-PET与Tau-PET如何优化AD的诊断与鉴别诊断流程。
二、 AD与非AD痴呆的病理生理学差异 文章首先从病理基础入手,强调了AD与其他痴呆在蛋白质沉积模式上的根本不同。AD的病理进程遵循特定的空间扩散规律:Aβ沉积遵循Thal分期,从新皮质逐步向皮质下、脑干和小脑扩散;而Tau蛋白形成的NFTs则遵循Braak分期,在无症状期(I-II期)主要局限于内嗅皮层,轻度认知障碍期(III-IV期)扩展至海马CA1区,至重度痴呆期(V-VI期)广泛分布于颞叶及新皮质各区域。AD相关的Tau蛋白主要为3R和4R亚型的混合形式。文章指出,Aβ与Tau病理可能具有协同作用。
相比之下,其他痴呆的病理蛋白构成不同: * 路易体痴呆(Dementia with Lewy Bodies, DLB)和帕金森病痴呆(Parkinson‘s Disease Dementia, PDD):核心病理是α-突触核蛋白(α-synuclein)沉积形成的路易小体。尽管部分患者也可能伴有Aβ和Tau沉积,但模式与AD不同。例如,DLB患者比PDD患者有更广泛的Aβ斑块累积和稍严重的Tau病理。 * 额颞叶痴呆(Frontotemporal Dementia, FTD):病理更为复杂,主要涉及额叶和/或颞叶神经元,蛋白质聚集与TDP-43、肉瘤融合蛋白(FUS)或Tau蛋白有关。其中,与FTD相关的Tau蛋白形成的是直丝(straight filaments),而非AD中的配对螺旋丝(paired helical filaments)。少数FTD病例还可能合并其他病理改变,如皮质基底节变性(CBD)和进行性核上性麻痹(PSP)。
这部分论述为后续讨论PET示踪剂在不同疾病中的结合差异奠定了病理学基础,明确了鉴别诊断的必要性和理论依据。
三、 靶向Aβ与Tau的PET示踪剂在AD诊断中的应用 文章系统回顾了目前已获美国食品药品监督管理局(FDA)批准或在研的PET示踪剂。 * Aβ靶向示踪剂:主要介绍了三种FDA批准的显像剂:18F-氟他莫醇(18F-flutemetamol)、18F-氟比他班(18F-florbetapir)和18F-氟贝他苯(18F-florbetaben)。文章引用了多项与尸检病理对照的研究数据,证明了这些示踪剂诊断AD具有较高的敏感性和特异性(例如,18F-氟贝他苯的敏感性和特异性分别为97.9%和88.9%)。其中,18F-氟比他班和18F-氟贝他苯的特异性被认为最高。研究还发现,Aβ的沉积模式(从局部到弥漫)与认知功能从正常到轻度认知障碍再到AD的临床进程相关,遵循Thal淀粉样蛋白分期。 * Tau蛋白靶向示踪剂: * 第一代示踪剂:以18F-氟他西吡(18F-flortaucipir,又称AV-1451) 为代表,于2020年获FDA批准。其在Braak V-VI期(重度AD)具有很高的敏感性(92.3–100%),但在Braak早期阶段(II-IV期)的识别能力下降。其结合模式与Braak分期高度对应,从内嗅皮层开始,逐步扩展至整个内侧颞叶、外侧颞叶、枕叶视觉皮层,最终至整个新皮质。其标准摄取值比(SUVR)与认知评估分数显著负相关。但其局限性在于对轻度AD的亲和力有限,且存在不可预测的脱靶结合。 * 第二代示踪剂:为了克服第一代示踪剂的局限性,新一代示踪剂如18F-PI2620和18F-MK6240被开发出来。文章特别强调了18F-MK6240的优势:它是一种高选择性、亚纳摩尔级亲和力的PET示踪剂,不仅能显著识别Braak V-VI期的严重Tau沉积,还能有效识别Braak I-IV期的轻度至中度沉积,因此可用于临床前和症状早期个体的检测。研究表明,与第一代示踪剂相比,第二代示踪剂在检测非AD痴呆中的Tau蛋白方面更具优势。
本部分的综述为读者提供了当前可用的分子影像工具全景,并指出了技术发展的方向,即向更高敏感性、更高特异性的第二代Tau示踪剂演进。
四、 基于A/T/(N)研究框架的靶向PET联合诊断策略 这是本文的核心论证部分。文章详细阐释了2018年提出的A/T/(N)研究框架,其中A代表Aβ病理,T代表Tau病理,(N)代表神经变性或神经元损伤。在此框架下: * Aβ阳性(A+)是诊断AD连续谱系(从临床前到痴呆)的必要条件。 * A+T-可能代表AD的早期病理标志。 * A+T+则可诊断为AD。 * 与临床认知状态关系更密切的是T状态和(N)状态(通常用磁共振成像评估脑萎缩)。
文章引用了多项研究,论证了在此框架下联合应用Aβ-PET与Tau-PET的价值: 1. 定义AD的PET特征:基线时,AD的PET特征被定义为皮层淀粉样蛋白负荷阳性(A+),同时Tau示踪剂在内嗅皮层以及至少一个其他特定区域(如杏仁核、海马旁回、梭状回)的结合增加。不符合此标准则倾向于非AD病理。 2. 揭示病理演变关系:研究表明,在A+的个体中,Tau-PET信号(如18F-氟他西吡的SUVR)随着临床进展而显著增加,而在认知正常的A-老年个体中则无此现象。这支持了“Tau蛋白的积累可能依赖于Aβ的积累”这一观点。 3. 预测认知衰退:纵向研究发现,Tau蛋白沉积首先出现在颞叶,然后逐渐扩散到顶叶和额叶,此过程与认知能力下降显著相关。更重要的是,多项研究证实,靶向Tau-PET在预测认知功能变化方面优于靶向Aβ-PET。此外,Tau-PET联合评估皮层厚度是预测认知障碍患者认知变化的最佳组合。
这部分内容构建了全文的理论框架和核心逻辑:A/T/(N)框架为AD的生物学定义提供了标准,而Aβ-PET与Tau-PET是实现该框架中A和T状态精准评估的关键工具。它们的联合应用不仅能提高诊断准确性,还能对疾病进行分期并预测进展。
五、 Aβ-PET与Tau-PET在AD鉴别诊断中的价值 文章用了大量篇幅,结合具体研究数据,详细阐述了联合PET显像如何帮助区分AD与DLB、PDD、FTD等疾病。 * 鉴别DLB/PDD与AD:虽然DLB/PDD患者也可能出现A+或A+T+,但总体而言,其全局皮层Aβ负荷(如使用11C-PIB示踪剂)通常低于AD患者。更有鉴别意义的是,结合Aβ-PET(如18F-氟贝他苯)和Tau-PET(如18F-氟他西吡)发现,DLB患者在枕叶视觉皮层的SUVR比AD患者更明显,这为鉴别提供了线索。对于PDD,研究指出Aβ沉积较常见,而Tau沉积较少。联合多巴胺转运体(DAT)PET、Aβ-PET和Tau-PET可能有助于鉴别PDD、DLB和AD。 * 鉴别FTD与AD:绝大多数FTD患者没有Aβ沉积(A-),部分为T+(A-T+)。研究发现AD患者的淀粉样蛋白负荷显著高于FTD患者。第一代Tau示踪剂18F-氟他西吡对AD中配对螺旋丝形式的Tau结合强,而对FTD中常见的直丝形式Tau结合弱,这有助于鉴别。文章特别指出,第二代Tau示踪剂(如18F-MK6240)在鉴别AD或轻度认知障碍与FTD方面显示出更高的准确性(可达85–100%)。此外,18F-THK-5351等示踪剂在检测非AD痴呆的特异性Tau病理过程中也可能有优势。 * 鉴别其他Tau蛋白病:第二代示踪剂如3H-PI2620在AD、CBD和PSP患者大脑中的结合部位和密度不同(AD > CBD > PSP),表明其有助于区分这些疾病。
文章同时指出,对于某些疾病类型(如多系统萎缩、神经丝包涵体病等),仍需开发新的鉴别诊断工具。本部分通过大量的实例和对比数据,强有力地支持了文章的中心论点:基于A/T/(N)框架的Aβ-PET与Tau-PET联合应用,在AD的鉴别诊断中具有重要价值。
六、 结论、未来展望与论文价值 文章最后总结并展望未来。结论重申:在A/T/(N)研究框架下,联合靶向Aβ和Tau的PET检测可以进一步提高AD的诊断准确性。更重要的是,由于18F-氟他西吡和18F-MK6240等示踪剂的检测特性优势,这一框架在鉴别AD与DLB、PDD、FTD等常见神经退行性疾病方面可能更有益。作者赞同国际AD工作组(IWG)的建议,即未来的AD临床诊断模型应采用A/T/(N)框架,结合生物标志物阳性与认知障碍症状。
展望部分指出,AD发病机制复杂,联合Aβ-PET和Tau-PET的研究有助于分析其病理机制。随着第二代示踪剂的深入研究,有望在临床症状出现前更早地预测或识别AD(病理改变可早于临床症状20年),这对于早期干预意义重大。同时,文章也提到未来研究可探索其他影像学生物标志物,如区域脑灌注、功能连接(特别是海马结构)、铁死亡等。
本文的学术价值在于: 1. 系统性综述:全面、及时地汇总了Aβ和Tau蛋白PET显像剂的最新研究进展,特别是对比了第一代与第二代Tau示踪剂的优劣。 2. 框架性整合:成功地将分散的PET显像研究纳入统一的A/T/(N)生物学诊断框架进行论述,为读者提供了一个清晰、前沿的AD诊断与鉴别诊断的“路线图”。 3. 强调临床应用与鉴别价值:不仅关注AD本身的诊断,更花费大量笔墨,结合具体疾病和具体示踪剂的数据,深入探讨了PET在复杂痴呆鉴别诊断中的实际应用策略和潜力,具有很高的临床指导意义。 4. 指明方向:指出了当前鉴别诊断的盲区以及未来示踪剂开发(如针对TDP-43、FUS蛋白)和研究的方向,对后续研究具有启发作用。
本文是一篇信息密集、逻辑清晰、论证有力的高水平综述,为神经病学、老年医学及核医学领域的研究人员和临床医生理解与应用AD分子影像诊断技术提供了权威的参考。