胆汁酸或将成为阿尔茨海默病新的生物标志物

由于AD的发病机制尚无定论，目前临床上缺乏有效治疗手段，患者人群巨大，已经成为社会负担最重的疾病之一。研究显示，AD的轻度认知障碍（MCI）在65岁以上人群中患病率为10%至20%，向AD转化的累积概率为33%。因此，对于AD以及AD前期的MCI的早期诊断和及时干预，将把防治AD疾病的关口前移，可望有效延缓AD疾病的进展，降低家庭的负担，对于整个社会和医学发展都有重要意义。

最新的AD假说提示病毒和细菌会促进疾病的发生。大脑和肠道之间双向生化信号传导对各种神经退行性疾病和精神疾病具有一定作用，如几种AD动物模型研究显示肠道细菌可能在β-淀粉样蛋白病理过程中起作用。研究显示肠道菌群的紊乱会促进AD的发生。

肝脏胆固醇代谢被认为在AD中起关键性作用，并且胆固醇代谢相关基因(e.g., BIN1, CLU, PICALM, ABCA7, ABCG1, 以及SORL1）也是全基因组关联研究鉴定的最佳AD易感基因位点。肝脏胆固醇通过胆汁酸（BA）的产生而被清除，肝脏合成的初级胆汁酸包括胆酸（CA）、鹅去氧胆酸（CDCA）以及CA、CDCA与甘氨酸（glyco）、牛磺酸(tauro-)结合形成的GCA、GCDCA、TCA和TCDCA。在食物的刺激下，从胆囊分泌到小肠的初级胆汁酸参与脂肪、维生素类营养食物的消化和吸收，同时在小肠肠道细菌的作用下发生去结合、去羟基、氧化还原等多步代谢反应，生成去氧胆酸（DCA）、石胆酸（LCA）等次级胆汁酸。另一方面，一些疏水性胆汁酸，如DCA等对细菌的生长也产生直接的抑制作用，对肠道菌群的结构组成发挥重要的调节作用。除了胆固醇清除作用之外，胆汁酸还具有一系列重要的信号因子及代谢调节因子的作用，参与能量代谢和炎症反应，并与肠道菌相互作用影响消化道疾病的发生和发展。

夏威夷大学癌症中心贾伟教授参与了杜克大学医学中心Rima Kaddurah-Daouk教授组织的一个涉及大规模AD患者队列的研究，双方合作测定了1464例（认知正常370例，早期轻微认知障碍284例，晚期轻微认知障碍505例以及AD病人305例）的胆汁酸谱，系统观察了AD发生发展过程中胆汁酸谱的变化规律，相关研究结果以两篇Featured Article文章，发表于《Alzheimer’s & Dementia》。

本研究对临床队列样本进行了胆汁酸绝对定量分析，首先确定在轻度认知障碍（mild cognitive impairment，MCI）和AD患者中胆汁酸谱是否存在改变，且这种变化与认知能力下降是否相关，对BAs与ATN (β-淀粉样蛋白，tau蛋白，神经退化)三种生物标志物相关性进行分析；其次利用BA比例来确定肝脏和肠道微生物组中可能发生的菌群种类和酶活性改变导致的BA谱改变；通过研究AD免疫相关的全基因组差异基因是否与差异性BA标志物相关。

AD组与正常组进行胆汁酸谱分析，发现初级胆汁酸CA出现显著性降低，而菌群相关的次级胆汁酸DCA以及结合型胆汁酸GDCA、 TDCA、GLCA出现显著升高。采用胆汁酸比值可以反映肝脏、肠道菌群相关酶活性，CA/CDCA可以反映肝脏胆汁酸经典代谢途径和替代代谢途径的变化，次级胆汁酸/初级胆汁酸（DCA/CA，GLCA/CDCA，TLCA/CDCA可以反映出肠道菌群酶的变化，GDCA/DCA 和TDCA/DCA可以反映次级胆汁酸的变化源自相关酶与牛磺酸、甘氨酸结合的差异。AD患者中CA/CDCA没有出现显著性变化，而DCA/CA比值与AD的确诊存在显著相关。此外，GDCA/CA，DCA/CA，GLCA/CDCA与AD疾病程度评估量表（ADAS-Cog13）存在显著相关。对这些比值进行分析，我们观察到次级胆汁酸/初级胆汁酸越高，认知表现越差。此外，MCI进展到AD患者中，CA水平下降，而GDCA/CA、TDCA/CA水平均上升，它们可能构成判别和评价MCI进展的标志物群。

脑脊液(CSF)中tau蛋白及β-淀粉样蛋白1-42(Aβ1-42)作为目前AD辅助诊断生物学标志，该研究分析了胆汁酸谱与tau蛋白及β-淀粉样蛋白1-42之间的关系。基于FDR的多重比较校正后，GDCA/CA，TDCA/CA，以及GLCA/CDCA三个胆汁酸比值与CSF的 Aβ 1-42存在显著负相关；  而结合型初级胆汁酸GCDCA、菌群产生的结合型次级胆汁酸GLCA和TLCA与磷酸化tau蛋白（CSF p-tau）呈现正相关。神经变性或神经损伤方面，结合磁共振成像相关分析结果显示，初级胆汁酸CA水平降低与海马萎缩显著相关，两种结合型胆汁酸GCDCA 和TMCA(a+b)和五种菌群产生的结合型次级胆汁酸(GDCA，GLCA，GUDCA，TDCA，和TLCA)水平升高与海马萎缩相关。此外还发现了6种胆汁酸比值（DCA/CA，GDCA/CA，TDCA/CA，GDCA/DCA，GLCA/CDCA，和TLCA/CDCA）与海马萎缩存在相关。通过与三种AD标志物与胆汁酸相关分析，共筛选出6种胆汁酸及比值（GCDCA、GLCA、TLCA、GDCA/CA、GLCA/CDCA、以及TDCA/CA）与AD发生和发展有显著相关性。氟代脱氧葡萄糖-正电子发射计算机断层显像（FDG PET）相关分析显示GLCA、GLCA/CDCA水平升高与脑双侧颞叶和顶叶葡萄糖代谢降低相关，TLCA水平降低与左颞叶葡萄糖代谢升高相关，GDCA/CA、TDCA:CA水平升高与脑葡萄糖代谢降低相关，特别是双边额，顶叶和颞叶。此外， GCDCA，GLCA和TLCA水平升高与CSF t-tau蛋白水平升高存在相关。

AD患者胆汁酸谱变化尤其是次级胆汁酸相对于初级胆汁酸的升高表明AD的发病与肠道菌群有关。 对AD免疫相关基因位点与胆汁酸进行相关分析，发现经典胆汁酸代谢通路中的胆汁酸包括CA、DCA、GDCA、TDCA以及DCA/CA比例与9个免疫相关基因位点相关，其中 rs616338 (ABI3) 和rs190982 (MEF2C) 与DCA/CA存在显著相关性，而rs11771145 (EPHA1)和DCA、TDCA存在显著相关性。

该研究为观察性研究，具有一些局限性因素。首先饮食、生活方式等因素可以引起肠道菌群变化，这些因素对AD的发展是否相关还不清楚，而研究中观察到的差异性胆汁酸表达水平是原因还是结果也需要进一步明确。其次，需要系统分析正常人群因为衰老而发生的胆汁酸变化信息，从而构建老年人群胆汁酸代谢的基线水平。此外，队列研究中没有收集粪便样本从而导致没有肠道菌群检测分析数据，该方面的工作需要在未来的工作中进一步得到完善和验证。总之，关于胆汁酸的重要发现还需要更多的样本和临床转化研究进行验证和深入分析，以进一步明确胆汁酸代谢与AD的机制性关系以及胆汁酸变化在AD的发生和发展过程中的早期诊断和预警作用。

参考文献

1. Altered bile acid profile associates with cognitive impairment in Alzheimer’s disease—An emerging role for gut microbiome. Alzheimers Dement. 2018, S1552-5260(18)33486-1.

2. Altered bile acid profile in mild cognitive impairment and Alzheimer’s disease: Relationship to neuroimaging and CSF biomarkers. Alzheimers Dement.2018, S1552-5260(18)33521-0.