了解阿尔茨海默病的血浆生物标志物如何在一天中波动是其在临床和研究环境中有效使用的关键。这项研究专门研究了p-tau217、Aβ40、Aβ42、GFAP和NfL，以确定它们的水平是否会随着一天中的时间而变化。研究结果揭示了显著的日变化，特别是pTau217和Aβ42，它们在早上达到水平，在下午和晚上达到峰值。这些波动凸显了在采集血液样本以进行AD准确诊断和疾病监测时考虑一天中的时间的重要性。需要未来的研究来标准化血浆采集时间，并研究驱动这些变化的潜在机制，以优化血液生物标志物的临床应用。
P-tau217 and other blood biomarkers of dementia variation with time of day
期刊：Translational Psychiatry 2024年9月
IF：6.8
英国萨里大学萨里睡眠研究中心
研究背景
阿尔茨海默病（AD）是最常见的痴呆症，占所例的80%，该疾病的标志包括大脑中的淀粉样斑块和过度磷酸化的tau缠结。血浆生物标志物为筛查和诊断、分层、监测疾病进展和评估治疗反应提供了具有成本效益和时间效益的微创工具。已提出的生物标志物包括淀粉样蛋白β（Aβ40、Aβ42及其比值）、磷酸化tau（p-tau181和p-tau217）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和神经丝轻链蛋白（NfL）。这些生物标志物的敏感性和特异性是一个积极研究的领域。特别是，p-tau217已被证明是预测认知能力下降和监测DMT治疗疗效的有价值的生物标志物。
尽管血浆生物标志物作为临床工具显示出巨大的前景，但人们对可能影响这些生物标志物在血液中浓度的非疾病相关因素知之甚少。由于人口统计学或共病因素，生物标志物水平可能因个体而异，但也可能因行为或生物过程（个体内差异）而在个体内有所不同。特别是在一天的时间中的变化规律，因为血液中的许多生理变量显示24小时的节律性。然而，迄今为止，在实施痴呆症血浆生物标志物时，还没有考虑到采样时间的影响。本研究在一组由轻度临床阿尔茨海默病患者、他们的护理人员和认知正常的老年人组成的异质参与者中探索了痴呆症相关血浆生物标志物的24小时内的变化。这些数据是在类似于现实生活条件的实验室条件下收集的，即存在睡眠-觉醒、黑暗-光周期和进食的情况。
实验方法
研究人群
通过萨里临床研究机构数据库招募：1）认知正常的成年人，2）认知正常的老年人；3）轻度临床阿尔茨海默病患者。
样本采集
参与者放置了留置套管，并相对于他们习惯的就寝时间每三小时抽取一次血液样本。
生物标志物分析
将血液样本收集到K2 EDTA 真空采血管中，在4°C下以1620×g的速度在收集后10分钟内离心10分钟。分离血浆部分并储存在-80°C下。样品被运往伦敦大学，使用Simoa HD-X技术进行分析。在这两项研究中，使用Neuro 4-PlexE检测试剂盒（Quanterix，Billerica MA）测量了以下生物标志物：淀粉样β40（Aβ40）、淀粉样β42（Aβ42）、GFAP和NfL。使用ALZpath-Simoa测定法测量苏氨酸217磷酸化的Tau（p-tau217），并使用由混合血浆制成的四个内部对照来监测任何变化。内部分析对照的所有变异系数均低于10%。
数据分析
对于每种生物标志物，计算每个时间点的平均值，并使用R统计软件计算组内相关性（ICC）。
实验结果
不同生物标志物的所有参与者的ICC总和在0.84到0.97之间，各组的ICC值相似。这些数值意味着参与者之间的差异大于参与者内部的差异，并且各组之间的差异相似。
1. 不同生物标志物在一天内的变化
研究数据表明，除GFAP（p=0.065）外，所有生物标志物都存在显著的时间主效应。图1显示了24小时内所有参与者的血浆生物标志物水平（LS表示与平均值的偏差）。对于血浆p-tau217，在早上和醒来后不久观察到值，之后水平在下午和晚上上升到最高值。因此，与晚上（习惯性就寝前3小时）的样本相比，醒来后前两个样本中的p-tau217浓度显著降低（p<0.0001）。对于Aβ40、Aβ42和NfL，峰值水平出现在睡眠发作期间，水平出现在早晨。日变化幅度（LS平均值的变化以占总平均值的百分比表示）为：14.0%（aβ40）、15.3%（aβ42）、4.6%（aα42/aβ40），10.6%（NfL）、17.0%（GFAP）和15.8%（p-tau217）。
图1.24小时内血浆生物标志物水平：p-tau217、aβ40、aβ42、aβ42/aβ40、NfL和GFAP
2. 不同分组对生物标志物的影响
在轻度认知障碍组中观察到对p-tau217的显著影响（p=0.003）（图2），该组对GFAP的影响接近显著性（p=0.069）。任何生物标志物均未观察到显著的组间时间相互作用。对于p-tau217，根据LS平均值估计的日变化幅度在轻度认知障碍组中最大。
图2. 轻度认知障碍、他们的研究伙伴和认知功能完好的老年人在24小时内的血浆p-tau217水平（LS均值±SE）
当将协变量（年龄、性别、BMI、PSQI、PSG-AHI）添加到模型中并应用于九个时间点时，时间对p-tau217、Aβ40、Aβ42、Aβ42/Aβ40和NfL的影响仍然显著。对于p-tau217，组的影响仍然显著，时间和组之间出现了显著的相互作用。年龄对GFAP有显著影响（p=0.036）。对于任何生物标志物，均未观察到性别、BMI、PSQI或PSG-AHI的显著影响（补充表2）。对于两个时间点数据集（补充表3），GFAP（p=0.006）和p-tau217的年龄也有类似的显著影响，时间、组和组X时间的显著影响仍然存在。
结果与讨论
本研究探索痴呆症研究中常用的血浆生物标志物的水平，包括p-tau217、Aβ40、Aβ42、Aβ42/Aβ40和NfL随一天中的时间而变化。尽管ICC值相当大（范围0.76-0.97），但观察到这种随时间的显著变化表明参与者之间的差异大于参与者内部的差异。这些研究调查了血浆生物标志物的纵向可靠性。
对于认知功能正常的参与者和研究伙伴，观察到的p-tau217的平均值在0.32至0.62 pg/mL之间，对于轻度认知障碍，其平均值在1.1 pg/mL至1.4 pg/mL范围内。这些范围与之前报道的范围一致，其中<0.40 pg/mL表示p-tau217结果为阴性，>0.63 pg/mL为阳性。我们观察到p-tau217、NfL、Aβ40、Aβ42和Aβ42/Aβ40的显著日变化，显著影响的日变化幅度为4.6%至15.8%。生物标志物的昼夜变化规律各不相同，但通常在早晨观察到值。对于p-tau217，在睡前观察到最高值，在醒来时观察到值。对于Aβ40和Aβ42，我们观察到在夜间睡眠期间的最高值和醒来时的值。对于NfL，在睡眠期间也观察到最高值，上午中旬值，下午/晚上和早上相对稳定。需要更大的样本量来进一步确定这种昼夜变化的精确形状以及生物标志物之间的差异。
观测到的日变化背后的因素仍有待确定。它们可能与大脑产生、磷酸化和清除的昼夜节律调节有关，也可能是对24小时内行为变化/过程的反应，包括睡眠、饮食或姿势。
尽管我们观察到的时间效应可能看起来很小，但当它们被置于疾病或治疗监测的背景下时，它们就会引起临床兴趣。例如，血浆p-tau217最近已成为AD研究中感兴趣的生物标志物，因为它对AD的敏感性、预测认知能力下降的能力以及跟踪DMT反应的能力。对Aβ阳性前驱AD患者的纵向监测显示，p-tau217每年增加14.7%。这与当前研究中观察到的日变化幅度（15.8%）非常相似。当我们考虑到在用donanemab治疗长达72周后的TRAILBLAZER-ALZ临床试验中，血浆tau217水平下降了23%，GFAP水平下降了12%时，这一变化也是有意义的，而在安慰剂下，这两种生物标志物分别增加了6%和15%。这些百分比也在我们研究中观察到的一天中时间的系统效应范围内。
目前，我们的研究结果表明，在考虑对痴呆症的血浆生物标志物进行采样以监测疾病进展或治疗结果时，一天中的时间很重要。尽管存在现实世界中存在的混杂因素，包括光/暗周期、睡眠/觉醒状态和饮食，但观察到了一天中的这一时间变化。因此，在清晨诊所获得的样本可能会提供与下午或晚上诊所不同的结果。采集样本时，无论是用于诊断还是纵向监测其临床状态，都应标准化或至少记录一天中的时间。
