《Journal of Clinical and Experimental Neuropsychology》：Independent, but not synergistic, associations of APOEε4 and systemic inflammation on cognitive decline: findings from the Women’s Health Initiative
编辑推荐：
本综述深入探讨了APOEε4等位基因、系统性炎症（以高敏C反应蛋白hs-CRP衡量）及糖尿病对绝经后女性认知衰退的独立影响及潜在交互作用。研究基于妇女健康倡议（WHI）的大样本纵向数据，通过线性混合效应模型分析发现，APOEε4携带者及高hs-CRP水平分别与特定认知领域（如情景记忆、工作记忆）的衰退独立相关，但未发现显著的协同效应。该发现为理解遗传与炎症因素在认知老化中的独立通路提供了重要证据，对阿尔茨海默病（AD）的早期风险分层及干预策略具有指导意义。
引言
阿尔茨海默病（AD）是65岁以上成年人认知障碍和痴呆的最常见原因。许多研究表明，认知衰退在AD临床诊断前数年即已出现。载脂蛋白E ε4（APOEε4）等位基因、系统性炎症以及以2型糖尿病为代表的代谢功能障碍，是晚年认知衰退和AD的公认风险因素。这三者代表了遗传易感性、炎症和糖尿病相关代谢失调这三条不同但可能交汇的路径，它们在中年期这一关键阶段产生累积影响，可能为晚年痴呆症埋下伏笔。理解这些风险因素在认知衰退中的协同作用，对于风险分层和指导早期预防策略至关重要。
APOEε4等位基因是晚发性AD最强的常见遗传风险因素，与β-淀粉样蛋白和tau蛋白病理增加、突触功能障碍和神经退行性变相关。在多种反映系统性炎症的生物标志物中，高水平的高敏C反应蛋白（hs-CRP）与较差的认知结局相关，尽管各研究结果存在差异。新出现的证据表明，炎症可能与APOEε4协同作用，加剧痴呆风险。这种相互作用可能放大神经炎症级联反应，损害血脑屏障完整性，加速tau病理，并损害神经元功能。代谢健康同样在大脑老化中扮演核心角色。糖尿病和慢性高血糖与痴呆风险升高相关。在中年及以后，代谢调节的变化，特别是在绝经后时期，可能进一步增加痴呆风险。重要的是，APOEε4、系统性炎症和糖尿病这三个风险因素可能并非孤立起作用。APOEε4携带者似乎对炎症和代谢损伤更为敏感，且有证据表明神经炎症级联反应在APOEε4背景下可能被放大，而糖尿病则同时导致系统性炎症和脂质转运受损，这些过程与APOE相关通路相交汇。这引发了以下可能性：这些风险因素的组合可能协同加速认知衰退。因此，本研究旨在不仅检验这些风险因素的主效应，也检验它们对纵向认知衰退的高阶交互作用。
为探讨此问题，研究人员分析了来自妇女健康倡议（WHI）两个协调的辅助研究的数据：WHI认知健康结果流行病学（WHIMS ECHO）和年轻女性WHI记忆研究（WHIMS-Y）。本分析聚焦于来自WHIMS ECHO和WHIMS-Y的2979名临床无损伤的绝经后女性，认知随访时间长达12.9年。研究目标是描述APOEε4状态、hs-CRP和糖尿病与领域特异性认知轨迹的独立和交互关联。研究假设这些因素间的高阶交互作用将会出现，为理解遗传、炎症和代谢通路如何从中年汇聚并塑造晚年认知衰退轨迹提供新见解。鉴于WHI研究的设计，还探讨了与激素治疗的任何额外关联。
方法
参与者
研究确定了来自WHIMS ECHO的2573名女性和来自WHIMS-Y的406名女性，这些参与者在WHI激素治疗（HT）随机分组时拥有APOEε4状态、血浆hs-CRP、血清测量的空腹血糖和自我报告的糖尿病史的人口统计学和实验室数据。所有参与者在入组时基于WHIMS裁定方案均被判定为临床无损伤。所有WHIMS ECHO和WHIMS-Y参与者最初都参加了WHI激素治疗试验，这是一项在27347名绝经后女性中进行的两种结合马雌激素方案与匹配安慰剂的随机、双盲比较。WHIMS ECHO辅助研究招募了在HT随机分组时年龄在65-79岁、来自WHI HT试验的WHIMS辅助研究的认知无损伤女性，而WHIMS-Y女性在WHI中HT随机分组时年龄为50-54岁。在WHIMS ECHO中，电话认知测试平均在HT随机分组后11.96年开始，并对参与者进行了长达12.9年的随访。在WHIMS-Y中，认知测试平均在HT随机分组后14.3年开始，并对参与者进行了长达5.59年的随访。除年龄外，WHIMS ECHO和WHIMS-Y的所有入组标准相同。所有参与者均提供了书面知情同意书，所有方案均经当地机构审查委员会批准。
神经心理学测试
参与者接受了用于追踪认知状态变化的电话访谈。本研究使用的验证测试详述如下。WHIMS ECHO和WHIMS-Y的所有电话访谈评估程序完全相同。
认知状态电话访谈修改版（TICS-m）是广泛使用的全局认知功能测量工具。东波士顿记忆测试（EBMT）是情景言语记忆的测量工具，要求参与者立即（EBMT即时）和延迟15分钟后（EBMT延迟）回忆短篇故事中的尽可能多的元素。口头连线测试（OTMT）是原始连线测试的修改版，是广泛使用且经过充分验证的注意力（A部分）和执行功能（B部分）测量工具。计算了完成每项任务的时间差（时间B – 时间A），分数越高表示执行功能表现越差。言语流畅性-动物（VF-A）测试测量言语流畅性，要求参与者在1分钟内自发说出尽可能多的动物名称。最终得分是命名的独特动物数量，分数越高表现越好。数字广度测试倒背（DST-backwards）测量工作记忆，要求参与者按相反顺序口头复述递增长度的单数字序列，分数越高表现越好。加州言语学习测试（CVLT）测量言语学习和言语记忆。WHIMS ECHO和WHIMS-Y中使用的修改版CVLT包括对相同16个单词列表的三次学习测试。记录所有回忆单词的总和，分数越高表现越好。
本研究包括了领域特异性的认知功能测量，涵盖全局认知、情景记忆、注意力、执行功能、言语流畅性和工作记忆。
APOE基因分型
APOE基因分型基于SNP rs429358和rs7412。遗传数据在WHI全基因组关联研究中进行了插补和协调。插补使用1000基因组计划参考面板和Minimac中实现的MaCH算法。两个SNP均具有较高的插补质量（rs429358的 R2> 0.95，rs7412的 R2> 0.88）。基因型ε2/ε2、ε2/ε3和ε3/ε3被分类为ε4阴性，而基因型ε2/ε4、ε3/ε4、ε4/ε4被分类为ε4阳性。
炎症标志物
基线hs-CRP在明尼苏达大学医学中心（UMMC）使用乳胶颗粒增强免疫比浊法检测试剂盒（Roch Diagnostics）在Roche Modular P化学分析仪（Roche Diagnostics）上测量。批内变异系数为2.27%。
糖尿病
基线空腹血糖在UMMC测量。葡萄糖在血清中使用Gluco-quant Glucose/hexokinase试剂（Roche Diagnostics）在Roche Modular P化学分析仪（Roche Diagnostics Corporation）上测量。在这种酶法中，己糖激酶催化葡萄糖磷酸化为葡萄糖-6-磷酸，后者在NADP存在下氧化为葡萄糖酸-6-磷酸。NADPH的形成速率通过光度法测量。该方法已针对同位素稀释质谱参考方法进行了标准化。为控制随时间的潜在漂移，仪器定期使用NIST标准参考物质965a进行校准。批内变异系数为1.55%。
糖尿病状态和药物使用在筛查时通过自我报告收集，但这是先前WHI出版物中使用的经过验证的测量方法。对问题“是否有医生曾说过您在非怀孕期间患有糖糖尿病或高血糖？”回答“是”并接受口服降糖药或胰岛素治疗的参与者被归类为糖尿病患者。空腹血糖 > 125 mg/dL的女性也被归类为患有糖尿病。需要注意的是，本研究中的糖尿病状态分类基于单次空腹血糖测量，不符合既定的诊断指南，指南要求进行确认性测试，并可能包括HbA1c或口服葡萄糖耐量测试等额外标准。因此，与空腹血糖和自我报告糖尿病的关联应谨慎解读。
统计分析
一系列线性混合效应模型用于检验APOEε4携带状态、hs-CRP和糖尿病对纵向认知变化的主效应和交互效应。
为每个认知测试运行了以下模型：
- 1.
认知 ~ APOEε4 × 时间
- 2.
认知 ~ hs-CRP × 时间
- 3.
认知 ~ 糖尿病 × 时间
- 4.
认知 ~ APOEε4 × hs-CRP × 时间
- 5.
认知 ~ APOEε4 × 糖尿病 × 时间
- 6.
认知 ~ hs-CRP × 糖尿病 × 时间
- 7.
认知 ~ APOEε4 × hs-CRP × 糖尿病 × 时间
所有包含交互项的模型也包含了交互项中的低阶项。所有模型均包含基线年龄、教育水平、体重指数、WHI随机分组（对照组 vs 干预组）和队列（WHIMS ECHO vs WHIMS-Y）作为随时间变化的协变量。模型2、3和6额外调整了APOEε4状态，模型1、2和4额外调整了糖尿病，模型3和5额外调整了基线hs-CRP。所有模型均包含随机截距和斜率。所有数据均进行了Z分数标准化，hs-CRP数据和OTMT分数进行了对数转换，TICS-m延迟分数进行了平方根转换。为控制多重比较，所有分析的p值使用错误发现率（FDR）方法进行校正，显著性先验设定为FDR校正后 p < 0.05。
进行了敏感性分析以确定任何关联是否被年龄修饰，鉴于我们检查了来自WHI的年轻和年长参与者：
(8) 认知 ~ 感兴趣预测因子 × 基线年龄 × 时间
其中感兴趣预测因子可以是APOEε4、hs-CRP、糖尿病或它们的交互作用。模型中亦包含低阶交互项。
作为探索性分析，除了将WHI随机分组调整为对照组 vs 干预组外，还运行了区分干预类型和对照组的分析，包括仅雌激素干预组、仅雌激素对照组、雌激素加孕激素干预组和雌激素加孕激素对照组。另一项探索性分析是额外调整模型以纳入种族（白人 vs 非白人）和民族（西班牙裔或拉丁裔 vs 非西班牙裔或拉丁裔）。
结果
参与者人口统计学特征
2979名女性参与者的人口统计学特征如表1所示。正如预期，WHIMS-Y参与者在HT随机分组和辅助研究基线时更年轻（平均各年轻15岁）。虽然总样本中有24%是APOEε4携带者，但WHIMS-Y的APOEε4携带者比例显著更高，这可能源于WHIMS-Y的种族多样性，该队列拥有显著更多的西班牙裔或黑人参与者。WHIMS-Y参与者的体重指数（BMI）也显著更高，患有高血压的女性比例显著更小，患有心血管风险的女性比例也显著更小。WHIMS-Y当前吸烟者的百分比也显著更高。两组在基线时的教育水平或糖尿病方面无显著差异。
APOEε4状态、炎症和糖尿病风险与认知的主关联
表2报告了显著的模型估计值，而补充表S2报告了所有模型估计值，无论是否显著。APOEε4携带者在多项认知测试上表现出比非携带者更陡峭的认知衰退：TICS-m、EBMT即时、EBMT延迟、VF-A和CVLT（模型1；图1A-E）。hs-CRP水平较高的女性在DST-backwards分数上表现出比hs-CRP水平较低的女性更陡峭的认知衰退（模型2；图1F）。糖尿病与认知变化之间无显著主关联（模型3）。
APOEε4状态、炎症和糖尿病风险与认知的交互关联
未发现APOEε4状态与炎症（模型4）、APOEε4状态与糖尿病（模型5）、炎症与糖尿病（模型6）或三者交互作用（APOEε4状态、炎症和糖尿病；模型7）对女性认知变化的交互关联。
敏感性分析
未发现任何模型中存在与基线年龄交互作用的证据（模型8；补充表S3）。无论将WHI随机分组调整为对照组 vs 干预组，还是指定激素干预类型和对照组（雌激素对照组、雌激素干预组、雌激素加孕激素对照组、雌激素加孕激素干预组），所有发现均保持一致（补充表S4）。当调整模型以纳入种族和民族时，所有发现也保持一致（补充表S5）。
讨论
在这项对绝经后女性平均随访超过6.1年的大规模纵向研究中，我们发现APOEε4携带者和升高的hs-CRP与认知衰退独立相关。与其他研究一致，APOEε4携带状态预测了广泛的认知领域衰退，包括情景言语记忆、言语流畅性和全局认知。研究发现APOEε4携带者在短期和长期言语记忆测量（EBMT即时、EBMT延迟、VF-A、CVLT）上 consistently表现出更大的衰退。这一发现与先前的研究一致，即APOEε4携带者相对于非携带者经历更快的言语情景记忆衰退。先前的研宄还表明，女性APOEε4携带者表现出比男性更陡峭的情景记忆衰退，但这些研宄主要是在轻度认知障碍个体中进行的。虽然我们的研究队列全部为女性，无法探讨性别差异，但我们的结果凸显了APOEε4状态作为女性认知衰退风险修饰因子的重要性。研究还发现APOEε4携带者在全局认知（TICS-m）上表现出更大的衰退，这与一项荟萃分析的结果相似，该分析显示无痴呆的APOEε4携带者相对于非携带者认知衰退显著更快。总之，我们的发现强化了APOEε4作为认知衰退的强劲驱动因素的观点，并将此证据扩展到一个独特的绝经后队列，反映了APOEε4特别是对支持情景记忆功能系统的重要性。
相比之下，系统性炎症与更窄的认知特征相关。系统性炎症较高的女性仅在工作记忆和执行功能测试DST-backward上表现出认知衰退。关于hs-CRP与认知衰退关联的文献有些不一致。一些研究报告hs-CRP与认知无关联，而其他报告则称较高的hs-CRP与较低认知水平相关。另一项研究报告称，在已有认知障碍的个体中，较高的hs-CRP与较少的认知衰退相关。我们的结果支持了较高的hs-CRP与执行功能衰退相关的发现，并表明以hs-CRP衡量的系统性炎症可能选择性地与认知的执行方面，特别是工作记忆相关，而非广泛的跨领域关联。
我们在研究中未发现糖尿病与认知变化之间的任何关联。先前的WHI研究发现2型糖尿病与多个认知领域的衰退相关。然而，这些研究聚焦于WHI的不同女性亚组，并且仅包括65岁以上的女性。我们的研究包括了更年轻的女性，其认知衰退幅度较低，与糖尿病的关联可能不那么明显或无法检测到。
有趣的是，尽管我们拥有大样本且进行了多年随访，但未发现这些风险因素之间存在任何交互作用。虽然发现风险因素之间存在一些模式，但在校正多重比较后均不显著。在我们的大样本中缺乏协同性高阶交互作用可能表明，虽然APOEε4和hs-CRP独立地导致绝经后女性特定认知领域的衰退，但它们的关联可能通过不同且不重叠的通路发挥作用，并沿着特定的认知特征产生影响。然而，尽管我们的样本量很大，但可能没有足够的效力来运行三向或四向交互作用分析，因此这些分析需要重复验证。值得注意的是，在利用大样本量检测较小效应量和更复杂的高阶交互作用，与在较小样本中也能观察到明显且 arguably 更有意义的较大效应之间存在着张力。鉴于APOEε4对该样本认知衰退的非常一致且重复的影响，我们对此关联的稳健性充满信心。相比之下，即使在大样本中也缺乏显著的交互作用，表明如果此类效应存在，其幅度可能较小，并且临床相关性有限。
我们的纵向研究的优势在于拥有一个大规模、特征明确的绝经后女性样本，平均随访六年，部分随访时间长达十二年。其他优势包括WHIMS ECHO和WHIMS-Y中协调的认知评估，这使得能够在中年和老年队列中进行一致的测量，并且使用了经过充分验证的、领域特异性的神经心理学测试。同一样本中可获得遗传（APOEε4）、炎症（hs-CRP）和代谢（糖尿病史和空腹血糖）数据，也允许对风险因素及其随时间推移的潜在交互作用进行多维评估。然而，也存在一些局限性。我们从WHI中选出的参与者队列主要是非西班牙裔白人，这可能限制了我们结果的普适性。我们的样本仅包括女性，也限制了在性别上的普适性。此外，我们对碳水化合物不耐受的测量仅限于单次空腹血糖测量。尽管我们的样本量很大，但可能没有足够的效力在运行复杂的四向交互作用（APOEε4 × hs-CRP × 糖尿病 × 时间）时检测到信号。因此，这些高阶交互作用分析应被视为探索性的，需要在更大的样本中进一步研究。最后，虽然我们在分析中考虑了WHI HT分组（对照组 vs 干预组），但激素治疗干预和类型（即，仅雌激素 vs 雌激素加孕激素）并非我们研究的主要焦点。未来的分析应探讨HT与APOEε4、hs-CRP和糖尿病在认知衰退中的相互作用。
总之，本研究的结果支持了遗传风险和系统性炎症与绝经后女性认知衰退相关的假设。对这些机制的进一步深入了解可能为针对性地制定预防性干预措施铺平道路，旨在减轻认知衰退，特别是在高风险女性人群中。
