Точная диагностика болезни Альцгеймера с использованием специфических летучих органических соединений в выдыхаемом воздухе

Введение

Диагностика болезни Альцгеймера (БА) остается сложной задачей, особенно на ранних стадиях. В последние годы исследуется возможность использования летучих органических соединений (VOCs) в выдыхаемом воздухе в качестве биомаркеров для неинвазивной диагностики БА.

Цель исследования

Определить, могут ли специфические VOCs в выдыхаемом воздухе служить надежными биомаркерами для диагностики БА, и изучить их связь с когнитивными нарушениями, уровнем p-tau181 в плазме, метаболитами и функциональной связностью мозга.

Методы

В исследование включены 970 участников, разделенных на четыре группы:

• Набор данных 1: 60 человек (30 с БА, 30 контроль).
• Набор данных 2: 164 человека (82 с БА, 82 контроль).
• Набор данных 3: 637 человек (31 с БА, 606 контроль).
• Набор данных 4: 109 человек (19 с лобно-височной деменцией, 21 с сосудистой деменцией, 69 с болезнью Паркинсона).

Участники из наборов данных 1, 2 и 4 были отобраны в больнице Xiangya (Центральный Южный Университет), а набор данных 3 представлял собой когорту с двухлетним наблюдением. Проводились следующие исследования:

• Анализ VOCs в выдыхаемом воздухе и плазме.
• Нейропсихологические тесты.
• Измерение уровня p-tau181 в плазме.
• Метаболический анализ плазмы.
• Оценка функциональной связности мозга.

Результаты

Шесть VOCs показали значимые различия между группой БА и контролем в наборе данных 1, что было подтверждено в наборах данных 2 и 3. В частности, этанол (m/z = 46) и пиррол (m/z = 67) продемонстрировали AUC 0.907 и 0.895 в клинических наборах данных (1 и 2) и 0.849 и 0.974 в когортном наборе данных (3).

Шесть VOCs коррелировали с когнитивным снижением по данным нейропсихологических тестов. Пять из них были связаны с уровнем p-tau181 в плазме, причем эти же соединения изменялись и в плазме. Также обнаружена корреляция между метаболитами плазмы и пятью VOCs, что указывает на их возможное происхождение из крови. Четыре VOCs в выдыхаемом воздухе были ассоциированы с измененной функциональной связностью мозга.

Выводы

Специфические VOCs в выдыхаемом воздухе могут служить перспективными биомаркерами для диагностики БА. Их связь с когнитивными нарушениями, уровнем p-tau181, метаболитами и функциональной активностью мозга подчеркивает их потенциальную роль в неинвазивной диагностике и мониторинге заболевания.

Термины и сокращения

• VOCs (Volatile Organic Compounds) – летучие органические соединения.
• БА (AD, Alzheimer's Disease) – болезнь Альцгеймера.
• p-tau181 – фосфорилированный тау-белок в позиции 181, биомаркер нейродегенерации.
• AUC (Area Under the Curve) – площадь под кривой, показатель диагностической точности.
• m/z – масс-зарядное отношение в масс-спектрометрии.