脑脊液(cerebrospinal fluid, CSF)直接与脑细胞间隙相连,脑细胞的生化变化可通过对脑脊液的分析直接反映出来,是最理想的检测标本。Dillen等^{[ 17 ]}应用UPLC和API 4000三重四极杆MS,采用电喷雾负离子多反应监测(MRM)模式,对CSF样品中A β (1-38)和A β (1-42)进行了相对检测,建立的方法可用于AD临床前研究。Halim等^{[ 18 ]}应用基于碰撞诱导解离和电子捕获解离的LC-MS方法,对人CSF样品中经免疫纯化的A β 多肽和糖蛋白进行了结构分析,鉴定出了APP/A β 的苏氨酸、丝氨酸和酪氨酸的糖基化位点特异性。Craig-Schapiro等^{[ 19 ]}首先采用二维(2-DE)-LC-MS对AD患者和正常对照组(NC)的CSF样品进行分析,之后应用ELISA检测了CSF和血浆样品中的YKL-40水平,并用免疫组化方法进行了YKL-40在AD患者脑中的来源定位。实验结果表明,YKL-40是与A β 沉积相关的炎性反应标志物,在CSF和血浆中的含量均高于NC组,YKL-40与A β 42的比率作为AD早期诊断的生物学标志物其效果可达到与tau/A β 42和p-tau 181/A β 42相媲美的水平。Oh等^{[ 20 ]}则开发了一种可对目的多肽/蛋白质进行自动定性和定量的软件(Mass spectrometry based quantification, MSQ),将之用于AD患者CSF样品中的多肽的分析检测,结果显示MSQ软件可获得与手动分析一致的结果。但需要指出的是,就分析精度、选择性及稳定性来说,CSF中生物学标志物的定量检测需要建立统一的标准化程序。Mattsson等^{[ 21 ]}讨论了CSF中AD生物学标志物,尤其是A β 42和tau蛋白的测定参考程序,涉及多种技术方法,特别是应用质谱-多反应监测分析模式(MS-MRM)对CSF中A β 42的定量检测。

相对于脑脊液样本,血液样本的采集则由于具备非创伤性、快速及价格低廉的优点而被人们广泛接受。因此,简单、方便及患者依从度高的特点使得研究血液中AD的生物学标记物更具现实意义。Sato等^{[ 22 ]}建立了血浆中去氢胆固醇和胆固醇的LC-APCI-MS定量检测方法,并发现去氢胆固醇和去氢胆固醇/胆固醇比率在AD患者中显著降低,在轻度认知功能障碍(MCI)患者中也有相似的结果,而且去氢胆固醇在女性患者中降低的更为严重些；进一步分析表明,血浆中去氢胆固醇的浓度与简易精神状态检查量表(MMSE)值有明确的相关性；这些都表明,血浆中去氢胆固醇可作为一种新的特异性强的AD早期诊断生物学标志物。Zuliani等^{[ 23 ]}应用LC-MS/MS对晚发型AD患者、血管型痴呆(VD)、认知障碍非痴呆(CIND)组及对照(NC)组血浆中24S-羟基胆固醇(24S-OH-Chol)浓度进行了比较。结果显示,24S-OH-Chol在晚发型AD和VD患者中降低,而在CIND中轻微增加,作者认为这可能与发病阶段或发病机制不同有关。Mielke等^{[ 24 ]}采用HPLC-ESI-MS/MS方法对MCI、AD和NC组血浆中的神经酰胺进行了分析检测,结果发现MCI患者血浆中神经酰胺C22 ∶ 0和C24 ∶ 0明显低于AD组和NC组,并且其可预测MCI患者记忆衰退和右海马体积损失的情况,因此血浆神经酰胺可作为AD早期疾病进程的标志物。Kokjohn等^{[ 25 ]}则应用ELISA和MALDI-TOF技术对动脉粥样硬化病变和血小板中A β 肽的化学特性进行了研究。

蛋白质的糖基化异常已被证实与包括AD在内的神经退行性疾病密切相关,应用MS技术对糖蛋白质进行定性和定量,不仅可以揭示AD发病机理,而且有助于发现与疾病相关的生物学标志物。Shi等^{[ 26 ]}应用同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术对人脑组织和CSF中的糖蛋白质进行了定性和定量分析,实验步骤包括样品制备、同位素标记酶解多肽、糖肽富集及LC-MS/MS对蛋白质和多肽的分析。凝集素亲和色谱和MS的结合,是研究AD脑糖蛋白质组学的强有力工具,有助于AD发病机理和疾病进程的研究^{[ 27 ]}。

定向蛋白质组学在神经退行性疾病表观遗传学研究中的应用日益增加。例如,应用基于MS-SRM模式的定向蛋白质组学方法对AD患者和NC组人脑中组蛋白乙酰化进行了定量研究^{[ 28 ]}。结果显示AD患者颞叶区的组蛋白乙酰化程度显著低于NC组。Donovan等^{[ 29 ]}应用LC-MS/MS技术对经膜富集处理的AD患者及NC组死后脑组织额叶皮层区样品进行了蛋白质组分析,共鉴定出 1709 种蛋白质;基于质谱谱图计数的无标记定量方法结合G-Test,分析鉴定出13种蛋白质的含量显著改变,除了tau蛋白之外,泛素羧基末端水解酶UCHL和突出融合蛋白Munc-18也明显升高。为探讨线粒体蛋白质在AD发病过程中的变化,Lynn等^{[ 30 ]}采用二维HPLC-MS/MS和同位素标记亲和标签(ICAT)法对MCI、早期AD、晚期AD患者及NC组死后的大脑颞极样品进行了定量分析,鉴定出MCI和早晚期AD共有的112种非冗余蛋白质,其中有腺苷酸转位酶、电压依赖性阴离子通道、己糖激酶和肌酸激酶等。通过比较整个AD发病进程中的蛋白质变化,可发现早期AD线粒体的显著变化。

Ringman等^{[ 31 ]}则采用LC-ESI-TOF技术对携带PSEN1和APP突变基因的家族性AD患者的CSF样品进行了蛋白质组学研究,在AD组与NC组中鉴别出56种蛋白质,其中上调的蛋白质有46种,下调的蛋白质有10种;此外,研究结果显示其中14种蛋白质在之前晚发型AD患者蛋白质组学研究中报道过,这表明家族性AD患者与晚发型AD患者之间的CSF蛋白质存在交叠。Jahn等^{[ 32 ]}应用CE-MS方法进行了AD患者CSF样品的肽指纹图谱研究,共检测到 1104 种相对分子量较低的多肽,其中,A β 42、t-tau和p181-tau这3种标志物联合检测的灵敏度达88% ,特异性达67% ;另外还检测到包括proSAAS、ApoJ、神经内分泌蛋白VGF、嗜铬粒蛋白A等在内的一些新的突触蛋白。有报道通过免疫沉淀、MALDI-TOF以及nano-HPLC-MS/MS技术,由AD患者CSF样品中鉴定出了6种新的平均分子质量为12 kD的APP-N端片段^{[ 33 ]}。而由MS法鉴定出CSF样品中的7种肽离子区分AD组和NC组的准确度可达95%^{[ 34 ]}。

Yang等^{[ 35 ]}采用双向电泳并结合nano-HPLC-ESI-MS/MS技术进行了血清蛋白质组学研究,共鉴定出6种表达有差异的蛋白质,其中上调的有肌动蛋白、载脂蛋白Apo-IV、间 α 胰蛋白酶抑制剂重链蛋白ITIH4、 α -1-抗胰蛋白酶AAT及抗凝血酶AT-III等5种蛋白质,下调的则为活性依赖的神经保护剂同源盒蛋白ADNP。这些蛋白质可作为AD早期诊断的血清标志物,且ADNP可能在延缓AD疾病进程方面有重要作用。Ijsselstijn等^{[ 36 ]}应用LC-MS技术进行了症状前AD患者与NC组的血清蛋白质组学研究,症状前AD组在抽血后平均4.2年内发展为AD,而NC组仍正常,共鉴定出61种差异蛋白质,其中9种来源于妊娠区蛋白(PZP); MRM模式定量检测结果显示,PZP浓度在症状前AD组中明显升高,且在女性中更为突出。

Nakamura等^{[ 37 ]}使用固定化金属亲和色谱(IMAC)和TiO₂微柱联合对磷酸多肽富集后与乙二胺四乙酸(EDTA)混合,进行LC-MS分析鉴定。该方法能够降低非磷酸肽的MS峰强度,对磷酸肽则无影响,从而有利于磷酸肽的鉴定;建立的方法能够有效地用于AD模型鼠大脑样品的磷酸化蛋白质组学分析。对AD生物学标志物的磷酸化和泛素化研究,有助于建立有效的AD治疗措施,Thomas等^{[ 38 ]}采用定性和定量HPLC-MS/MS方法,对经亲和纯化的、磷酸化的泛素蛋白-成对螺旋丝tau蛋白进行了研究分析。

Taki^{[ 39 ]}通过建立的薄层色谱(TLC)-blot-MALDI-TOF新方法进行了人脑糖脂类组学研究,分析了神经节苷脂分子的种类。结果发现相对于帕金森病患者和NC组,AD患者海马灰质中神经节苷脂GD1b和GT1b水平下降,并且不同种类的分子扫描显示含神经酰胺的神经节糖苷d20 ∶ 1/C18 ∶ 0显著降低,这些发现表明AD是一种影响海马区的神经节苷脂代谢病。Hejazi等^{[ 40 ]}应用LC-MS/MS分析了AD患者和NC组大脑海马区的鞘磷脂、神经酰胺和半乳糖的水平,所建立的方法能够显著提高所获脂质分析数据的清晰度,也能够扩展用于其他脂类分析。Chan等^{[ 41 ]}应用LC-MS进行了晚发型AD患者和转基因家族型AD鼠模型的脑组织中脂类代谢组学的比较研究。结果显示,AD患者前额叶皮层中甘油二酯和鞘磷脂水平增加,而且内嗅皮质中LBPA酸、鞘磷脂、神经节苷脂GM3、胆固醇脂水平升高;AD鼠模型前脑中胆固醇脂和神经节苷脂GM3水平升高。这些研究结果表明脂类组学和特定区域的血脂异常都与AD的发病机制密切相关。Jung等^{[ 42 ]}采用LC-MS技术对AD患者死后大脑样品进行了针对内源性大麻素的脂类组学分析,结果表明A β 42对大脑中内源性大麻素花生四乙烯醇胺的影响与AD的认知功能损伤有关。

Cog分析和缩醛磷脂水平结合可用于预测AD患者认知能力下降^{[ 43 ]}。有报道应用nano-HPLC-ESI-QTOF方法对AD疑似患者和NC组的CSF样品进行了磷脂分析^{[ 44 ]},发现AD疑似患者中鞘磷脂(SM)水平增加,预示其可作为AD早期诊断的CSF生物学标志物。Sato等^{[ 45 ]}建立了固相萃取-液相色谱和质谱联用(SPE-HPLC-ion-trap Orbitrap)的AD患者血浆中磷脂全分析定量方法,并用峰面积比率进行了偏最小二乘法的判别分析,结果表明该方法能够鉴别AD患者和NC组的血浆样品。

应用GC-MS和LC-MS/MS技术对79个AD患者和51个NC组CSF样品进行了代谢谱比较分析^{[ 46 ]},结果显示皮质醇水平与AD疾病进程有关。在重度AD患者中可检到其升高,升高的半胱氨酸和降低的尿苷水平对于轻度AD患者(MMSE (mini-mental state examination)>22)来说则是最好的检测指标,其灵敏度和特异性均高于75% 。此外,除了半胱氨酸和尿苷之外,联合包括皮质醇在内的3到5个代谢产物,可使检测的灵敏度和特异性达到80%以上。采用基于主成分分析的UPLC-MS进行血浆代谢组学研究,并经LC-MS/MS进一步确证可鉴别出包括LPCs(lysophosphatidylcholines,溶血磷脂酰胆碱)、鞘氨醇和色氨酸在内的几种生物学标志物^{[ 47 ]}。近期有文献^{[ 48 ]}对MS在老年相关疾病代谢组学中的应用进行了综述。