TSPO表达与[18F]DPA-714 PET/CT成像作为SOD1-G93A ALS小鼠骨骼肌纤维变性症状期的致病和诊断生物标志物研究

《The FASEB Journal》：TSPO Expression and [18F]DPA-714 PET/CT Imaging as Pathogenetic and Diagnostic Biomarkers in Symptomatic Stages of Skeletal Muscle Fiber Degeneration in SOD1-G93A ALS Mice

本研究首次在SOD1-G93A肌萎缩侧索硬化（ALS）小鼠模型中，通过[18F]DPA-714正电子发射断层扫描/计算机断层扫描（PET/CT）活体成像技术，结合免疫组化和共聚焦显微镜分析，系统揭示了18 kDa转位蛋白（TSPO）在症状期骨骼肌炎症和线粒体功能障碍中的动态表达规律。研究发现，从疾病轻度阶段开始，肱三头肌即出现TSPO表达显著上调，且与线粒体分裂标记DRP1及保护性巨噬细胞标志CD206高度共定位，为ALS外周炎症机制提供了新型分子影像学生物标志物。

　　

摘要

新兴证据表明骨骼肌通过炎症和线粒体功能障碍机制参与肌萎缩侧索硬化（ALS）的发病过程。位于线粒体外膜的18 kDa转位蛋白（TSPO）作为神经炎症的生物标志物和治疗靶点，本研究通过多模态成像技术揭示了其在SOD1-G93A转基因ALS小鼠骨骼肌中的表达特征。

1 引言

ALS作为一种进行性神经退行性疾病，其病理机制涉及中枢与外周神经系统的炎症反应和线粒体功能紊乱。近年研究发现骨骼肌作为外周组织在疾病进程中发生显著炎症改变，其中TSPO作为胆固醇转运和线粒体功能的关键调节因子，可能成为连接炎症与代谢异常的重要桥梁。本研究旨在通过微PET/CT成像与分子病理学方法，系统解析TSPO在ALS模型小鼠骨骼肌中的时空表达模式。

2 方法

2.1 动物模型与实验设计

采用B6SJL-TgN SOD1/G93A转基因小鼠模型，按临床评分（CS）将症状期分为轻度（98-112天，CS 1-1.5）和中重度（120-137天，CS 2-4）两组，以同龄野生型（WT）小鼠作为对照。

2.3 活体PET-CT成像

通过尾静脉注射[¹⁸F]DPA-714示踪剂，采用动态采集模式获取肱三头肌标准化摄取值（SUV），并以联合前皮层SUV进行标准化（SUVR）以消除个体差异。

2.4 组织处理与免疫荧光

肌肉冰冻切片进行H&E染色、琥珀酸脱氢酶（SDH）染色和NADH黄递酶染色，通过共聚焦显微镜分析TSPO与DRP1、CD68、CD86、CD206等标志物的共定位情况。

3 结果

3.1 PET/CT成像显示症状期小鼠肱三头肌[¹⁸F]DPA-714摄取显著增加

SUVR分析表明，轻度症状组（2.025±0.25）和中重度组（2.7±0.58）较WT组（1.37±0.24）分别增加47.8%和97%，且放射性示踪剂聚集区域与肌肉变性区域高度吻合。

3.2 骨骼肌纤维结构紊乱与线粒体含量变化

H&E染色显示随疾病进展肌纤维横截面积分布异常：中重度组100-200 μm²小纤维比例增至15%（WT仅3%），而1000-2000 μm²大纤维从30%降至1%。SDH染色提示高线粒体含量纤维（I型）比例上升，伴随IIb型纤维减少。

3.3 TSPO与线粒体分裂标记共定位增强

免疫荧光显示TSPO在WT小鼠主要表达于肌束膜，症状期则显著浸润至肌纤维内部。其与线粒体分裂标记DRP1的共定位率从WT的40%升至轻度期60%、中重度期80%，表明TSPO参与病理性线粒体重塑。

3.4-3.5 TSPO与巨噬细胞亚型共定位特征

CD68（泛巨噬细胞标记）荧光强度在中重度期显著升高，但TSPO与其共定位率稳定在60%。值得注意的是，TSPO与保护性表型标记CD206的共定位率达80%，且主要分布于肌束膜区域，提示TSPO上调可能与抗炎性巨噬细胞活化相关。

4 讨论

本研究首次证实TSPO-PET成像可无创检测ALS骨骼肌病变早期事件。从轻度症状期开始，TSPO表达升高既反映巨噬细胞浸润的炎症反应，也体现肌纤维内线粒体功能障碍。特别值得注意的是，TSPO与CD206⁺巨噬细胞的高度共定位暗示其可能参与调节保护性免疫应答，而与DRP1的协同上调则提示TSPO在维持线粒体动态平衡中的重要作用。这些发现为开发针对外周组织的ALS诊疗策略提供了新视角。

作者贡献与致谢

研究团队来自意大利那不勒斯大学等机构，感谢Dr. Lucia D'Esposito等在活体实验中的技术支持。本研究遵循动物实验伦理规范，声明无利益冲突。