脑出血慢性期中枢神经系统纤维束炎症持续活跃的TSPO-PET与空间转录组学研究

《Acta Neuropathologica Communications》：Inflammation of central nervous system fiber tracts is active in patients over six months post-intracerebral hemorrhage

本研究针对脑出血(ICH)慢性期患者中枢神经系统(CNS)纤维束炎症机制不清的问题，通过TSPO-PET成像技术发现发病超过6个月的患者大脑脚(CP)区域TSPO摄取显著增高(SUVrICH=1.19±0.11 vs HC=1.02±0.08, P<0.0001)，结合空间转录组学鉴定出外周来源的促炎巨噬细胞是主要效应细胞，且颅骨骨髓炎症与纤维束炎症显著相关(P=0.0365)，为慢性期神经炎症干预提供了新靶点。

　　

当脑出血患者度过急性危险期后，其神经功能恢复往往进入平台期，甚至出现进行性退化。这种慢性期的神经功能恶化背后隐藏着怎样的病理机制？传统观点认为，急性期后的脑组织炎症反应会逐渐消退，但近年研究发现，在中枢神经系统(CNS)纤维束中，一种名为Wallerian变性(WD)的病理过程可能持续激活。WD是指神经细胞体或近端轴突急性损伤后，远端轴突和髓鞘发生的继发性变性炎症过程。在周围神经系统中，这种炎症反应有助于再生修复，但在中枢神经系统却与不良预后密切相关。

由于WD存在显著的疾病类型、时空进展异质性，特别是脑出血(ICH)后的WD病理机制远不如缺血性卒中(IS)研究深入。更关键的是，脑出血慢性期（超过6个月）的CNS纤维束是否持续存在炎症？这种炎症与神经退行性变有何关联？参与炎症反应的具体免疫细胞类型是什么？这些科学问题一直缺乏直接证据。究其原因，慢性期脑出血患者脑组织样本获取极其困难，而常规影像学技术难以精准检测神经炎症活动。

针对这一研究空白，福建医科大学第一附属医院与天津医科大学总医院联合团队在《Acta Neuropathologica Communications》发表了创新性研究。研究人员采用转位蛋白(TSPO)-正电子发射断层扫描(PET)这一活体神经炎症成像技术，结合空间转录组学分析，首次系统揭示了脑出血慢性期患者CNS纤维束炎症的持续存在及其细胞机制。

研究团队采用多中心观察性研究设计，纳入22例发病超过6个月的脑出血患者和23名健康对照或其他CNS疾病患者。所有参与者接受¹⁸F-DPA714 TSPO-PET扫描，以大脑脚(CP)作为纤维束代表区域，计算标准化摄取值比(SUVr)。同时建立小鼠脑出血模型，在发病4周（相当于慢性期）进行中脑空间转录组测序和免疫荧光染色，从细胞水平解析TSPO信号来源。

主要技术方法概述

研究纳入2017年4月至2020年6月期间就诊的自发性脑出血患者，排除肿瘤、免疫抑制剂使用及颅内感染病例。通过血液样本进行TSPO基因rs6971多态性分型，仅中高亲和力结合者接受¹⁸F-DPA714 PET检查。影像数据采用PMOD软件处理，手动勾画双侧大脑脚、脉络丛、颅骨等感兴趣区(VOI)，以小脑为参考区计算SUVr。动物实验通过自体血立体定向注射建立脑出血模型，使用SeekSpace芯片进行空间转录组测序，结合CD68免疫荧光进行细胞定量。

慢性期脑出血患者CNS纤维束TSPO摄取升高

PET成像结果显示，发病超过6个月的脑出血患者大脑脚TSPO SUVr显著高于健康对照组(1.19±0.11 vs 1.02±0.08, P<0.0001)，表明纤维束炎症在慢性期持续活跃。值得注意的是，出血同侧纤维束TSPO摄取显著高于对侧(1.26±0.10 vs 1.12±0.08, P<0.0001)，呈现明确的空间分布特征。与急性期蛛网膜下腔出血患者相比，慢性期脑出血患者的纤维束炎症水平无显著差异，提示炎症反应持续时间远超传统认知。

临床特征与纤维束炎症的关联分析

研究发现纤维束TSPO摄取与发病时间无显著相关性（最长随访64个月），说明炎症反应可长期存在。更重要的是，大脑脚TSPO摄取与体积呈显著负相关(R²=0.1125, P=0.0299)，提示炎症强度与神经退行性变程度正相关。然而，基线血肿体积（以20mL为界）和脑室内出血(IVH)体积（以10mL为界）与慢性期纤维束炎症无显著关联，表明初始出血严重程度不直接决定慢性炎症水平。

空间转录组学揭示巨噬细胞驱动慢性炎症

通过小鼠模型空间转录组测序，研究人员发现中脑区域髓系细胞和内皮细胞高表达TSPO相关基因。进一步分析显示，出血同侧外周来源巨噬细胞比例显著高于对侧(10.65% vs 3.07%)，免疫荧光证实同侧CD68⁺细胞数量近乎翻倍。这些巨噬细胞（而非小胶质细胞）显著上调TSPO通路基因，并呈现强烈的促炎特征（高表达Apoe、Tlr5、Tlr8、C4b、Lyz2、Il1b、Ccr1、Mpeg1等），IFN-γ、TLR和NF-κB通路激活。这表明外周来源的促炎巨噬细胞是慢性期纤维束TSPO信号升高的主要细胞来源。

颅骨骨髓与纤维束炎症的潜在关联

临床影像分析发现，出血性卒中患者（无论急性或慢性期）颅骨骨髓TSPO摄取均高于非出血性CNS疾病和健康对照。特别值得注意的是，慢性期脑出血患者额骨摄取显著升高，且大脑脚高摄取组的额骨骨髓TSPO SUVr显著高于低摄取组(P=0.0365)，而脉络丛摄取无此关联(P=0.5537)。这提示颅骨骨髓可能通过提供外周免疫细胞来源，持续滋养CNS纤维束的慢性炎症状态。

本研究通过多模态技术证实，脑出血慢性期患者CNS纤维束存在持续活跃的炎症反应，这种反应与初始血肿体积无关，但与神经退行性变程度密切相关。空间转录组学鉴定出外周来源的促炎巨噬细胞是TSPO信号的主要贡献者，而颅骨骨髓炎症与纤维束炎症的关联提示了新的脑-免疫交互途径。这些发现不仅深化了对Wallerian变性病理机制的理解，也为慢性期脑出血的神经炎症干预提供了潜在靶点。特别是颅骨骨髓作为相对易触及的免疫调节器官，可能为未来治疗策略提供新思路。研究结果强调，针对慢性期神经炎症的干预可能成为改善脑出血患者长期预后的关键环节。