Tau-PET与QSM融合成像揭示进行性核上性麻痹中铁沉积与tau蛋白病理的相关性研究

《European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging》：Hybrid Tau-PET/MRI study: Quantitative susceptibility mapping in progressive supranuclear palsy and its correlation with Tau-PET

本研究针对进行性核上性麻痹(PSP)诊断难题，通过首次结合tau-PET与定量磁敏感图(QSM)技术，发现PSP患者左侧尾状核和双侧齿状核铁沉积显著增加，且tau蛋白负荷与磁化率值呈正相关(β=132.7, p<2×10-16)，为揭示铁-tau病理相互作用提供了新型影像学生物标志物。

　　

在神经退行性疾病领域，进行性核上性麻痹(Progressive Supranuclear Palsy, PSP)一直被视为诊断难题。这种以tau蛋白异常聚集为特征的罕见帕金森综合征，不仅临床表现异质性强，且常被误诊为帕金森病或阿尔茨海默病。患者通常在出现典型症状后数年才能获得准确诊断，错过了最佳干预时机。传统MRI虽能检测晚期中脑萎缩特征，但对早期病变的识别能力有限。这一诊断困境促使研究人员寻求更精准的生物学标志物。

近年来，两种新兴影像技术为PSP诊断带来了新希望。tau正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography, PET)能够活体显示脑内tau蛋白沉积，而定量磁敏感映射(Quantitative Susceptibility Mapping, QSM)则可精确量化脑铁含量。有趣的是，神经病理学研究提示tau蛋白与铁代谢之间存在复杂相互作用，但这一假设尚未在活体水平得到系统验证。为此，德国莱比锡大学核医学科Fiona Weih与Michael Rullmann领衔的研究团队开展了一项开创性研究，将两种技术有机结合，首次在PSP患者中探索了tau病理与铁沉积的空间关联性。

研究人员采用横断面研究设计，纳入31名PSP患者（包括14名Richardson综合征(PSP-RS)亚型和17名非RS亚型）与11名健康对照。所有参与者均接受同步PET/MRI扫描，使用[¹⁸F]PI-2620作为tau蛋白示踪剂，并通过3D梯度回波序列获取QSM数据。基于先验知识选取了包括尾状核、壳核、苍白球、红核、黑质、底丘脑核和齿状核在内的14个感兴趣区，采用线性混合效应模型进行统计分析，并校正年龄等混杂因素。

主要研究结果

QSM揭示PSP患者脑铁沉积特征模式

与健康对照相比，PSP组在左侧尾状核(p=0.04)和双侧齿状核(左侧p=0.04，右侧p=0.01)表现出显著更高的磁化率值。亚组分析显示，PSP-RS患者左侧齿状核铁沉积显著高于对照组(p=0.02)，而非RS亚型则在右侧齿状核差异显著。特别值得注意的是，PSP-RS患者双侧底丘脑核和左侧齿状核的铁沉积程度明显高于非RS亚型，提示QSM可能具备区分PSP亚型的潜力。

Tau-PET与QSM呈现显著空间关联

线性混合效应模型显示，tau蛋白负荷（分布体积比, Distribution Volume Ratio, DVR）与QSM值存在显著正相关(F(1,410)=132.7, p<2×10^-16)。这种关联在所有脑区表现一致（区域交互作用不显著），且在不同PSP亚型间无显著差异。这一发现为tau蛋白与铁沉积的病理生理关联提供了首个活体影像学证据。

临床指标与影像学标记的相关性

在PSP-RS亚组中，左侧壳核(R=0.61, p=0.03)和右侧齿状核(R=0.61, p=0.03)的铁沉积与疾病持续时间呈正相关，而右侧黑质则显示负相关(R=-0.58, p=0.04)。此外，全PSP队列中右侧齿状核QSM值与PSP评分量表呈正相关(R=0.58, p=0.05)，提示该区域铁沉积可能与临床症状严重程度相关。

讨论与展望

本研究通过多模态影像融合策略，首次系统揭示了PSP患者脑内tau蛋白沉积与铁积累的空间共定位现象。这一发现具有多重科学意义：首先，它证实了帕金森综合征中观察到的磁化率变化确实与神经病理核心特征——tau蛋白聚集存在内在联系；其次，研究提示QSM可能成为tau-PET的重要补充工具，为PSP的早期诊断提供双生物标志物策略。

从病理机制角度，铁-tau相互作用的发现深化了我们对PSP发病机制的理解。既往体外实验表明，铁离子可通过促进tau蛋白磷酸化和聚集直接参与神经原纤维缠结形成。本研究在活体水平验证了这一假设，为开发针对铁代谢异常的干预策略提供了理论依据。

方法学上，研究采用的同步PET/MRI设计有效避免了多设备扫描带来的配准误差，保证了数据采集的空间一致性。选择新一代tau示踪剂[¹⁸F]PI-2620显著降低了基底节区脱靶结合风险，增强了结果可靠性。而线性混合效应模型的应用则妥善处理了重复测量数据的层级结构。

研究的局限性包括样本量相对较小、年龄匹配不完全以及临床数据收集不完整等。此外，QSM信号的特异性问题值得关注——磁化率变化除反映铁沉积外，还可能受髓鞘脱失、钙化等因素影响。未来需要更大样本的纵向研究验证这些发现，并结合神经病理学检查进一步明确QSM信号的生物学基础。

综上所述，这项发表于《European Journal of Nuclear Medicine and Molecular Imaging》的研究开创性地建立了PSP中tau病理与铁沉积的活体关联，为理解疾病机制和开发新型诊断策略提供了重要见解。QSM与tau-PET的协同应用有望成为神经退行性疾病生物标志物研究的新范式，最终推动PSP的早期精准诊断和治疗监测。