肺部[18F]FDG摄取作为甲型流感相关肺炎炎症定量PET生物标志物的验证研究

《Molecular Imaging》：Validation of Lung [18F]FDG Uptake as a Quantitative PET Biomarker for Influenza-Associated Pulmonary Inflammation

本研究针对流感病毒感染引发的肺部炎症缺乏无创定量评估工具的难题，通过建立H1N1甲型流感小鼠模型，系统验证了肺部[18F]FDG-PET摄取可作为早期检测流感相关肺炎炎症的分子影像生物标志物。研究显示感染后第1天肺部摄取即升高1.53倍，第6天达2.63倍，且与促炎细胞因子表达显著相关，为流感重症的早期诊断和治疗评估提供了新方法。

　　

当流感病毒侵袭人体时，肺部往往成为主战场。传统的血液生物标志物虽能提示感染严重程度，却无法精确定位炎症部位；而病毒特异性成像技术虽能定位感染灶，又难以揭示疾病背后的分子机制。更棘手的是，光学成像技术因组织穿透能力有限，在深部器官成像中面临挑战。这些局限促使研究人员将目光投向非侵入性核医学成像技术，特别是正电子发射断层扫描（PET）与计算机断层扫描（CT）的结合。

在这项发表于《Molecular Imaging and Biology》的研究中，Carla Bianca Luena Victorio团队系统评估了[¹⁸F]FDG（氟代脱氧葡萄糖）肺部摄取值作为甲型流感病毒（IAV）H1N1感染相关肺炎炎症定量生物标志物的可行性。研究者采用免疫正常的BALB/c小鼠模型，通过鼻腔接种高致死剂量的PR8流感病毒株，并运用多模态影像与分子生物学技术进行全方位验证。

研究团队主要采用三类关键技术方法：首先通过离体组织生物分布测定和数字放射自显影确定[¹⁸F]FDG在感染小鼠体内的分布特征；其次利用小动物PET/CT系统进行纵向和横断面成像，通过感兴趣体积（VOI）分析量化肺部代谢活性；同时结合组织病理学检查、病毒载量绝对定量以及炎症因子多重检测，全面评估疾病进展与影像学指标的相关性。

肺部炎症是甲型流感感染模型的典型特征

感染PR8病毒的小鼠出现典型的重症表现，中位生存期仅为6天，从第6天开始因体重下降超过20%而需实施安乐死。肺组织病毒载量检测显示，感染后第1天即出现10万倍增长，表明病毒复制极为活跃。组织病理学分析进一步揭示肺部实质和肺泡空间存在大量免疫细胞浸润，免疫荧光双标染色显示流感病毒核蛋白（NP）与转位蛋白（TSPO）阳性区域高度重叠，提示炎症细胞聚集在病毒复制活跃区域。炎症因子表达谱分析发现8种关键促炎细胞因子/趋化因子从感染第2天开始上调，至第6天达到峰值。

肺部是流感感染小鼠中[¹⁸F]FDG滞留的主要靶器官

离体生物分布研究显示，感染后第2天肺部[¹⁸F]FDG滞留即达到5.92±0.88%ID/g，较感染前（3.48±0.65%ID/g）提高1.7倍，且随着疾病进展持续增加，至第6天达到18.40±2.25%ID/g，提升幅度达5.3倍。当采用局部化比率（LR）进行标准化分析时，唯有肺部表现出时间依赖性的摄取增加，而脾脏和淋巴结等淋巴组织未见显著变化。数字放射自显影图像直观展示随着疾病加重，肺部放射性滞留逐步增强的模式。

18F]FDG研究时间线与实验设计'>

肺部[¹⁸F]FDG摄取是流感肺部炎症的早期活体成像生物标志物

系列PET/CT成像显示，感染小鼠肺部出现弥漫性[¹⁸F]FDG摄取增高，最大强度投影（MIP）图像清晰展示纵向随访中的信号增强焦点。除肺部外，胸骨和椎体骨髓区域也出现摄取增加，符合感染状态下骨髓反应性增生的典型特征。VOI分析发现，感染第1天肺部摄取即呈1.40倍升高趋势，第3天和第5天分别达到1.99倍和2.58倍。代谢肺体积（MLV）分析显示更为敏感的检测能力，第1天即扩大3.66倍，第5天达5.32倍。横断面成像数据验证了这一趋势，感染第1天摄取升高1.59倍，第6天达2.67倍；MLV相应扩大4.84倍和9.31倍。

相关性分析揭示[¹⁸F]FDG信号反映宿主炎症反应

通过交叉相关性分析发现，肺部[¹⁸F]FDG摄取与病毒载量仅呈弱相关，而与MIP-1β、MIP-1α、IP-10（CXCL10）等趋化因子及IFN-γ表达水平高度相关，这些因子均参与粒细胞招募和中性粒细胞炎症过程。这表明[¹⁸F]FDG信号主要反映的是宿主对流感感染的炎症反应，而非直接病毒复制活动。

18F]FDG摄取与炎症指标相关性'>

肺部[¹⁸F]FDG-PET在检测流感疾病方面优于肺部CT成像

CT成像分析显示，直至感染第6天才能在视觉上区分病变与健康肺部，且健康肺体积仅在疾病高峰期出现显著减少。相比之下，[¹⁸F]FDG-PET在感染第1天即可检测到炎症变化，远早于体重下降（第3天出现）和CT异常表现，证明其具有更高的敏感性用于早期流感肺部疾病的检测。

讨论部分强调，本研究首次在成熟的流感A PR8小鼠模型中系统评估肺部[¹⁸F]FDG摄取的生物学意义，为病毒性肺部感染的分子影像研究提供了新视角。虽然研究采用高致死剂量病毒模型可能强化了炎症信号，但这也正好模拟了需要早期识别的重症患者情况。未来研究可进一步探索[¹⁸F]FDG-PET在自限性流感模型中的应用价值，以及通过动态PET区分局部摄取与血液贡献的可行性。

该研究的创新价值在于确证了[¹⁸F]FDG-PET作为无创工具监测流感肺部炎症的实用性，不仅为理解宿主-病毒相互作用提供了可视化窗口，也为抗病毒药物和抗炎疗法的疗效评估奠定了方法学基础。这种基于代谢活性的成像策略有望推广至其他重大呼吸道病毒感染的研究中，具有重要的转化医学价值。