钠磁共振成像揭示多发性硬化症灰质钠积累与神经递质分布的空间关联

《European Radiology》：Advancing the understanding of multiple sclerosis through sodium MRI

本研究针对多发性硬化症(MS)病理机制研究中代谢异常与神经化学架构关联不明的难题，通过整合23Na-MRI与1H-MRI技术，首次发现灰质钠积累区域与血清素/去甲肾上腺素通路高度重叠，且皮质钠浓度与残疾程度(EDSS)显著相关，为理解MS临床症状的神经化学基础提供了全新视角。

　　

在大脑这座精密运行的生物化学工厂中，钠离子如同维持生产线运转的关键电解质，通过Na⁺/K⁺ ATP酶泵在细胞膜内外建立起严格的浓度梯度，确保神经信号正常传导和细胞体积稳定。当这种离子平衡被打破，神经系统疾病便随之而来。多发性硬化症（Multiple Sclerosis, MS）作为一种自身免疫性疾病，其特征是中枢神经系统的脱髓鞘和神经退行性变，患者常表现出疲劳、运动感觉障碍、认知受损等一系列症状。

尽管常规质子磁共振成像（1H-MRI）已成为MS诊断和病情监测的常规工具，但它主要揭示的是已经形成的结构性病变，对于疾病早期的代谢异常和潜在的分子机制却显得力不从心。这就像只能看到冰山露出水面的部分，而无法探测水下正在发生的微妙变化。正是这一诊断盲区，催生了钠磁共振成像（23Na-MRI）技术的发展，它能够无创地量化活体脑组织中的钠含量，为窥视MS早期的代谢紊乱提供了独特窗口。

在MS的病理过程中，Na⁺/K⁺ ATP酶功能受损和钠通道表达异常导致细胞内钠离子堆积，同时脱髓鞘和轴索损失会引起细胞外间隙扩大。这些钠相关异常共同促进了MS的疾病进展。然而，传统临床MRI无法评估区域性神经递质系统，这使得我们难以理解局部钠增加与底层神经化学架构之间的潜在联系。更重要的是，尚不清楚23Na-MRI是否能检测到标准体积成像无法发现的灰质代谢变化。

正是为了解答这些科学问题，Xie等研究人员在《European Radiology》上发表了一项创新性研究，通过结合23Na-MRI和1H-MRI技术，探索复发缓解型多发性硬化症（Relapsing-Remitting Multiple Sclerosis, RRMS）患者的灰质钠积累和体积减少模式，并分析这些变化与神经递质分布和临床特征的关系。

研究人员采用了多模态磁共振成像技术策略，对55名RRMS患者和55名匹配对照进行了3T场强的综合影像评估。关键技术方法包括：利用23Na-MRI量化全脑总钠浓度（Total Sodium Concentration, TSC），通过解剖MRI测量区域灰质体积，结合基于图谱的神经递质分布数据（源自健康个体的PET数据），以及临床评估工具如扩展残疾状况量表（Expanded Disability Status Scale, EDSS）和蒙特利尔认知评估。

灰质钠积累与萎缩的不同空间模式

研究发现MS患者相比对照组表现出广泛的皮质钠浓度升高，而最显著的脑萎缩却位于皮层下区域（深部灰质核团）。这种分布差异提示钠积累和组织萎缩可能反映了MS疾病过程的不同方面。

钠积累与特定神经递质系统的空间对应

特别值得注意的是，灰质中钠积累的空间分布与血清素和去甲肾上腺素通路高密度区域高度吻合。这意味着钠异常主要发生在由血清素能和去甲肾上腺素能投射主导支配的脑区。

脑萎缩与多神经递质系统的广泛重叠

相比之下，灰质萎缩的模式则与多种神经递质系统富集区域重叠，包括血清素、多巴胺、GABA、阿片类和去甲肾上腺素系统。这表明萎缩区域具有更广泛的神经化学特征。

临床相关性分析

临床关联分析显示，较高的皮质钠浓度与更严重的身体残疾（更高EDSS评分）相关，而皮层下萎缩程度则与疾病持续时间相关。这一发现表明23Na-MRI捕捉的是与当前神经功能障碍相关的疾病过程，而传统萎缩测量反映的是累积性损伤。

Xie等研究人员对其结果的解读指向一个重要结论：23Na-MRI能够揭示灰质中早期的代谢紊乱，这些紊乱可能反映了轴索或突触功能障碍，且发生在不可逆神经元损失之前。这些损伤模式与特定神经递质系统的对应关系有助于解释为什么MS患者会出现某些特定症状，例如与血清素功能紊乱相关的认知或情绪变化。

该研究的创新价值在于首次将区域性钠定量与脑结构萎缩及底层神经化学组织整合分析，填补了现有文献的重要空白。研究结果支持23Na-MRI提供独特且互补的信息：它能够突出那些在1H-MRI上尚未显示体积损失的代谢应激皮质区域，并将这些区域与底层神经递质系统联系起来。

从临床转化视角看，这项研究为MS的病理生理机制提供了新的见解，表明钠积累可能代表一种先于组织萎缩的代谢障碍。23Na-MRI检测到的可能是疾病过程中相对可逆的阶段，这为早期干预提供了时间窗口。此外，发现钠异常与特定神经递质系统的空间对应关系，为理解MS临床症状的神经化学基础提供了新框架，有助于开发更具特异性的疾病活动度和进展生物标志物。

尽管细胞内钠浓度（Intracellular Sodium Concentration, ISC）量化技术仍面临挑战，且依赖于多种假设，但本研究展示的多模态整合方法为未来MS研究指明了方向。通过将代谢成像、结构分析和神经化学图谱相结合，我们有望更全面地理解MS的复杂病理过程，最终为患者提供更精准的诊断和治疗策略。