颞叶癫痫中外周细胞因子与中枢神经炎症的交互作用：基于[18F]DPA-714 PET/MRI与血清细胞因子谱的整合研究

《CNS Neuroscience & Therapeutics》：Interaction Between Peripheral Cytokines and Central Neuroinflammation in Temporal Lobe Epilepsy

　　

目的 神经炎症是颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy，TLE）的关键病理机制，可通过靶向转位蛋白（translocator protein，TSPO）的正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）在体内进行定量评估。本研究整合[18F]DPA-714 PET/MRI与血清细胞因子谱分析，探讨TLE患者中枢-外周免疫关系。 方法 开展了一项纳入24例TLE患者和24例健康对照（healthy controls，HCs）的前瞻性研究。24例TLE患者和7例HCs获得PET/MRI数据，两组各24例参与者均获得细胞因子数据。计算关键颞叶区域[18F]DPA-714的标准摄取值比值（standardized uptake value ratio，SUVR）。定量检测血清IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-17、TNF-α和IFN-γ水平。 结果 与HCs相比，TLE患者同侧颞叶结构的[18F]DPA-714 PET/MRI摄取显著增加（组主效应：F1,29 = 15.779，p < 0.001），同时呈现促炎性血清谱，表现为IL-17和IFN-γ升高，IL-2、IL-4和IL-10降低（p < 0.05）。同侧海马[18F]DPA-714 SUVR与病程（ρ = 0.46，p = 0.025）和发作频率（ρ = 0.52，p = 0.018）呈正相关。然而，神经影像学评估的中枢神经炎症与血清细胞因子之间未观察到显著关联。 结论 [18F]DPA-714 PET/MRI能够精准显示TLE患者的局灶性神经炎症，且与临床严重程度相关，但与外周标志物缺乏相关性，提示外周和中枢免疫反应代表TLE中相对独立的炎症过程。

论文解读

一、研究背景与目的

颞叶癫痫（temporal lobe epilepsy，TLE）是成人最常见的局灶性癫痫类型，约占药物难治性癫痫病例的20%–40%。现有观点认为神经炎症既是癫痫的诱因也是其结果。动物模型和患者术后病理研究均显示，神经炎症反应在TLE的发生和进展中发挥重要作用。常规MRI作为常用的结构影像学手段，在20%–30%的TLE病例中无法检出异常，这主要归因于活动性神经炎症等细微或非结构性病理改变的存在。

PET/MRI已成为评估TLE患者神经炎症的重要影像学手段，尤其在常规MRI结果不明确时具有独特价值。神经炎症成像的关键分子靶点是转位蛋白（translocator protein，TSPO），该蛋白在活化的小胶质细胞和反应性星形胶质细胞线粒体外膜上表达上调，是可靠的神经炎症生物标志物。使用TSPO靶向示踪剂（如[¹⁸F]DPA-714）可实现小胶质细胞活化的无创可视化，而小胶质细胞活化是癫痫相关神经炎症的核心过程。

与此同时，大量研究探索了TLE患者外周生物标志物（如炎性细胞因子）的鉴定。研究表明，在发作间期，TLE患者外周炎症标志物水平升高，并在发作后呈现动态时间变化。具体而言，发作后24小时内，促炎细胞因子（包括IL-1β、IL-6和TNF-α）达到峰值，且TLE患者显著高于健康对照。尽管大多数标志物在发作后水平下降，IL-1β在长达1个月内仍维持升高，提示慢性炎症可能持续存在。

当前的研究空白包括阐明PET/MRI衍生的炎症特征与外周生物标志物之间的因果关系，以及利用多模态数据制定个体化治疗策略。本研究旨在整合[¹⁸F]DPA-714 PET/MRI与血清细胞因子谱分析，建立TLE的新型生物标志物框架，推动诊断精准化和靶向抗炎干预的发展。

二、研究设计与技术方法

研究人员开展了一项前瞻性研究，于2023年7月至2025年7月在中山大学附属第一医院招募TLE患者。TLE诊断由至少两名经验丰富的癫痫专科医生通过多模态综合评估确定，包括神经病史和体格检查、发作间期和发作期头皮视频脑电图（video-electroencephalography，VEEG）、含癫痫特异性序列的高分辨率3T MRI以及[¹⁸F]FDG PET/MRI成像。共纳入24例TLE患者和24例按性别和年龄1:1匹配的健康对照（healthy controls，HCs），其中7例HCs同时接受PET/MRI检查。排除标准包括颅脑外伤史、感染性疾病、肿瘤或其他中枢神经系统疾病史，影像质量差，以及因rs6971多态性导致的TSPO低亲和力结合表型。

研究采用的主要关键技术方法包括：（1）3.0-T混合PET/MRI扫描仪（uPMRI790；联影医疗）同步采集[¹⁸F]DPA-714 PET和MRI数据，PET采集在示踪剂注射后60分钟开始；（2）FreeSurfer recon-all流程（版本7.4.1）配合Desikan–Killiany图谱进行解剖图像处理，PETsurfer流程进行部分容积校正（partial volume correction，PVC），以全脑小脑灰质作为SUVR标准化的参考区域；（3）对双侧海马、杏仁核、融合颞叶皮层和颞极共8个感兴趣区（regions of interest，ROIs）提取SUVR值；（4）采用多重微球阵列免疫分析（cytometric bead array，CBA）试剂盒定量检测血清IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IL-17、TNF-α和IFN-γ水平；（5）统计分析使用R软件（版本4.4.2），包括独立样本t检验、Mann–Whitney U检验、卡方检验、Benjamini–Hochberg假发现率（false discovery rate，FDR）校正及Spearman秩相关分析。

三、研究结果

3.1 人口统计学与临床特征

研究最终纳入24例TLE患者和24例HCs（平均年龄35.54 ± 10.57岁；男性13例，占54.17%），两组在年龄（p = 0.733）和性别（p = 1.000）方面无显著差异。TLE组平均癫痫发病年龄为25.83 ± 16.39岁，症状持续时间中位数为9年（四分位距：5–13年）。患者接受的中位抗癫痫药物（antiseizure medications，ASMs）数量为2种。局灶性发作类型方面，75.00%的患者经历局灶性意识受损发作（focal impaired consciousness seizures，FICs），70.83%经历局灶至双侧强直-阵挛发作（focal-to-bilateral tonic–clonic seizures，FBTCs）。MRI检出海马硬化（hippocampal sclerosis，HS）者13例（54.2%），其中单侧12例、双侧1例。药物难治性癫痫占50%。9例患者（37.50%）接受癫痫手术，其中7例随访至少1年的患者均达到ILAE 1级预后。值得注意的是，[¹⁸F]DPA-714 PET在87.5%的患者中显示异常摄取仅局限于颞叶，12.5%累及颞叶及颞叶外区域，无阴性扫描患者；其与VEEG和MRI的一致性达78.95%，显著高于[¹⁸F]FDG PET的52.63%（p = 0.062）。

3.2 TLE患者与HCs的[¹⁸F]DPA-714摄取

定量分析显示，与7例HCs相比，24例TLE患者同侧感兴趣区的SUVR值显著升高（组主效应：F_1,29 = 15.779，p < 0.001），而对侧区域无显著差异（F_1,29 = 0.366，p = 0.550）。事后分析进一步证实，同侧半球内四个颞叶区域的[¹⁸F]DPA-714 SUVR值在患者中较对照组升高28%–70%（所有未校正p < 0.001）。双侧丘脑的SUVR在两组间无显著差异。

3.3 TLE患者与HCs的血清细胞因子

所有细胞因子数据经log₁₀转换后分析。TLE患者血清IFN-γ（0.41 ± 0.18 vs. 0.34 ± 0.10；p < 0.05）和IL-17（0.48 ± 0.20 vs. 0.20 ± 0.12；p < 0.001）水平显著高于HCs；而IL-2（0.09 ± 0.18 vs. 0.30 ± 0.16；p < 0.001）、IL-4（0.09 ± 0.16 vs. 0.24 ± 0.13；p < 0.001）和IL-10（0.57 ± 0.13 vs. 0.74 ± 0.13；p < 0.001）水平显著低于HCs。TNF-α（p = 0.08）和IL-6（p = 0.95）在两组间无显著差异。

3.4 发作特征与[¹⁸F]DPA-714 PET的相关性分析

Spearman相关分析显示，同侧海马[¹⁸F]DPA-714 SUVR与扫描前一个月内发作频率呈显著正相关（ρ = 0.52，p = 0.018，n = 20），与癫痫病程亦呈显著正相关（ρ = 0.46，p = 0.025，n = 24）。然而，发作频率和病程与其他同侧颞叶感兴趣区（杏仁核、颞叶皮层、颞极）的SUVR均无显著相关性（所有p > 0.05），表明该关联具有海马特异性。

3.5 血清细胞因子与[¹⁸F]DPA-714 PET的相关性

在24例患者中，八个感兴趣区的[¹⁸F]DPA-714 SUVR值与任何血清细胞因子之间均未发现统计学显著相关性（所有p > 0.05）。[¹⁸F]DPA-714摄取的半球不对称指数（asymmetry index，AI）与任何血清标志物亦无显著相关。进一步对血清炎症标志物进行主成分分析（principal component analysis，PCA），提取了两个主成分（PC1和PC2），合计解释69.41%的总方差。PC1主要由IL-2、IL-4和TNF-α载荷（因子载荷 > 0.8），PC2与IFN-γ和IL-17强相关（因子载荷 > 0.89）。同侧海马[¹⁸F]DPA-714摄取水平与PC1（ρ = ?0.27，p = 0.20）和PC2（ρ = ?0.27，p = 0.20）均无显著相关。校正病程、发作频率、ASM数量、药物抵抗状态和发作至扫描间隔等临床协变量后，仍无显著相关性（所有校正p > 0.05）。

四、讨论与结论

本研究通过整合[¹⁸F]DPA-714 PET/MRI神经影像与外周血清细胞因子谱分析，探讨了TLE患者的中枢-外周免疫关系。研究发现，TLE患者同侧颞叶结构的[¹⁸F]DPA-714摄取增加，且同侧海马摄取与发作频率和病程呈正相关，支持神经炎症在疾病进展中的核心作用。血清细胞因子谱分析揭示了TLE患者特征性的免疫失衡——促炎细胞因子IFN-γ和IL-17升高，抗炎细胞因子IL-2、IL-4和IL-10降低，反映了Th1/Th17通路激活与Th2应答抑制并存的T辅助细胞亚群全面失衡。值得注意的是，TNF-α虽在单因素分析中无显著组间差异，但PCA显示其与IFN-γ和IL-17共同构成促炎模块，提示TNF-α可能作为协调性炎症网络的一部分发挥作用。

然而，研究未发现中枢神经炎症与外周炎症标志物之间的显著相关性，这一缺乏相关性在八个颞叶感兴趣区、所有细胞因子面板、不对称指数及PCA降维后均持续存在。研究人员认为，发作间期相对完整的血脑屏障可能有效隔离脑内炎症环境；TLE的神经炎症高度局灶且局限于边缘系统，可能不足以产生超越系统性免疫背景噪声的信号。这一发现表明，外周细胞因子谱可能无法可靠地作为TLE患者局灶性脑炎症的直接替代指标，强调了直接神经影像学检查在评估TLE局灶性神经炎症中的必要性。研究的局限性包括样本量中等、横断面设计无法推断因果关系、发作至扫描间隔的个体差异，以及评估局限于血清标志物而未纳入脑脊液分析。

研究结论：本研究证明TLE患者[¹⁸F]DPA-714局灶性摄取升高，且同侧海马摄取与发作频率和病程相关，支持神经炎症在疾病进展中的核心作用。血清细胞因子谱分析揭示了这些患者特征性的免疫失衡，表现为促炎细胞因子升高和抗炎细胞因子降低。然而，中枢与外周炎症指标之间未发现显著相关性，表明循环细胞因子可能不是TLE患者局灶性神经炎症的可靠替代标志物。这些发现强调了直接神经影像学检查在评估TLE患者局灶性神经炎症中的必要性。