生前TSPO–PET信号在额颞叶痴呆中映射死后CD68+吞噬性小胶质细胞负荷的跨蛋白病理验证

《Acta Neuropathologica》：TSPO–PET binding in vivo reflects increased phagocytic microglia at post mortem in people with frontotemporal dementia

　　

脑炎症是额颞叶痴呆（frontotemporal dementia，FTD）的核心特征。靶向18 kDa易位蛋白（translocator protein，TSPO）的正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）被广泛用作体内神经炎症的替代标志物，但升高的信号究竟反映小胶质细胞、星形胶质细胞还是血管病理，仍存在争议；这一问题此前未在FTD中通过匹配的生前影像与死后组织得到解决。研究人员将10例FTD个体（5例FTLD-tau、5例FTLD–TDP）与5例年龄和性别匹配对照的生前[11C]PK11195 TSPO–PET，与定量死后神经病理学相配对，结合17个脑区CD68免疫组化、TSPO与微胶质/巨噬（IBA1、CD68）、星形胶质（GFAP）及内皮（CD31）标志物的多重免疫荧光，以及单个小胶质细胞的三维重建。结果显示：相较于对照，FTD中CD68面积分数升高，主要位于白质，并与各脑区TSPO–PET结合潜能正相关（β = 8.66，P < 0.001），FTLD-tau与FTLD–TDP斜率相当。死后组织总TSPO面积分数在FTD中同样升高，并在两套独立切片中追踪到区域PET结合。四种细胞标志物中，仅CD68–TSPO共定位分数与PET信号正相关（β = +0.0041，P = 0.015，PFDR = 0.062），IBA1、GFAP与CD31呈零或负向关联。单细胞分辨率下，IBA1+且CD68+小胶质细胞比CD68?细胞携带更多绝对TSPO量且体积更大，但TSPO占细胞体积比例未升高。因此，FTD中升高的TSPO–PET信号可能反映CD68+吞噬性小胶质细胞负荷增加，而非其他细胞类型的TSPO表达上调，支持TSPO–PET作为跨FTLD-tau与FTLD–TDP的微胶质负荷生物标志物。

研究背景与问题提出

脑炎症是多种神经退行性疾病的重要特征，额颞叶痴呆（frontotemporal dementia，FTD）涵盖行为变异型、语义变异及非流利变异原发性进行性失语等异质临床综合征，其病理底物主要为FTLD-tau与FTD伴TAR–DNA结合蛋白43病理（FTLD–TDP）。靶向18 kDa易位蛋白（translocator protein，TSPO）的PET是体内神经炎症成像最广泛使用的工具，既往研究在FTD谱系中观察到特征性区域高信号，且额叶信号可预测认知下降。然而，TSPO在中枢神经系统中可由小胶质细胞、星形胶质细胞与内皮细胞表达，体内PET高信号究竟来源于何种细胞状态一直存在争议；尤其人类神经退行病中“是否仅为每细胞TSPO上调”未被厘清。此前学者提出TSPO信号更可能反映炎症细胞密度而非单细胞内表达升高，并在阿尔茨海默病与进行性核上性麻痹（progressive supranuclear palsy，PSP）中提示与CD68⁺吞噬表型相关。FTD临床与病理异质性强，尚缺生前PET与死后组织直接配对的验证研究。

研究设计与主要结论

研究人员开展一项配对验证研究：将生前接受[¹¹C]PK11195 TSPO–PET的10例FTD死者（含FTLD-tau与FTLD–TDP）与5例匹配对照的脑库组织进行定量神经病理分析。核心结论是：体内TSPO–PET高结合主要对应死后CD68⁺吞噬性小胶质细胞负荷增加，而非星形胶质或血管内皮TSPO主导；该关联在tau与TDP-43两类蛋白病理中均存在，支持TSPO–PET作为FTD微胶质负荷标志物。论文发表于《Acta Neuropathologica》。

主要技术方法

研究纳入剑桥脑库来源队列：10例临床确诊FTD（5例FTLD-tau、5例FTLD–TDP，含MAPT、C9orf72、GRN突变携带者）与5例年龄性别匹配对照。影像端采用3T结构MRI与动态[¹¹C]PK11195 PET，以简化参考组织模型计算非置换结合潜能（binding potential non-displaceable，BP_ND）。组织端对15 μm石蜡切片做CD68、AT8、pTDP-43免疫组化；在额叶、颞叶、运动皮层做四标免疫荧光（DAPI/IBA1/CD68/TSPO与DAPI/GFAP/CD31/TSPO）；以共聚焦三维堆叠在Imaris中分割单个IBA1⁺小胶质细胞，定量胞内TSPO与CD68囊泡体积。统计采用线性混合效应模型，按区域点配对PET与组化数据。

研究结果

吞噬性小胶质细胞负荷（CD68⁺）在FTD中升高

通过17脑区CD68免疫组化与混合模型，研究人员发现FTD组CD68面积分数显著高于对照（β = +2.21，P = 0.002），差异以白质更突出，灰质亦升高；说明FTD存在广泛吞噬性微胶质负荷增加。

体内TSPO–PET结合与死后吞噬性微胶质标志相关

以区域BP_ND预测CD68面积分数，得正向强关联（β = 8.66，P < 0.001）；FTLD-tau与FTLD–TDP斜率无显著差异（P = 0.474）。结果表明PET信号跨蛋白病理稳定对应CD68⁺细胞负担。

组织TSPO面积在FTD升高且追踪PET信号

两套独立相邻切片（分别含IBA1/CD68或GFAP/CD31）中，FTD死后总TSPO面积分数均高于对照，且区域TSPO面积与生前PET结合正相关的结论在两组切片中可重复。

TSPO表达共定位于吞噬性小胶质细胞

免疫荧光共定位分析显示，FTD中CD68–TSPO与IBA1–TSPO面积分数升高；但仅CD68–TSPO共定位分数与体内PET信号正相关（β = +0.0041，P = 0.015），GFAP、CD31无正向追踪，IBA1呈零或负向。提示PET信号特异指向吞噬表型而非总小胶质膜标记。

单细胞水平微胶质TSPO特征

三维单细胞外，IBA1⁺中CD68⁺细胞比CD68^?细胞绝对TSPO体积更高、细胞更大（均P_FDR = 0.004），但TSPO占胞体体积比例未升高。即信号增强来自“更多吞噬细胞及其内容物增加”，而非单位体积TSPO浓度上调。

讨论与结论翻译

讨论指出，该研究把PSP与AD中的观察扩展至异质FTD：TSPO–PET不是 transient 急性反应，而是持续神经炎症负荷的体内读数；白质CD68负担更高可能与轴突髓鞘退化次级反应有关；与蛋白聚合体（tau轻相关、TDP-43未显）关系较弱，说明炎症组件相对独立于蛋白种类。局限包括样本量小、[¹¹C]PK11195为一代示踪剂、单侧取材与抗体解释边界。

研究结论部分翻译：

“研究人员表明，升高的[¹¹C]PK11195信号反映FTLD-tau与FTLD–TDP两类额颞叶痴呆中CD68免疫反应性与吞噬性小胶质细胞信号的增加。TSPO⁺小胶质细胞贡献于体内区域TSPO–PET信号，且作用优于其他细胞类型。研究提示，TSPO–PET在FTD及相关疾病中可被解释为微胶质信号，从而为疾病修饰疗法的实验医学研究与临床试验提供支持。”