帕金森病死后人脑海马–下托中PET成像探针[18F]Nifene与α4β2*烟碱型乙酰胆碱受体结合增加

《Synapse》：Increased Binding of [18F]Nifene, a PET Imaging Probe for α4β2* Nicotinic Acetylcholinergic Receptors in Hippocampus–Subiculum of Postmortem Human Parkinson's Disease Brain

　　

帕金森病（Parkinson's disease, PD）的非运动症状可能受到存在于海马（hippocampus, HP）和下托（subiculum, SUB）中的α₄β₂^*烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs）亚型的影响。为继续推进PD的正电子发射断层扫描（positron emission tomography, PET）诊断研究，研究人员对PD（n = 27；14名男性和13名女性）和认知正常（cognitively normal, CN）（n = 32；16名男性和16名女性）病例的HP–SUB中[¹⁸F]Nifene与α₄β₂^* nAChR结合的放射自显影进行了定量评估。相邻切片的用于路易体（Lewy body）检测的抗泛素（anti-ubiquitin）和抗α-突触核蛋白（anti-α-synuclein）免疫染色在QuPath中分析，[¹⁸F]Nifene结合在OptiQuant中定量。在所有病例中，SUB的[¹⁸F]Nifene结合均高于HP（51%–85%）。在男性和女性中，PD SUB和PD HP的[¹⁸F]Nifene结合显著高于CN（>250%；p < 0.0001）。PD的灰质（grey matter, GM）与白质（white matter, WM）比值为3.53，而CN为1.33，PD增加>150%（p < 0.0001）。在PD中，无论男性还是女性，GM的[¹⁸F]Nifene结合比WM高>250%。男性CN随年龄增长[¹⁸F]Nifene结合增加，而男性PD随年龄增长显著减少，女性则无显著差异。总之，通过[¹⁸F]Nifene测量的α₄β₂^* nAChR在PD的HP和SUB中显著上调。这种[¹⁸F]Nifene结合增加可能对使用PET成像具有诊断价值。

帕金森病（Parkinson's disease, PD）是最常见的运动障碍性疾病，其病理特征为黑质多巴胺能神经元进行性丢失以及路易体（Lewy bodies）内α-突触核蛋白（α-synuclein）聚集。近年来，PD的非运动症状，如认知功能下降、抑郁和精神症状，越来越受到关注，这些症状与躯体-认知动作网络（somato-cognitive action network, SCAN）密切相关，并可能在运动症状之前出现。胆碱能系统，特别是烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors, nAChRs），在认知功能中发挥重要作用。α₄β₂^* nAChR是中枢神经系统中含量丰富的亚型，尤其在边缘系统如海马（hippocampus, HP）和下托（subiculum, SUB）高表达。这些脑区参与学习记忆，且其病理改变与PD的非运动症状有关。因此，定量评估α₄β₂^* nAChR在PD脑中的变化，对于理解疾病机制和开发影像学诊断工具具有重要意义。

正电子发射断层扫描（positron emission tomography, PET）能够无创检测神经受体变化。既往研究中，多种α₄β₂^* nAChR示踪剂（如2-[¹⁸F]FA-85380、5-[¹²³I]-A-85380等）在PD患者中的结果并不一致，有的显示结合减少，有的显示增加，这可能与示踪剂特性、受试者疾病阶段和脑区差异有关。[¹⁸F]Nifene是一种新型中等亲和力示踪剂，其动力学特性优于上述药物，已在人体PET研究中成功应用。在阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）的死后脑片研究中，[¹⁸F]Nifene结合显著降低。然而，[¹⁸F]Nifene在PD脑中的结合特征尚未见报道。为此，研究人员进行了本项死后人脑放射自显影研究，旨在比较PD和认知正常（cognitively normal, CN）个体在HP–SUB区域中α₄β₂^* nAChR的结合水平，并评估其作为PD生物标志物的潜力。该研究成果发表于《Synapse》。

在研究方法上，研究人员利用了Banner Sun Health Research Institute提供的死后脑组织样本，包括PD 27例（14男13女）和CN 32例（16男16女），所有样本均含有HP和SUB区域。主要技术方法包括：[¹⁸F]Nifene放射自显影，即将脑切片与放射性配体孵育，经磷屏成像和OptiQuant软件定量结合信号；免疫组化，使用抗泛素和抗α-突触核蛋白抗体对相邻切片染色，以在QuPath软件中分析路易体和α-突触核蛋白分布；统计学分析采用非配对t检验和Pearson相关。这些方法能够将受体密度与病理特征直接关联，并探讨性别和年龄的影响。

研究结果部分呈现了以下关键发现：

3.1 [¹⁸F]Nifene在PD病例SUB和HP中的结合：代表性女性PD（05-17）和男性PD（18-65）的脑片显示，[¹⁸F]Nifene结合在SUB区域明显高于HP，这种差异在定量分析中很显著。免疫组化显示路易体和α-突触核蛋白在SUB中数量更多，与示踪剂结合分布一致。

3.2 [¹⁸F]Nifene在CN病例SUB和HP中的结合：CN病例同样存在SUB结合高于HP的趋势，但整体结合水平远低于PD。免疫组化结果显示CN脑中病理蛋白数量较少，主要限于SUB区域。

3.3 PD和CN组间SUB与HP比较：在男性中，PD的SUB结合较CN升高超过350%，HP升高超过250%；在女性中，两者均升高超过250%，所有差异均具有统计学显著性（p<0.0001）。合并全部性别数据后，PD的SUB比CN高约323%（比值4.23），HP高约280%（比值3.80）。此外，PD的SUB/HP比值（1.99）较CN（1.67）增加19%（p<0.05），提示SUB受影响更大。

3.4 灰质（grey matter, GM）与白质（white matter, WM）比较：PD的GM结合显著高于CN，而WM结合在两组间差异不显著。在男性中，PD的GM/WM比值为3.63，CN为1.37；女性中PD为3.76，CN为1.30。综合所有病例，PD的GM/WM比值为3.53，CN为1.33，增加超过150%（p<0.0001）。这表明白质结合在PD中相对稳定，增加的信号主要由灰质受体上调驱动。

3.5 年龄效应：在CN男性中，[¹⁸F]Nifene结合在HP和SUB随年龄呈上升趋势（Pearson r分别为0.3753和0.4289，p>0.05）；而PD男性则呈下降趋势，其中SUB下降显著（r=-0.6462，p=0.0125）。女性在两组中均无显著年龄相关变化。这些结果提示性别可能调节α₄β₂^* nAChR随年龄的变化。

3.6 CN、PD和AD比较：将本研究PD数据与既往AD数据对比，发现[¹⁸F]Nifene结合量在GM和WM中均遵循AD4β₂^* nAChR在不同神经退行性疾病中的差异化改变。

在讨论部分，研究人员整合了既往文献，指出α₄β₂^* nAChR在PD中的上调可能是一种代偿性反应。例如，在无认知障碍的PD患者中，海马胆碱能传递代偿性增强，而合并轻度认知障碍者则缺乏这种代偿。不同示踪剂的结果差异可能源于其特异性、亲和力以及受试者临床特征。此外，[¹⁸F]Nifene对SUB的优先结合与α4和β2亚基mRNA在SUB中的高表达一致，提示该区域可能对PD病理敏感。年龄和性别分析显示，男性PD患者随年龄增长受体结合下降，而女性变化不明显，这可能与非运动症状的性别差异有关。与AD相比，PD中受体上调的机制可能涉及路易体诱导的细胞膜受体聚集或突触前转运改变。研究结论部分翻译如下：总之，[¹⁸F]Nifene能够结合人类死后脑组织HP–SUB中的α₄β₂^* nAChR。PD中[¹⁸F]Nifene结合显著增加，表明该PET成像剂可用于揭示α₄β₂^* nAChR的变化，作为PD的诊断生物标志物。未来需要进一步研究以阐明升高的α₄β₂^* nAChR对PD中SCAN的影响，并探索靶向该受体的治疗策略。