Journal of Nuclear Medicine：UCLA团队评估了PET成像在肝病诊疗中的作用
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科学
2024-07-27 08:00
广东
免疫细胞浸润肝脏和攻击肝细胞是许多疾病的特征，包括自身免疫性肝炎和肝脏移植的排斥反应。在浸润肝脏的白细胞中，T淋巴细胞占了相当大的比例，各种动物模型都表明T细胞在这些疾病中起着至关重要的作用。
为了对患者进行个性化治疗，需要精确定量肝脏中的T细胞。目前，侵入性活检是评估肝脏浸润淋巴细胞的金标准方法。不过，这种方法取样误差大，有并发症风险，而且在肝脏移植排斥等表现多样的疾病中往往难以解释。因此，人们试图开发出新方法来定量肝脏中的CD4和CD8 T淋巴细胞。
加州大学洛杉矶分校的研究人员发现，利用18F-FAC放射性示踪剂进行PET成像可作为一种非侵入性的替代方法，帮助人们观察和定量肝脏浸润免疫细胞和肝细胞炎症。这项研究成果发表在《Journal of Nuclear Medicine》杂志上。
图片来源：《Journal of Nuclear Medicine》
（https://jnm.snmjournals.org/content/59/10/1616）
在这项研究中，研究人员利用刀豆凝集素A（ConA）处理小鼠，构建了自身免疫性肝炎小鼠模型，同时利用表达绿色荧光蛋白的腺病毒（由赛业生物提供）构建了病毒性肝炎小鼠模型。他们采用三种放射性示踪剂（18F-FDG、18F-FAC和18F-DFA）进行PET成像，并通过免疫组化、放射自显影等方法定位了示踪剂积累的区域。研究人员还对地塞米松处理的小鼠进行18F-FAC PET扫描。
构建自身免疫性肝炎小鼠模型，并采用三种放射性示踪剂进行PET成像
通过免疫组化和放射自显影等方法定位示踪剂积累的区域
构建病毒性肝炎小鼠模型，在PET成像后定位示踪剂积累的区域
评估18F-FAC PET成像是否可监测免疫抑制剂的治疗效果
在自身免疫性肝炎模型中，18F-FAC主要积累在肝脏浸润性CD4 T细胞
研究人员最近开发出一组PET成像放射性示踪剂，包括18F-DFA，它可以测量肝细胞中高度上调的核糖补救途径。另外，PET放射性示踪剂18F-FDG和18F-FAC可分别测量葡萄糖消耗和脱氧核苷补救，这两个途径在免疫细胞活化过程中上调。于是，他们评估了是否可以利用这些放射性示踪剂来定量肝脏中的T细胞。
首先，研究人员利用植物凝集素ConA诱导了自身免疫性肝炎小鼠模型。在注射ConA后，小鼠表现出强烈的肝炎，其特征是肝脏浸润白细胞中含有大量CD4 T细胞，以及少量CD8 T细胞、CD11b+细胞和B220+ B细胞。在这种小鼠模型的肝脏中，PET成像发现18F-FDG和18F-FAC积累明显高于对照小鼠，而18F-DFA积累则低于对照小鼠（图1）。
图1 自身免疫性肝炎小鼠模型中肝脏18F-FDG、18F-FAC和18F-DFA的积累受到影响[1]
为了弄清楚小鼠模型中肝脏中18F-FDG、18F-FAC和18F-DFA的积累为何受到影响，研究人员从细胞水平开展了分析。这些放射性示踪剂在细胞内的积累受到特定蛋白的调控。具体来说，葡萄糖转运蛋白GLUT1的表达是葡萄糖消耗的主要决定因素（与18F-FDG有关），脱氧胞苷激酶（dCK）调节18F-FAC的积累，而核糖激酶（RBKS）则是18F-DFA测量的核糖补救途径中的关键酶。
免疫组化和放射自显影结果显示，在经过ConA处理的小鼠中，肝脏中18F-FDG积累增加的部位是浸润的白细胞和附近的肝窦内皮细胞，18F-FAC积累增加的部位是浸润的CD4和CD8细胞，而18F-DFA积累减少的部位则是整个肝脏内的肝细胞（图1）。考虑到CD4和CD8 T细胞消耗的脱氧胞苷约为B220或CD11b细胞的4倍，且ConA处理后肝脏中CD4 T细胞的数量高于CD8 T细胞，18F-FAC积累的增加主要测量了小鼠肝脏中浸润的CD4细胞。
图2 18F-FDG和18F-FAC测量肝脏浸润白细胞，而18F-DFA测量肝细胞炎症[1]
在病毒性肝炎模型中，肝脏18F-FAC积累不受影响
自身免疫性肝炎是以免疫细胞浸润肝脏为特征的一种疾病，但并不是唯一的一种。从组织学角度来看，病毒性肝炎与自身免疫性肝炎非常类似。于是，研究人员接着分析了18F-FDG、18F-FAC和18F-DFA在病毒性肝炎模型中的行为。他们利用表达绿色荧光蛋白的腺病毒（由赛业生物提供）处理小鼠，构建了病毒性肝炎小鼠模型。
在腺病毒处理后2周内，小鼠肝脏受到强烈的免疫攻击，这种攻击会持续8周，到12周才消失。他们发现，病毒性肝炎也会诱导肝脏18F-FDG积累显著增加，但在肝炎缓解后又恢复到治疗前的水平。同时，病毒性肝炎也降低了肝脏18F-DFA的积累。然而，在病毒性肝炎的诱导和清除过程中，肝脏18F-FAC积累在任何时间点都不受影响。
18F-FAC PET成像可作为一种非侵入性的生物标志物
利用PET成像来定量肝脏浸润性CD4和CD8 T淋巴细胞，这种策略的潜在应用之一是监测这些细胞对免疫抑制疗法的反应。研究表明，利用免疫抑制药物地塞米松对小鼠进行预处理可以阻断ConA诱导的自身免疫性肝炎。研究人员发现，在ConA处理前18小时和1小时用地塞米松处理小鼠，其肝脏18F-FAC积累水平明显低于对照小鼠（图2）。这些结果表明，利用18F-FAC进行PET成像可作为一种生物标志物，显示免疫抑制剂的治疗效果。
图3 肝脏18F-FAC积累的变化可用于监测免疫抑制药物的治疗[1]
以上的数据表明，在自身免疫性肝炎发生时，18F-FAC可选择性地对CD4和CD8 T细胞进行成像。这种方法是否适用于人类，还需要进一步研究。为了评估自身免疫性肝炎患者的肝脏浸润白细胞中的脱氧核苷补救活性，研究人员对活检样本的组织切片进行dCK免疫染色。结果表明，这些肝脏切片中的肝脏浸润白细胞高水平表达dCK，这为PET示踪剂可能适用于自身免疫性肝炎患者提供了早期证据。
这项研究表明，PET成像有望作为一种非侵入性的定量方法来监测自身免疫性肝炎发生时的肝细胞和肝脏浸润T细胞以及对治疗的反应。之前的研究用18F-FAC来观察系统性自身免疫和结肠炎小鼠模型，它对治疗的价值在于能直接评估治疗的靶点。这些研究凸显了18F-FAC及其他PET示踪剂在观察和定量自身免疫性疾病的发展和治疗方面的潜在作用。
[1]Salas JR, Chen BY, Wong A, et al. 18F-FAC PET Selectively Images Liver-Infiltrating CD4 and CD8 T Cells in a Mouse Model of Autoimmune Hepatitis. J Nucl Med. 2018 Oct;59(10): 1616-1623. https://doi.org/10.2967/jnumed.118.210328
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