使用 PET 和 MR 成像检测与炎症相关的血脑屏障功能障碍：一项试点研究

为什么大脑防护屏的微小泄漏很重要

从阿尔茨海默病到创伤性脑损伤，许多脑部疾病都与脑内一种慢性、低强度的炎症有关。血脑屏障是这个故事中的关键角色——由细胞构成的保护性屏障，通常能阻止有害物质进入大脑。当该屏障开始渗漏时，就会引发问题；但要捕捉那些早期、细微的泄漏一直很困难。该研究在小鼠中测试了一种新的无创扫描方法，旨在在明显脑损伤或症状出现之前发现这些微小的屏障缺陷。

观察大脑的保护屏障

血脑屏障像血液与大脑之间的高选择性过滤器。它允许营养物进入，但阻挡许多大分子，包括大多数血液蛋白。在慢性脑炎症中，免疫细胞及其化学介质可削弱该过滤功能，让大分子渗入脑组织。临床上目前依靠血液检测和脑脊液样本来推断屏障受损，但这些方法无法精确显示泄漏在大脑的具体位置或其严重程度。PET 和 MRI 等成像工具可以观察活体大脑，但大多数现有的 PET 示踪剂过于容易穿透屏障，因此难以判定是否是屏障本身受损。

作为可见客体的带标记蛋白

研究人员探索了一种新策略：取人血清白蛋白——一种常见的大型血液蛋白，通常留在血流内——并给它连接一个弱放射性标记。因为白蛋白体积较大且通常不越过血脑屏障，任何来自脑组织内该标记蛋白的信号都应表明确实存在泄漏。团队使用了一种通过星形胶质细胞中特定信号通路诱导慢性脑炎症的小鼠模型。这些小鼠和健康对照小鼠都被注射了放射性标记白蛋白，并在注射后 1 小时及 24 小时使用联合 PET/MRI 进行扫描。MRI 提供了大脑结构的详细图像，而 PET 则显示标记白蛋白随时间在何处积累。

扫描能看到的隐藏变化

在 MRI 上，炎症小鼠和健康小鼠的大脑在本质上看起来相同：无萎缩、无明显病灶，也未见可见的脑组织坏死，即便是在已知易受影响的区域。然而，PET 显示了不同的情形。在患慢性神经炎症的小鼠中，标记白蛋白的信号在脑内持续更高，尤其在小脑——与协调和平衡有关的区域。在 24 小时内，两组小鼠血液中的示踪剂含量都逐渐下降，但脑信号与血信号的比值在炎症小鼠中上升得更明显。这一模式表明更多的大分子穿过屏障并留在这些动物的脑组织中。

扫描后的脑组织检查

为验证扫描结果，研究人员在最后一次成像后检查了器官。他们测量了脑、血液和主要器官的放射性，并再次发现炎症小鼠的大脑中标记白蛋白水平更高，而两组在外周器官的水平相似。对脑组织切片进行染色并在显微镜下检查，显示小脑的基本结构保持完整——细胞层被保留，未见明显细胞丧失。然而，数字自显影术（一种在组织切片中绘制放射性分布的技术）在炎症小鼠的小脑中显示出更强的信号，呼应了 PET 的发现。综合来看，这些结果表明尽管常规结构性指标仍显正常，但血脑屏障的泄漏已存在。

这对未来脑部护理的意义

这项试点研究表明，放射性标记白蛋白示踪剂结合 PET/MR 成像，能够敏感地检测慢性炎症过程中大脑保护屏障的早期变化，尤其是在小脑等区域。该方法在 MRI 或常规显微检查出现明确组织损伤之前，捕捉到了大分子微量渗漏。尽管该研究在少量小鼠中完成，且面临一些技术挑战——特别是在非常细小的血管中——这一方法最终可能帮助医生监测神经炎症性疾病或脑损伤患者的屏障健康。简言之，它提供了一种在大脑防护屏障开始失效时就能“看见”这一过程的手段，为更早的诊断和可能的更有针对性的早期治疗打开了大门。

引用: Hilbrig, C.F., Baumann, B., Sievert, W. et al. Detection of inflammation-related blood–brain barrier dysfunction using PET and MR imaging: a pilot study. Sci Rep 16, 12014 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-47352-6

关键词: 血脑屏障, 神经炎症, PET MRI, 白蛋白示踪剂, 脑成像