MRI-DTI双分析法评估重复性轻度创伤性脑损伤后弥漫性神经损伤的价值研究

《iScience》：MRI-DTI contributes to evaluating diffuse neural injury following repetitive mild traumatic brain injury

本研究针对重复性轻度创伤性脑损伤（rmTBI）后早期病理改变机制不清的问题，通过整合MRI-DTI双分析（TBSS/VBA）与18F-FDG PET-CT技术，首次系统揭示了血脑屏障破坏引发的神经炎症-白质损伤-代谢紊乱级联反应。研究发现rmTBI急性期存在ZO-1/claudin-5下调、小胶质细胞M1极化、白质完整性指标（FA/MD/RD/AD）异常及丘脑/纹状体低代谢等现象，为早期诊断提供了多模态影像学生物标志物。

　　

在全球范围内，创伤性脑损伤（TBI）已成为导致死亡和残疾的主要原因之一，每年约6900万病例造成4000亿美元的经济负担。其中轻度创伤性脑损伤（mTBI）占比高达80%-90%，而重复性轻度创伤性脑损伤（rmTBI）更是神经退行性疾病的重要风险因素。然而，rmTBI急性期的病理生理机制尚未完全阐明，特别是血脑屏障（BBB）破坏、神经炎症、白质损伤和代谢紊乱之间的动态关联亟待系统研究。

为解决这一科学问题，天津医科大学总医院老年病科葛鑫彤教授团队在《iScience》发表了创新性研究。研究人员通过控制性皮质冲击（CCI）小鼠模型，综合运用多模态影像技术与分子生物学方法，揭示了rmTBI急性期的关键病理特征。

本研究主要采用以下技术方法：1）建立重复性轻度创伤性脑损伤小鼠模型（48小时间隔连续4次冲击）；2）血脑屏障完整性评估（伊文思蓝渗漏实验、Western blot检测紧密连接蛋白）；3）神经炎症分析（免疫荧光标记小胶质细胞表型、ELISA检测细胞因子）；4）磁共振弥散张量成像（MRI-DTI）双分析法（基于体素的分析VBA和基于纤维束的空间统计TBSS）；5）¹⁸F-FDG PET-CT脑葡萄糖代谢检测。

血脑屏障破坏 following acute phase of rmTBI

研究发现rmTBI后3天，脑组织伊文思蓝渗漏显著增加，同时紧密连接蛋白ZO-1和claudin-5表达明显下调，证实血脑屏障结构和功能受损。这一发现提示血脑屏障破坏是rmTBI急性期的早期关键事件。

小胶质细胞激活和神经炎症 after acute phase of rmTBI

免疫荧光显示rmTBI小鼠皮层Iba1⁺小胶质细胞数量显著增加，且CD86⁺（M1型）细胞比例远高于CD206⁺（M2型）。ELISA检测发现促炎因子IL-6水平升高，而抗炎因子IL-4和IL-10水平降低，表明炎症反应失衡。

White matter damage induced by acute phase of rmTBI

VBA分析发现嗅球、未定带和尾壳核等区域广泛损伤，表现为左侧嗅球各向异性分数（FA）降低，左侧未定带平均扩散系数（MD）升高。TBSS分析进一步证实右侧视辐射、前嗅核等多条白质纤维束微观结构异常，提示rmTBI导致弥漫性轴索损伤和髓鞘破坏。

Glucose metabolism alterations in the acute phase of rmTBI

¹⁸F-FDG PET-CT显示rmTBI组大脑皮层、胼胝体、海马和丘脑等多个脑区葡萄糖代谢显著降低，表明白质损伤区域伴随能量代谢障碍。这种低代谢状态可能与神经元功能障碍和凋亡密切相关。

研究结论表明，rmTBI急性期存在血脑屏障破坏-小胶质细胞激活-白质损伤-代谢紊乱的级联反应通路。MRI-DTI双分析法（TBSS和VBA）能全面量化白质损伤，为早期准确评估rmTBI神经病理提供了可靠框架。该研究不仅阐明了rmTBI急性期的多维度病理特征，更为临床早期干预提供了重要的理论依据和生物标志物策略。值得注意的是，白质损伤可能作为连接神经炎症与代谢紊乱的关键环节，其具体机制值得进一步探索。