MRI 助力揭示：肺炎感染对阿尔茨海默病大鼠血脑屏障的影响

为探究肺感染对阿尔茨海默病（AD）大鼠血脑屏障（BBB）的影响，研究人员开展相关研究，发现感染影响 BBB 水交换等，意义重大。

　　在人口老龄化加剧的当下，阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）的防治已成为全球关注的重大健康议题。AD 患者不仅认知功能逐渐衰退，生活难以自理，还给家庭和社会带来沉重负担。与此同时，一个令人担忧的现象是，AD 患者极易受到肺部感染等外周感染的侵袭，而且一旦感染，往往会加速病情恶化，出现精神错乱、重症甚至严重的神经功能衰退。但长期以来，外周感染究竟如何与 AD 的病理生理过程相互作用，这一关键问题始终迷雾重重，成为阻碍 AD 治疗研究进展的绊脚石。

为了揭开这层面纱，来自英国曼彻斯特大学等机构的研究人员展开了深入探究，相关成果发表在《npj Imaging》杂志上。该研究意义非凡，它为理解外周感染影响 AD 患者大脑的机制提供了关键线索，有望推动开发出更有效的治疗策略，减轻 AD 患者的痛苦。

在这项研究中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：一是采用动态对比增强磁共振成像（Dynamic contrast-enhanced MRI，DCE-MRI）和滤波交换成像（Filter exchange imaging，FEXI）技术，这两种 MRI 技术能够在不损伤组织的前提下，实时、精准地监测血脑屏障（Blood-brain barrier，BBB）的变化；二是运用免疫荧光显微镜技术，该技术可清晰观察 BBB 紧密连接蛋白、水通道蛋白 4（Aquaporin-4，AQP4）水通道和活化的微胶质细胞的变化情况。实验选用了雄性 TgF344-AD 大鼠及其野生型（WT）同窝大鼠，构建了 AD 大鼠模型，并通过滴鼻感染肺炎链球菌（Streptococcus pneumoniae），模拟 AD 患者肺部感染的场景。

下面来看具体的研究结果：

1. 血脑屏障对钆对比剂的通透性无差异：研究人员利用 DCE-MRI 评估 BBB 的完整性，通过测量钆对比剂的体积转移常数（Ktrans）来判断 BBB 的通透性。结果显示，在 13 个月和 18 个月的时间点，感染组和非感染组的Ktrans均无明显差异，同时紧密连接蛋白（如 occludin 和 claudin-5）的表达也未出现显著变化，这表明该研究中的轻度肺部感染模型并未对 BBB 造成明显的物理性破坏。
2. TgF344-AD 大鼠血脑屏障对水的通透性增加：借助 FEXI MRI 技术测量 BBB 水交换率（kin），研究发现 13 个月大的感染 TgF344-AD 大鼠的kin比非感染组高出 152%，这一结果表明感染会导致 TgF344-AD 大鼠 BBB 对水的通透性显著增加，且Ktrans与kin无相关性，意味着这两种成像指标反映的是 BBB 不同的特性。
3. 肺部感染上调 AQP4 水通道蛋白：感染 13 个月大的大鼠后，其海马体和丘脑中 AQP4 的表达显著上调，尤其是感染的 TgF344-AD 大鼠海马体中 AQP4 的 AUC 比非感染组高出 107%。而在 18 个月再次感染时，虽然海马体中 AQP4 仍有上调，但 TgF344-AD 大鼠的 AQP4 表达低于 WT 大鼠。这说明肺部感染会影响 AQP4 的表达，且与感染时间和大鼠基因型密切相关。
4. 肺部感染激活 WT 大鼠的微胶质细胞，而 TgF344-AD 大鼠的微胶质细胞已处于激活状态：通过测量 Iba1 阳性细胞的平均周长来判断微胶质细胞的激活程度，结果显示 13 个月感染时，WT 大鼠各脑区 Iba1 + 周长显著降低，表明微胶质细胞被激活；而 TgF344-AD 大鼠的 Iba1 + 周长原本就较低，说明其微胶质细胞已处于激活或启动状态，感染后未进一步改变。此外，在非感染动物中，海马体微胶质细胞周长与 AQP4 表达呈正相关，感染后这种关联减弱。

综合研究结论与讨论部分，该研究全面揭示了肺炎链球菌肺部感染对 AD 大鼠 BBB 的影响。研究发现，感染早期会使 BBB 水交换率显著升高，这与 AQP4 蛋白上调密切相关，特别是在 AD 发病早期就受影响的海马体区域。同时，研究还证实微胶质细胞与 AQP4 之间存在关联。不过，该研究也存在一定局限性，例如 FEXI 技术无法对 BBB 水通透性进行精确的区域估计，实验动物仅选用了雄性大鼠等。尽管如此，这项研究依然具有重要意义，它首次利用先进的 MRI 技术和免疫荧光方法，深入探究了肺部感染对 AD 大鼠 BBB 的影响，为后续研究提供了宝贵的参考，有助于进一步明确 BBB 在 AD 和肺部感染共病情况下的作用机制，为开发针对 AD 患者肺部感染的治疗策略提供了关键的理论依据。