免疫細胞浸潤肝臟和攻擊肝細胞是許多疾病的特征，包括自身免疫性肝炎和肝臟移植的排斥反應。在浸潤肝臟的白細胞中，T淋巴細胞占了相當大的比例，各種動物模型都表明T細胞在這些疾病中起著至關重要的作用。

為了對患者進行個性化治療，需要精確定量肝臟中的T細胞。目前，侵入性活檢是評估肝臟浸潤淋巴細胞的金標準方法。不過，這種方法取樣誤差大，有并發癥風險，而且在肝臟移植排斥等表現多樣的疾病中往往難以解釋。因此，人們試圖開發出新方法來定量肝臟中的CD4和CD8 T淋巴細胞。

加州大學洛杉磯分校的研究人員發現，利用¹⁸F-FAC放射性示蹤劑進行PET成像可作為一種非侵入性的替代方法，幫助人們觀察和定量肝臟浸潤免疫細胞和肝細胞炎癥。這項研究成果發表在《Journal of Nuclear Medicine》雜志上。
 

圖片來源：《Journal of Nuclear Medicine》
（https://jnm.snmjournals.org/content/59/10/1616）

研究材料與方法
在這項研究中，研究人員利用刀豆凝集素A（ConA）處理小鼠，構建了自身免疫性肝炎小鼠模型，同時利用表達綠色熒光蛋白的腺病毒（由賽業生物提供）構建了病毒性肝炎小鼠模型。他們采用三種放射性示蹤劑（¹⁸F-FDG、¹⁸F-FAC和¹⁸F-DFA）進行PET成像，并通過免疫組化、放射自顯影等方法定位了示蹤劑積累的區域。研究人員還對地塞米松處理的小鼠進行¹⁸F-FAC PET掃描。

技術路線
01 構建自身免疫性肝炎小鼠模型，并采用三種放射性示蹤劑進行PET成像
02 通過免疫組化和放射自顯影等方法定位示蹤劑積累的區域
03 構建病毒性肝炎小鼠模型，在PET成像后定位示蹤劑積累的區域
04 評估¹⁸F-FAC PET成像是否可監測免疫抑制劑的治療效果

研究結果
1 在自身免疫性肝炎模型中，¹⁸F-FAC主要積累在肝臟浸潤性CD4 T細胞
研究人員最近開發出一組PET成像放射性示蹤劑，包括¹⁸F-DFA，它可以測量肝細胞中高度上調的核糖補救途徑。另外，PET放射性示蹤劑¹⁸F-FDG和¹⁸F-FAC可分別測量葡萄糖消耗和脫氧核苷補救，這兩個途徑在免疫細胞活化過程中上調。于是，他們評估了是否可以利用這些放射性示蹤劑來定量肝臟中的T細胞。

首先，研究人員利用植物凝集素ConA誘導了自身免疫性肝炎小鼠模型。在注射ConA后，小鼠表現出強烈的肝炎，其特征是肝臟浸潤白細胞中含有大量CD4 T細胞，以及少量CD8 T細胞、CD11b+細胞和B220+ B細胞。在這種小鼠模型的肝臟中，PET成像發現¹⁸F-FDG和¹⁸F-FAC積累明顯高于對照小鼠，而¹⁸F-DFA積累則低于對照小鼠（圖1）。
 

圖1 自身免疫性肝炎小鼠模型中肝臟¹⁸F-FDG、¹⁸F-FAC和¹⁸F-DFA的積累受到影響^[1]

為了弄清楚小鼠模型中肝臟中¹⁸F-FDG、¹⁸F-FAC和¹⁸F-DFA的積累為何受到影響，研究人員從細胞水平開展了分析。這些放射性示蹤劑在細胞內的積累受到特定蛋白的調控。具體來說，葡萄糖轉運蛋白GLUT1的表達是葡萄糖消耗的主要決定因素（與¹⁸F-FDG有關），脫氧胞苷激酶（dCK）調節¹⁸F-FAC的積累，而核糖激酶（RBKS）則是¹⁸F-DFA測量的核糖補救途徑中的關鍵酶。

免疫組化和放射自顯影結果顯示，在經過ConA處理的小鼠中，肝臟中¹⁸F-FDG積累增加的部位是浸潤的白細胞和附近的肝竇內皮細胞，¹⁸F-FAC積累增加的部位是浸潤的CD4和CD8細胞，而¹⁸F-DFA積累減少的部位則是整個肝臟內的肝細胞（圖1）。考慮到CD4和CD8 T細胞消耗的脫氧胞苷約為B220或CD11b細胞的4倍，且ConA處理后肝臟中CD4 T細胞的數量高于CD8 T細胞，¹⁸F-FAC積累的增加主要測量了小鼠肝臟中浸潤的CD4細胞。
 

圖2 ¹⁸F-FDG和¹⁸F-FAC測量肝臟浸潤白細胞，而¹⁸F-DFA測量肝細胞炎癥^[1]

2 在病毒性肝炎模型中，肝臟¹⁸F-FAC積累不受影響
自身免疫性肝炎是以免疫細胞浸潤肝臟為特征的一種疾病，但并不是唯一的一種。從組織學角度來看，病毒性肝炎與自身免疫性肝炎非常類似。于是，研究人員接著分析了¹⁸F-FDG、¹⁸F-FAC和¹⁸F-DFA在病毒性肝炎模型中的行為。他們利用表達綠色熒光蛋白的腺病毒（由賽業生物提供）處理小鼠，構建了病毒性肝炎小鼠模型。

在腺病毒處理后2周內，小鼠肝臟受到強烈的免疫攻擊，這種攻擊會持續8周，到12周才消失。他們發現，病毒性肝炎也會誘導肝臟¹⁸F-FDG積累顯著增加，但在肝炎緩解后又恢復到治療前的水平。同時，病毒性肝炎也降低了肝臟¹⁸F-DFA的積累。然而，在病毒性肝炎的誘導和清除過程中，肝臟¹⁸F-FAC積累在任何時間點都不受影響。

3 ¹⁸F-FAC PET成像可作為一種非侵入性的生物標志物
利用PET成像來定量肝臟浸潤性CD4和CD8 T淋巴細胞，這種策略的潛在應用之一是監測這些細胞對免疫抑制療法的反應。研究表明，利用免疫抑制藥物地塞米松對小鼠進行預處理可以阻斷ConA誘導的自身免疫性肝炎。研究人員發現，在ConA處理前18小時和1小時用地塞米松處理小鼠，其肝臟¹⁸F-FAC積累水平明顯低于對照小鼠（圖2）。這些結果表明，利用¹⁸F-FAC進行PET成像可作為一種生物標志物，顯示免疫抑制劑的治療效果。
 

圖3 肝臟¹⁸F-FAC積累的變化可用于監測免疫抑制藥物的治療^[1]

以上的數據表明，在自身免疫性肝炎發生時，¹⁸F-FAC可選擇性地對CD4和CD8 T細胞進行成像。這種方法是否適用于人類，還需要進一步研究。為了評估自身免疫性肝炎患者的肝臟浸潤白細胞中的脫氧核苷補救活性，研究人員對活檢樣本的組織切片進行dCK免疫染色。結果表明，這些肝臟切片中的肝臟浸潤白細胞高水平表達dCK，這為PET示蹤劑可能適用于自身免疫性肝炎患者提供了早期證據。

研究結論
這項研究表明，PET成像有望作為一種非侵入性的定量方法來監測自身免疫性肝炎發生時的肝細胞和肝臟浸潤T細胞以及對治療的反應。之前的研究用¹⁸F-FAC來觀察系統性自身免疫和結腸炎小鼠模型，它對治療的價值在于能直接評估治療的靶點。這些研究凸顯了¹⁸F-FAC及其他PET示蹤劑在觀察和定量自身免疫性疾病的發展和治療方面的潛在作用。

參考文獻：
[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