分子影像学与纤维化（五）：肠纤维化显像之二

李周雷 谭婉红 孟霁昕 黄思韵 陈仲本

纤维化的生物标志物和预测因子：克罗恩病的潜在诱发机制

纤维化是一个复杂的过程：遗传和表观遗传因素、蛋白质和组织细胞都在该过程的发展中扮演重要的角色［1,2］。尽管生物标志物用于评估和量化肠道纤维化的机制尚不明确，但有证据显示：生物标记物仍有望成为无创性成像技术用于鉴别诊断克罗恩病（Crohn’s disease，CD）的重要生物标靶［3］。

其中Abreu 等［4］确定了NOD2 基因变异与纤维化狭窄之间的显著关联（P=0.001）。46%的纤维狭窄疾病患者携带至少1 个NOD2 相关的等位基因，而无纤维化狭窄的患者中仅23.5%。Sadler 等［5］对WNT2B、PTGIS 和PTGDS 三个基因进行测序，结果表明这三个基因的甲基化变异与存在纤维化的人肠成纤维细胞中的基因表达呈负相关。WNT2B 信号通路在肺和肾等许多器官的纤维化中都扮演一定的角色，其在CD 纤维化中的基因变异是一个新发现［5］。另外，一项小数据量的研究对37 名纤维化狭窄的CD 患者和18 名对照组的透壁活检样品进行分析，出现肠狭窄的CD 患者肠组织中转化生长因子（TGF）-β1、CTGF、Collagen-1α 和BMP-7 的表达显著增高（P＜0.05）［6］。

除了基因及表观遗传机制被证明与肠纤维化相关之外，在纤维化狭窄性CD 患者的血清和黏膜中还发现了几种标志物［7-9］。其中，血浆纤连蛋白［7］、YKL-40［8］、碱性成纤维细胞生长因子和血管内皮生长因子［9］都是与肠纤维化相关的潜在生物标志物。最近，随着基因和表观遗传学的进步越来越多的因素被证明与纤维化发展相关，成为CD 纤维化潜在的标志物［7-9］。例如Nijhuis 等［10］对CD 患者非狭窄区域与狭窄区覆盖黏膜进行测序，对比了与心脏、肝脏和肺纤维化有关的microRNA（miR）-29a、miR-29b 和miR-29c 的表达，并发现与CD 患者的非狭窄区域相比，CD 患者狭窄区域的黏膜中miR-29 家族显著下调［10］。最近的研究表明软骨寡聚基质蛋白和肝细胞生长因子激酶都是潜在的纤维化生物标志物［11］，有望在不久的将来发挥潜在作用［2,12］。

目前，虽然这些标志物均未经过临床实践验证。然而，所有结果都明确表明其具有早期筛查风险或评估纤维化的潜能，有望在不久的将来应用于CD 患者纤维化的精准治疗［13］。

PET 和SPECT 成像技术在IBD 中的应用

正电子发射断层扫描（positron emission tomography，PET）和单光子发射计算机断层扫描（single photon emission computed tomography，SPECT）联合MRI 或CT 的多模态成像模式可提供功能及解剖位置信息［14］。迄今为止，用于炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）诊断的放射性药物大多数与炎症相关，如锝（99mTc）、铟（111In）和氟（18F）是最常用的用于IBD 诊断的放射性核素［14］。SPECT 炎性成像主要使用放射性标记的自体白细胞（white blood cell，WBC），如99mTc-HMPAO（六甲基丙烯胺肟）或111In-oxine［15-20］。Stathaki等［15］证明99mTc-HMPAO-WBC 可成功检测肠道病变和评估疾病活动，敏感度95%～100%，特异度85%～100%，符合率92%～100%。

Kerry 等［21］研究了99mTc-Leukoscan（放射性标记的单克隆Fab 抗体片段），可通过靶向粒细胞表面的糖蛋白检测IBD 患者的炎性征象。研究表明趋化因子CXCL8 靶向CXCL8 受体（CXCR1 和CXCR2），并参与将免疫细胞募集到炎症部位［22］。最近，Aarntzen 等［22］证明了IBD 患者在发作期间肠道病变中99mTc-CXCL8 的摄取更高。SPECT 显示出比内窥镜检查更高的准确率和敏感度，但其特异度较低。另外，123I-IL2 和99mTc-IL2 的使用也已在CD 患者中进行了测试［23,24］。

由于PET 成像技术提高了空间分辨率，通常其显像质量优于SPECT［14］。迄今为止，放射性标记的葡萄糖类似物2-deoxy-2-［18F］fluoro-D-glucose（18F-FDG）是唯一用于IBD诊断的放射性显像剂［25-30］。

然而，由于MRI 在解剖细节和软组织对比度方面优势明显，因此与PET/CT 相比，PET/MRI 成像更优，其能最大限度地减少由于肠蠕动引起的伪影，并显著减少20%～73%电离辐射［31,32］。

当18F-FDG PET 结合CT 或MRI 的多模态成像将大大提高IBD 临床管理的效能。然而，18F-FDG 是一种非特异性放射性示踪剂，无法区分感染、炎症和肿瘤疾病。此外，正常的生理活动，如肌肉层的蠕动、细菌摄取、管腔内容物或黏膜内的淋巴组织等都可能导致18F-FDG 的假阳性。因此，18F-FDG PET 在IBD 诊疗时仍存在一定缺陷［33,34］。

PET 成像与纤维化

SPECT 和PET 成像技术也在临床前研究中被证实具有显示纤维化的分子成像潜能。Li 等［35］报告了使用99mTc标记的环状五肽（arginine-glycine-aspartic acid，RGD）SPECT显像剂对纤维化大鼠的肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）进行成像。证实RGD 在肝纤维化组织中表达上调，且与αvβ3 整联蛋白具有高结合亲和力［36,37］。同样的，PET/CT 也被用于靶向肝纤维化中转位蛋白（translocator protein，TSPO）进行成像。TSPO 是一种生物标志物，在巨噬细胞和HSC 细胞中有表达。研究表明，TSPO 特异性放射性示踪剂18F-FEDAC 的摄取与大鼠肝脏纤维化的损伤程度密切相关［38］。

在肺纤维化中，整合素靶向性示踪剂18F-Fluciclatide被用作PET 对比剂，它与整合素αvβ3 和αvβ5 具有高亲和性，后者在内皮细胞和肌成纤维细胞中存在过表达；在许多病理条件下，如纤维化和癌症中也存在过表达［39］。由于整合素的过表达在成纤维细胞分化为内皮细胞过程中起重要作用，因此该技术具有对肠纤维化中早期的成纤维细胞分化实现可视化和量化的潜力［40］。

另一种分子显像剂是靶向胶原的PET 探针68Ga-CBP8，是MRI 纤维化探针EP-3533 的类似物［41-44］。其被证实可成功检测博莱霉素诱导的小鼠模型的肺纤维化［45］，且显示出对肺纤维化的高特异性和高靶背景比。

应用前景

目前可用于诊断技术和临床试验中的替代终点的敏感性和特异性相对较低，以及相对缺乏无创的和纵向评估纤维化的工具和技术等也是临床研究进展缓慢的部分原因。

未来，这些问题有望通过可识别纤维化的敏感且特异的生物标志物来解决。理想情况下，这些生物标志物应该尽可能简便且无创的对纤维化进行定性和定量。这将实现对纤维化更准确地监测，并促进新疗法的临床转化（例如征募适合不同疗法患者，并对治疗效果进行监测）。因此，开发用于无创成像的探针和技术将对肠纤维化的诊疗具有重要意义。