溶酶体储存病（Lysosomal Storage Diseases, LSDs）是一组遗传性代谢疾病，由特定溶酶体酶的缺乏引发，导致细胞内代谢物的异常积累。α-甘露糖苷酶缺乏症（Alpha-Mannosidosis, AMD）是其中一种少见但严重的LSD，其病理特征包括神经元和胶质细胞的肿胀、髓鞘异常以及广泛的星形胶质增生。尽管这些病理变化被认为是导致疾病严重临床表现的原因，但传统诊断手段难以非侵入性地捕捉这些细微变化。
猫型AMD模型由于其临床、病理特征与人类相似，成为研究中枢神经系统（CNS）疾病及其治疗的理想模型。本研究旨在通过表观扩散系数（Apparent Diffusion Coefficient, ADC）和T2映射技术，量化猫型AMD中灰质和白质的病理变化，并探讨这些参数作为神经损伤标志物的潜力。
方法
1. 实验动物
- 研究对象： 选取5只患AMD的16周龄猫和5只年龄匹配的健康对照猫。
- 基因筛查： 通过外周血白细胞检测AMD相关基因突变，确保实验猫的基因型准确。
2. 磁共振成像（MRI）
- 成像设备： 采用4.7T高场MRI扫描仪。
- 成像技术：
- T2映射： 使用多回波自旋回波协议（TE = 15, 35, 55, 75 ms）生成T2图。
- 扩散加权成像（DWI）： 采用多b值（0至166,154 s/cm²）生成ADC图。
- 分析方法： 手动勾画灰质和白质感兴趣区域（Regions of Interest, ROIs），测量每个脑区的T2和ADC值。
3. 病理验证
- 在成像实验后一周内安乐死实验猫，取脑组织进行组织学和免疫组织化学分析，包括：
- 苏木精-伊红（H&E）染色：评估细胞肿胀和空泡化。
- Luxol快速蓝染色：评估髓鞘状态。
- GFAP免疫组化：检测星形胶质增生。
4. 数据分析
- 对比灰质和白质不同脑区的T2和ADC值，采用双侧t检验分析组间差异。
结果
1. ADC值的变化
- 灰质和白质区域的ADC值在AMD猫中显著降低：
- 灰质的ADC值下降幅度为13%–15%；
- 白质的ADC值下降幅度为11%–16%。
- 这些变化与神经元和胶质细胞的肿胀以及细胞外体积减少相关。
2. T2值的变化
- T2值在白质区域显著升高（增加5%–12%），主要集中在冠状辐射、半卵圆中心、内囊和小脑白质区域。
- 灰质区域的T2值在AMD猫和健康猫之间无显著差异。
3. 病理学观察
- 细胞肿胀和空泡化： H&E染色显示神经元和胶质细胞的胞浆肿胀和空泡形成，Purkinje细胞的面积较健康猫显著增大（P = 0.04）。
- 髓鞘异常： Luxol快速蓝染色显示白质髓鞘减少，髓鞘结构裂解和分离。
- 星形胶质增生： GFAP免疫组化显示灰质和白质区域的星形胶质细胞显著增多，反映弥散性神经炎症。
讨论
1. MRI指标的意义
- ADC值降低反映了细胞肿胀和胶质增生导致的细胞外体积减少。类似的变化也见于其他神经病理学状态（如缺血性卒中和癫痫），提示ADC可以作为神经损伤的敏感标志物。
- T2值升高主要与髓鞘异常和胶质增生相关，尤其是在白质区域。髓鞘的分离和降解可能导致局部组织的弛豫时间延长。
2. 与人类疾病的对比
- 猫型AMD的快速疾病进程与人类婴儿型AMD相似。与人类患者报道的MRI特征（如白质高信号和Virchow-Robin间隙扩张）一致，本研究也发现白质异常显著，而灰质变化有限。
- T2映射和ADC测量为人类LSDs的研究提供了潜在的非侵入性工具。
3. 技术局限性
- ADC测量对运动伪影和温度变化高度敏感，实验通过麻醉和温度控制有效减少了这些影响。
- 髓鞘异常、细胞肿胀和胶质增生均可能导致ADC值下降，本研究未能区分这些因素的相对贡献。
结论
本研究首次系统量化了猫型AMD中灰质和白质的MRI特征变化，证明ADC和T2映射可以作为神经病理变化的可靠标志物。ADC值的降低反映了细胞肿胀和胶质增生，而T2值的升高提示髓鞘异常和神经炎症。未来，这些非侵入性成像技术可用于评估溶酶体储存病实验性治疗的疗效，为人类疾病研究提供重要参考。
参考文献：
Apparent Diffusion Coefficient Reveals Gray and White Matter Disease, and T2 Mapping Detects White Matter Disease in the Brain in Feline Alpha-Mannosidosis