神经影像与转录组学揭示嗅觉功能障碍中铁积累和类淋巴系统功能异常的新机制

时间:2026年1月18日
来源:CNS Neuroscience & Therapeutics

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本文通过多模态磁共振成像技术,结合BOLD-CSF耦合与定量磁化率成像(QSM),深入探讨了病毒感染后(PVOD)和外伤后(PTOD)嗅觉功能障碍(OD)的神经生物学机制。研究发现PVOD患者右侧额颞叶皮质存在显著铁积累,且与神经元发育相关基因表达相关;同时其类淋巴系统活性(glymphatic function)增强,尤其在完全康复者中最为明显,提示神经毒素清除与神经可塑性在OD恢复中的关键作用。该研究为OD的诊断和预后提供了潜在的影像与分子生物标志物。

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引言
嗅觉功能障碍(OD)表现为嗅觉丧失、嗅觉减退、嗅觉异常和幻嗅,其中病毒感染后OD(PVOD)尤其受到关注。尽管OD与炎症和神经毒素积累相关,但其潜在神经生物学机制尚不明确。类淋巴系统负责中枢神经系统内炎症因子平衡调节,而铁稳态失衡可能引发脂质氧化和神经元凋亡。本研究采用多模态MRI框架,整合BOLD-CSF耦合、QSM和转录组分析,旨在揭示PVOD、PTOD与健康对照(HC)群体中类淋巴功能、铁调节和转录组特征对OD的贡献机制。
方法
研究纳入60名HC、69名PVOD和20名PTOD患者,通过3.0T MRI采集T1加权像、静息态功能MRI(rs-fMRI)和QSM数据。BOLD-CSF耦合通过信号跨相关分析量化类淋巴功能;QSM用于测量脑区铁沉积;转录组数据来自艾伦人脑图谱(AHBA),通过偏最小二乘(PLS)回归分析铁积累与基因表达关联,并进行基因本体(GO)富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络构建。
结果
BOLD-CSF耦合改变:PVOD组在+4秒时间滞后呈现显著负耦合峰值(r = −0.256±0.128),耦合强度高于HC组(p=0.049),且完全康复PVOD患者耦合最强,提示类淋巴清除功能增强。
QSM信号改变:PVOD组在右侧额下回、颞下回和海马旁回等嗅觉记忆相关脑区出现铁积累显著升高(FDR校正p<0.05)。
转录组关联分析:PLS回归显示铁沉积与6276个基因显著相关,GO分析表明这些基因富集于轴突发育、突触组织、细胞内受体信号通路和胞质翻译等神经元发育通路。PPI网络分析进一步识别出VEGFA-VEGFR2通路等与细胞信号转导相关的枢纽基因。
预后关联:完全康复的PVOD患者类淋巴活动显著高于未康复组(p=0.033),表明类淋巴功能增强可能与神经功能恢复有关。
讨论
本研究首次在OD中整合多模态影像与转录组数据,发现PVOD患者存在特定脑区铁积累异常和类淋巴功能增强。铁过载可能通过氧化应激导致神经元损伤,而增强的类淋巴活动则可能促进炎症因子清除,二者共同调节神经可塑性过程。基因表达谱进一步支持了轴突发生和突触重塑在OD恢复中的作用,为理解病毒感染后嗅觉损害的分子机制提供了新视角。
局限性与展望
研究未纳入纵向随访数据,且使用的基因表达图谱来源于健康人群,未来需结合OD特异性转录组数据进一步验证。扩大样本量和延长观察期将有助于明确类淋巴功能和铁代谢在OD动态演进中的作用。
结论
PVOD中铁积累和类淋巴系统功能改变共同参与OD的病理过程,其中类淋巴清除功能增强和神经可塑性相关通路上调可能是重要的代偿机制。这些发现为OD的生物标志物开发和治疗策略提供了新的理论依据。

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