磁共振波谱技术评估长新冠患者肌肉线粒体功能障碍的研究报告

学术背景

COVID-19 大流行对全球健康产生了深远影响，除了急性感染外，许多患者在康复后仍经历长期症状，即所谓的“长新冠”（Long COVID）或“后 COVID-19 状态”（Post–COVID-19 Condition, PCC）。这些症状包括疲劳、呼吸困难和脑雾等，严重影响了患者的生活质量。尽管已有研究表明线粒体功能障碍可能与病毒感染后的疲劳有关，但关于长新冠患者线粒体功能的体内研究仍然有限。

线粒体是细胞能量生产的主要场所，其功能障碍可能导致能量供应不足，进而引发疲劳等症状。此外，线粒体在抗病毒免疫反应中也扮演着重要角色。早期研究发现，SARS-CoV-2 病毒可以破坏线粒体的抗病毒防御机制，并干扰氧化磷酸化等关键线粒体过程，最终导致细胞死亡。最近的研究进一步表明，COVID-19 感染可能通过抑制线粒体氧化磷酸化相关基因的转录，激活糖酵解和免疫应激反应，从而影响细胞代谢，这可能是长新冠患者疲劳症状的原因之一。

基于这些背景，本研究旨在通过磁共振波谱技术（Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS）比较长新冠患者与健康对照者的线粒体功能，并探讨 MRS 参数与疲劳症状之间的关系。

论文来源

本论文由 Lucy E. M. Finnigan 博士、Mark Philip Cassar 博士等来自牛津大学临床磁共振研究中心（Oxford Centre for Clinical Magnetic Resonance Research, OCMR）的研究团队撰写，并于 2024 年 12 月发表在《Radiology》期刊上。研究得到了 AXCella Therapeutics 和英国国家健康研究所（NIHR）等机构的资助。

研究流程

研究对象与纳入标准

本研究为前瞻性、观察性、单中心研究，招募了 41 名长新冠患者和 29 名健康对照者。长新冠患者的纳入标准包括：年龄在 18-65 岁之间，通过 PCR 检测、抗体检测或全科医生诊断确认曾感染 COVID-19，且在感染后至少 3 个月内未再次感染。患者需报告中度至重度疲劳（通过 Chalder 疲劳问卷评估），并排除其他可能导致疲劳的疾病，如严重贫血、甲状腺功能减退、糖尿病等。健康对照者则需无 COVID-19 感染史且无疲劳症状。

实验方法

所有参与者均接受了 1H 和 31P 磁共振波谱检查，测量了腓肠肌在运动和恢复期间的代谢变化。具体实验步骤如下：

1. 1H 磁共振波谱：使用 3T MRI 系统，通过刺激回波采集模式（Stimulated-Echo Acquisition Mode, STEAM）定位腓肠肌内侧的感兴趣区域，测量肌内脂质（Intramyocellular Lipids, IMCL）、乙酰肉碱（Acetylcarnitine）和肌肽（Carnosine）等代谢物含量。
2. 31P 磁共振波谱：使用深度分辨表面线圈波谱采集序列（Depth-Resolved Surface Coil Spectroscopy, DRESS），测量腓肠肌在运动和恢复期间的磷酸肌酸（Phosphocreatine, PCr）、无机磷酸盐（Inorganic Phosphate, Pi）和 pH 值等参数。参与者先休息 1 分钟，然后进行 2-5 分钟的足底屈曲运动，运动时间根据个体能力调整。

数据分析

使用牛津波谱分析工具箱（Oxford Spectroscopy Analysis Toolbox, OXSA）进行波谱拟合，并通过 MATLAB 实现高级波谱拟合算法（Advanced Method for Accurate, Robust, and Efficient Spectral Fitting, AMARES）。采用线性混合模型比较两组之间的动态代谢参数差异，并通过 Pearson 相关性分析评估 MRS 参数与疲劳评分之间的关系。

主要结果

参与者特征

长新冠患者的平均年龄为 44 岁，健康对照者的平均年龄为 34 岁。长新冠患者的平均疲劳评分为 29 分（Likert 量表），表明其疲劳症状为中度至重度。

磁共振波谱分析

1. 1H 波谱结果：长新冠患者与对照者在肌内脂质、肌酸和乙酰肉碱水平上无显著差异，但对照者的肌肽水平显著高于长新冠患者（平均差异为 1.15 mmol/L，p = 0.007）。
2. 31P 波谱结果：长新冠患者在休息时的磷酸肌酸水平显著高于对照者（平均差异为 4.10 mmol/L，p = 0.03）。运动后，长新冠患者的磷酸肌酸恢复时间常数（τPCr）显著延长（92.5 秒 vs. 51.9 秒，p < 0.001），而最大氧化通量（Qmax）显著低于对照者（平均差异为 0.16 mmol/L/s，p = 0.008）。

疲劳评分与 MRS 参数的关系

研究未发现 MRS 参数与疲劳评分之间存在显著相关性（r ≤ 0.25，p ≥ 0.10）。

结论

本研究发现，长新冠患者在磷酸肌酸恢复时间常数和最大氧化通量等线粒体功能相关参数上与健康对照者存在显著差异，提示其可能存在线粒体功能障碍。然而，这些变化与疲劳症状的严重程度无显著相关性。这一发现为理解长新冠的病理生理机制提供了新的视角，并为未来针对线粒体功能的治疗试验提供了潜在的生物标志物。

研究亮点

1. 重要发现：长新冠患者表现出与线粒体功能障碍相关的代谢异常，如磷酸肌酸恢复时间延长和最大氧化通量降低。
2. 方法创新：本研究首次使用多核磁共振波谱技术（1H 和 31P MRS）在体内评估长新冠患者的线粒体功能。
3. 临床意义：研究结果为长新冠的病理机制提供了新的解释，并为开发针对线粒体功能障碍的治疗策略提供了依据。

其他有价值的信息

尽管本研究未发现 MRS 参数与疲劳评分的相关性，但研究者指出，长新冠患者的异质性可能是导致这一结果的原因之一。未来的研究应考虑纵向评估，并结合其他生物标志物和影像学技术，以更全面地揭示长新冠的病理机制。

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本研究的详细数据和分析方法可在《Radiology》期刊的补充材料中查阅。