Le modificazioni longitudinali della PET con [¹⁸F]FDG interessano distinti territori colinergici/dopaminergici e serotoninergici nell'encefalite autoimmune

Abstract

Le encefaliti autoimmuni (AE) mostrano alla [¹⁸F]FDG PET un pattern longitudinale ricorrente e reversibile dopo immunoterapia: ipermetabolismo acuto limbico-striatale-talamico e ipometabolismo nella corteccia associativa posteriore. Questo studio indaga se tali alterazioni metaboliche coinvolgano specifici sistemi neurotrasmettitoriali. Preservando la localizzazione di una precedente analisi (Cerne et al. 2025), sono stati valutati retrospettivamente 22 pazienti con AE (criteri di Graus 2016) sottoposti a [¹⁸F]FDG PET in fase acuta (baseline, BS) e al follow-up a 6 mesi (FU) post-terapia. Tramite il software JuSpace, le mappe di differenza BS-FU sono state correlate (Spearman) con mappe normative di imaging molecolare recettoriale. I coefficienti individuali, convertiti in z di Fisher e corretti per confronti multipli, sono stati messi in relazione con gli outcome clinici mediante regressione lineare corretta per l'età. La co-localizzazione spaziale indica una sovrapposizione topografica tra processo patologico e sistema recettoriale preponderante, e non la direzione (eccitatoria/inibitoria) del segnale o un nesso causale di iper/ipoespressione. Le alterazioni metaboliche longitudinali hanno mostrato associazioni spaziali positive con i territori dopaminergici e colinergici (DAT, VAChT, α4β2), corrispondenti all'ipermetabolismo limbico-striatale, e un'associazione negativa con il sistema serotoninergico (5-HT2A), che colloca l'ipometabolismo posteriore nella corteccia associativa ricca di serotonina. Clinicamente, un coefficiente VAChT più elevato si associa a un punteggio mRS basale inferiore (p=0,021), con un trend simile per il DAT (p=0,065). L'approccio fornisce un quadro neurochimico di sistema che prescinde dal singolo anticorpo, evidenziando una dinamica di rete che apre la strada a terapie di neuromodulazione mirata in acuto.

Autoimmune encephalitis (AE) shows a longitudinal [¹⁸F]FDG PET signature: acute hypermetabolism in limbic–striatal–thalamic regions and hypometabolism in posterior associative cortex, both partially reversible under immunotherapy.Whether these patterns preferentially engage specific neuromodulatory systems is unknown. Twenty-two AE patients underwent [¹⁸F]FDG PET at clinical baseline (BS) and follow-up (FU).Preprocessing matched our prior longitudinal analysis in the same cohort to preserve localization (Cerne et al. 2025). Using JuSpace (option 6), BS–FU difference maps were correlated (Spearman) with normative molecular imaging maps of multiple neurotransmitter systems. Subject-wise correlations were Fisher-z transformed and controlled for multiple comparisons. Spatial co-localization was interpreted as overlap in regional involvement, not as directionality of transmitter signaling. Age-adjusted linear regression tested associations between individual JuSpace coefficients and clinical outcomes at BS and FU. Longitudinal metabolic change showed positive spatial associations with dopaminergic and cholinergic territories (DAT, VAChT, α4β2 nicotine receptor) and a negative association with 5-HT2A.The cholinergic/dopaminergic alignment matches the acutely hypermetabolic limbic–striatal circuit, whereas the 5-HT2A alignment situates reversible posterior hypometabolism within serotonine-enriched association cortex. Higher VAChT coefficient was associated with lower baseline mRS (p=0.021); the DAT coefficient showed a similar trend (p=0.065). In AE, acutely altered regions tending to normalization with therapy co-localize with distinct neuromodulatory territories. Embedding longitudinal [¹⁸F]FDG PET changes into a normative receptor space provides a systems-level neurochemical framework and generates testable hypotheses on how dopaminergic/cholinergic subcortico-limbic and 5-HT2A-enriched posterior association territories relate to acute disease expression and recovery.