Nat BME:内源性脂褐素的近红外和短波红外成像应用于慢性肝病的无创监测

2020-07-02 MedSci原创 MedSci原创

由于缺乏合适的非侵入性成像方法,监测非酒精性脂肪肝的进展不多。本研究主要内源性色素脂褐素在808 nm激发时显示出强烈的近红外和短波红外荧光,使小鼠肝脏损伤的无标记成像和病理过程与正常肝

慢性肝病,进而肝纤维化,是一个普遍和日益严重的公共卫生问题。非酒精性脂肪肝(NAFLD)已成为西方国家慢性肝病的主要病因,据估计,25%的美国成年人患有某种形式的非酒精性脂肪肝,2-3%的普通人群患有非酒精性脂肪性肝炎(NASH),脂肪变性伴随着坏死和肝细胞损伤,从而导致患者出现严重的肝纤维化(称为肝硬化)和肝细胞癌。

本文研究了一种内源性自身荧光色素脂褐素的信号,脂褐素是活性氧的副产物,当在808nm激发下成像时, 脂褐素非常明亮,在光谱的近红外(NIR;700–1000nm;NIR–SWIR检测)范围内可以被。此外近红外-SWIR成像可以检测和跟踪小鼠模型和人体组织中多种肝脏病变的演变。内源性自身荧光分子如芳香族氨基酸、脂类色素、黄素辅酶可作为细胞和组织形态和代谢特性的无标记标志。大多数自体荧光成像设备利用紫外线(UV)辐射(UVA,315–400nm)或可见光(400–750nm)来激发组织。选择808nm的激发可以实现组织自体荧光的非破坏性和非侵入性体内检测,对脂褐素具有高灵敏度。用808nm光激发,可提供更大的穿透深度,并降低细胞损伤的风险。由于更高的组织透射率、更少的光散射和更低的干扰背景信号,超过850 nm的NIR–SWIR自体荧光检测进一步促进了深层组织测量。

在这项研究中,作者首先在两个进展性肝纤维化小鼠模型中研究了NIR–SWIR自体荧光,并确定脂褐素是信号的来源。无创监测自身荧光强度与疾病进展显示,脂褐素可作为一种内源性NIR–SWIR自体荧光色素。并将这一发现应用于另外两个NAFLD小鼠模型,并证明来自脂褐素的NIR-SWIR自体荧光对NAFLD的早期和晚期都很敏感。作者最后显示活检的人类样本也显示了NASH和NASH肝硬化相关的NIR-SWIR自体荧光。

结论:NIR–SWIR自体荧光可以测量脂褐素/环状物的积累,这项技术可以帮助研究储存性疾病的机制,作为一个诊断,预后的医疗工具。

原始出处:Saif, M., Kwanten, W.J., Carr, J.A. et al. Non-invasive monitoring of chronic liver disease via near-infrared and shortwave-infrared imaging of endogenous lipofuscin. Nat Biomed Eng (2020). https://doi.org/10.1038/s41551-020-0569-y

 

 

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