肝功能成像

胆汁淤积期间肝脏会发生什么反应?一种新型的体内成像技术,基于荧光显微镜原理,为这个问题给出一个新的见解。

胆汁分泌和排泄是肝脏的主要功能,可以从体内循环中移除像胆红素之类的内源性化合物,以及体内的药物之类的外来物质。运输系统一旦出现损伤,会导致胆汁流动性降低。这个现象被称为胆汁淤积,会导致潜在的有毒物质积累在肝脏和进入全身血液循环。

迄今为止,只有很少数关于肝胆分泌功能体内成像技术的报道。目前,由耶拿大学医院(Jena University Hospital, Germany) 的Michael Bauer领导的团队报道了一项基于活体显微镜的新技术,该技术在区分生理和病理状况方面具有很大潜力,比如可以用于胆汁淤积的区分。

研究人员首先使用吲哚菁绿(indocyanine green, ICG)来观察肝细胞运输状态。ICG是一种常用的染料,只通过肝胆代谢,经常在临床用于肝排泄功能的评估。为了优化观察效果和扩展分析的可能性,研究人员测试了另一种染料:DY635,苯并吡喃(benzopyrylium)衍生的血蓝蛋白染料。这个染料对血清蛋白具有高结合力,而且相对亲脂。在这项研究中,Bauer和他的团队证实了这个染料具有评估肝脏排泄功能的能力。通过对大鼠体内这中染料在血液,胆汁和尿液中的荧光值测定,可以确定DY635染料的原始肝脏清除率。

在研究中,首先通过感染诱导大鼠产生胆汁淤积。染料通过颈部静脉导管引入。使用倒置落射荧光显微镜(inverted epifluorescence microscope)进行肝左叶体内观察。研究人员观察到ICG从肝门输运进入并分布在肝血窦。ICG通过血窦向中央血管运输,染料被肝细胞吸收。因此,当吸收超过排泄的时候,即使在健康动物的干细胞中,ICG也会积累。在这样的情况下,无法清楚观察到毛细胆管。对比ICG,DY635的跨细胞运输要快得多,因此毛细胆管成像可以更清楚。

在胆汁淤积动物模型中,DY635肝胆排泄状况与对照组有显著差异。从活体荧光显微镜中可以看到在胆汁淤积的肝中有染料浓度更高。因此,DY635可以用于区分胆汁淤积动物和正常动物的肝脏排泄功能障碍。后续的图像分析表明,染料积累在不同的区域,大多是在单个肝细胞中,平均规模是20-30毫米,主要围绕在中央静脉周围。这些实验结果与已知的事实相一致:炎症引起的微管转运蛋白水平下调在中心周围的肝细胞中表现最为显著。

DY635还可以进行高分辨率的分析,显示肝细胞解偶联以及以及微管杆(canalicular pole)损伤,从而可以在体内观察到这个肝胆功能关键部位的相关分子机制。

这个新方法可以帮助人们了解各种不同胆汁淤积的影响。此外,ICG和DY635 可以作为指标来进行各种药物的药物动力学研究和外源性物质追踪。