随着我国人民的生活水平逐渐提高,动脉粥样硬化在中老年疾病中变得越来越常见。其对应于体内的具体表现,是在动脉壁上堆积脂质和坏死组织,形成斑块(plaque)。目前,有多种成像技术应用在动脉粥样硬化斑块的发现上,如正电子发射断层扫描(positron emission tomography,pet)、核磁共振成像(magnetic resonance imaging,mri)等。但此类单纯的解剖学成像只能判断有无斑块,却无法评估每一处的风险——动脉粥样硬化始发于儿童时期且持续进展,因而大部分成年人或多或少有些损伤,却并不是每一处都会造成诸如中风等严重后果。因此我们仍需开发新的诊断方法,用于评估每一处斑块存在的风险。其中一个方法,就是检测斑块附近的单核细胞(monocyte)。
循环单核细胞(circulating
在此之前,已经有诸多对巨噬细胞成像的方法。但这些方法对ly-6chi单核细胞及其分化的泡沫巨噬细胞均没有很好的选择性。甚至会因为对其他种类细胞的成像而降低诊断准确性。因此在该文章中,作者开发了一种新的单壁碳纳米管(single-walled carbon nanotubes,swnts)。实验首先对小鼠进行为期4周的高脂肪饮食,以提供造模前提;而后多次注射链脲霉素——一种糖尿病造模试剂,可使鼠类的血糖升高;之后,于实验第6周对小鼠颈动脉进行结扎,以形成动脉粥样硬化斑块;在第8周注射单壁碳纳米管,并于注射后第6、24、48、72小时对处死小鼠的颈动脉进行光声成像与流式细胞分析。
图1 实验步骤
在流式细胞分析的结果(图2、3)中,可以很清楚地看出很大比例的单壁碳纳米管可高选择性地被ly-6chi单核细胞及泡沫巨噬细胞摄取。
图2 流式细胞分析结果1:泡沫巨噬细胞(上二图)和
ly-6chi单核细胞(下二图)分别摄取了73%和57%的单壁碳纳米管
图3 流式细胞分析结果2:其他免疫细胞摄取了
单壁碳纳米管的比例均非常低
光声成像结果也同样表明,在注射单壁碳纳米管6h后,存在动脉粥样硬化斑块的动脉信号强度远高于正常动脉(图4、5)。之后的差距逐渐减小,主要是单壁碳纳米管被代谢所致。
图4 光声信号结果对比
图5 实验组(c)与对照组(d)的成像对比(图c有红白色信号,为强烈的光声信号;图d仅有黑白信号,为超声信号,无光声信号)
文章的这一发现,无疑可以为之后的动脉粥样硬化斑块检测提供思路。正如作者在文章中所言:“对那些促进斑块不稳定和致病的细胞进行成像,可以辨识炎症、高风险血管区域;预测和评估板块脱落风险;指导治疗方向。”
参考文献:
[1] gifani m, eddins d j, kosuge h, et al. ultraselective carbon nanotubes for photoacoustic imaging of inflamed atherosclerotic plaques[j]. advanced functional materials, 2021, 2101005
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