血管显像仪

总是感觉不舒服，就是查不出病兆。临床上，这类病人并不少见。对于这类病人，更为精确的检查尤其重要。记者从第一医院主办的2016亚太地区肿瘤生物学和医学学术会议上获悉，该院引进国内自主研发的首台全数字PET—CT，依靠该院实验室特有的特异性分子显像剂，可跟踪到肿瘤细胞的凋亡、肿瘤新生血管的形成等各种肿瘤生物学行为。　　今年50多岁的患者王先生，腹泻持续8年，曾就诊过多家医院，但就是无法治愈。最终，在第一医院通过PET—CT检查发现，其患有神经内分泌肿瘤肺类癌。 “神经内分泌肿瘤可生长于人体任何一个部位，有各种临床表现，包括腹痛、难以治愈的皮疹、顽固性高血压、胃溃疡等。”南京市第一医院核医学中心主任王峰介绍，神经内分泌肿瘤近年来发病率和患病率均显著上升，目前发病率达到5.25/10万，依靠传统的CT、核磁共振很多时候并不能准确揪出病兆。　　记者了解到，南京地区已有多家医院拥有PET—CT这一高端检查设备。“对疾病的诊断，除了仪器，药物最为关键。”王峰告诉记者，传统的PET—CT检查仅仅反映细胞的糖代谢水平，但临床上发现，除了肿瘤会致细胞糖代谢水平异常，普通的炎症也会影响。该院正在试运行的PET—CT检查项目，将依靠该院实验室能够提供的特异性的分子显像剂，评价细胞的凋亡、肿瘤新生血管的形成、肿瘤受体的变化等。“说白了，就是能进一步全面评价肿瘤的生物学行为，为精准施治提供精准诊断。”王峰告诉记者，很多肿瘤在治疗过程中大小并没有发生变化，但其代谢水平会发生明显变化，这些依靠传统的CT和核磁共振根本无法看出来，PET—CT借助特异分子显像剂就可以观察到这些微小变化，从而找到肿瘤特异性靶点，给予相对应的靶向药物，会让很多愈后很差的肿瘤病人的生命得以无限期延续。　　当天出席论坛的工程院院士陈志南表示，未来开展精准诊疗后，医生将清楚地了解到哪些药物对一部分患者有效，对另一部分患者无效。这样精准施治不仅可以减少药物对患者的副作用，也可以大大降低医疗成本，减少患者的负担。不过，我国的精准诊疗刚刚起步，因相应靶向药物的短缺，很多病人尚没有真正从中获益。

在皮瓣外科手术中，皮瓣能否成活，其中关键因素之一就是皮瓣的血液灌注情况。简单来说也就是皮瓣的血液循环情况。这里做一下科普：皮瓣是由具有血液供应的皮肤及其附着的皮下脂肪组织所形成。所以皮瓣中的血管就好比是一条条公路，无论公路之间怎么交叉环绕，也都要保证公路之间的畅通无阻。皮瓣移植手术时也要确保每一具皮瓣在与其他组织接触时相互连接畅通。滨松荧光造影手术现场术中对皮瓣血液灌注的实时评估，可降低术后皮瓣发生缺血、坏死等并发症发生的概率，提升皮瓣的存活率。大多数的术者主要是凭借个人经验以及主观方法来评估皮瓣的血液灌注情况，比如观察皮瓣的颜色、温度、组织张力等。以上方法要求术者有大量的经验积累以及较高的技术水平，但是这些方法仍然无法保证术者可以得出准确且客观的结果。虽然现阶段也可以在术中使用热成像仪等辅助器材进行检测，但存在着无法进行重复检测、可能出现试剂中毒等问题。 随着皮瓣外科手术的不断发展成熟，近年来，一种新型的近红外荧光造影技术已应用于皮瓣外科手术中。它使用吲哚菁绿（indocyanine ICG）作为造影剂，该造影剂是一种水溶性物质，在静脉注射之后，它会与血浆蛋白紧密结合，可以稳定的留存在血管内，对血液成分、凝血系统及血管内膜没有损伤和影响，具有高敏感性高稳定性以及无放射性等特点。 吲哚菁绿试剂该造影剂在受到760nm的近红外光激发时，会释放810nm的荧光，这是一种近红外光，能够穿透2cm左右的人体组织，红外荧光显像技术就是通过它来测量这种近红外荧光，从而帮助医生实时观察到局部血液循环状态。就如我们上文提到的，如果把皮瓣中的血管比作一条条公路的话，吲哚菁绿与荧光定位仪的结合使用，就好比是为这一条条公路点亮了路灯，使得来来往往的车辆都可以看清自己的前行方向。这种新型的ICG近红外荧光造影技术由于操作简单，评估准确等特点，得到了许多外科医生的重视及应用。近期滨松中国与长沙众智医疗合作，在长沙湘雅医院应用该荧光探测技术，手术结果显示，该技术能够帮助医生准确直接地评估术中皮瓣的血液循环状况，实时观察

《机智的医生生活》中，新生儿由于先天性心脏病而延迟关胸，手术之后小朋友心脏不再需要借助仪器辅助，开始健康地跳动，“李子一样大小的心脏，跳动起来异常有力”震撼的场面让实习医生们决定加入胸外科的道路。心脏的跳动是生命的信号，血液流过的地方与心跳一起带给了心内膜细胞（Endocardial cells，ECs）流体剪切机械应力以及牵拉力。在发育过程中机械力帮助心血管系统逐渐成型，但这些力量如何指导局部心肌细胞的细胞命运的刻画的仍不清楚。为此，法国国家健康与医学研究院Julien Vermot研究组在Science发文题为Bioelectric signaling and the control of cardiac cell identity in response to mechanical forces，通过在体内操纵机械应力揭开了机械力在促进心血管瓣膜形成以及特定细胞命运决定中的关键作用。以斑马鱼作为模式生物可以实现高分辨率的时空机械应力参数在体内的控制，作者们首先通过的荧光标记的Ca2+感受器蛋白GCaMP7a在心内膜细胞中的表达监测Ca2+的动态变化【1】作者们惊讶地发现Ca2+振荡几乎只会在房室瓣的房室管区域形成（图1）。这一现象引发的了作者们的兴趣，作者们想知道Ca2+的振荡是否与血管瓣膜形成分化过程相关，所以作者们想找到Ca2+信号在体内的解码器以及效应因子。也就是说，什么因子能够读取Ca2+振荡事件所带来的信息呢？先前的研究表明，Nfatc1（Nuclear factor of activated T cells 1）是一个对Ca2+通道非常敏感的转录因子，能够调节心内膜细胞向间充质细胞的转化以及心脏瓣膜形态发生过程【2,3】。因此，作者们构建了一个Nfat结合元件报告品系，可以反映Nfat蛋白的结合。作者们确认了Ca2+信号通路的时空调控与Nfat激活是相耦连的，是瓣膜形成过程中心内膜细胞中的特征。图1 Ca2+振荡只出现在瓣膜形成区域进一步地，作者们想知道所观察的Ca2+振荡是否与心内膜细胞中对于应力的响应有关，所以作者们使用抑制剂处理使得心脏跳动停止，然后观察此时Ca2+信号的变化。作者们发现心脏跳动停止后，Ca2+振荡消失，与此同时Nfat的激活也消失。另外，在斑马鱼的缺血性突变体中Ca2+的振荡也会显著减少，并且Nfat的活性也同步降低。这些现象表明Ca2+振荡以及Nfat的激活对于机械应力具有响应。进一步地，作者们希望通过操纵血管瓣膜边界处的机械应力对机械力改变所带来的效应进行检测。作者们想到了一个很巧妙地方式，将一个30-60μm的琼脂磁珠插入到心血管腔中，通过精妙地微型外科手术确保不会影响心脏的正常功能。作者们通过磁镊（Magnetic tweezers）精确调控可以施加在磁珠上的机械应力。通过Ca2+的流量对心内膜细胞中对机械力的响应，作者们发现心肌细胞机械应力的与Ca2+振荡有关。那么当应力发生错误的时候，是否对瓣膜形态形成和发育有影响呢？为此，作者们通过对磁珠移植的局部反应进行检测，发现移植的磁珠会导致心脏瓣膜定位异常并伸入心胶质中，同也会导致心脏瓣膜相关基因的异常表达。另外，通过Nfat的抑制剂处理，作者们发现Nfatc1的核定位会被增加的机械力所促进，并且是以一种Nfatc1中Ser/Thr去磷酸化依赖的方式进行的。除此之外，作者们发现Ca2+-Nfat信号通路并不是通过通常认为的klf2a机械转导信号进行的，而是通过一个机械力敏感的基因egr1实现的。为了找到机械力依赖的Ca2+-Nfat信号通路激活的具体因子，作者们对一些已知对机械力敏感的通道蛋白以及纤毛发生相关的突变体品系进行检测，比如Trp通道以及Piezo等。但是作者们发现这些突变体中Ca2+激活都是正常的，而且对胚胎使用非特异性应力敏感通道阻滞剂钆离子处理后的胚胎Ca2+的激活也是正常的。这说明可能有其他的因素参与其中。先前的研究表明，这体外培养的心内膜细胞对于机械力在响应的时候会产生ATP水平的变化【4】，ATP会通过嘌呤受体P2X通道激活Ca2+信号。通过拮抗剂以及转录本、过表达等实验，作者们确认在心内膜细胞中Ca2+内流是由P2X通道调节，以响应胞外ATP水平的变化。随后作者们对激活以及抑制P2X介导的ATP信号通路对瓣膜形成的影响进行鉴定，发现P2X受体调节Nfat活性，但该调节作用并不依赖于VEGF信号通路。P2X介导的ATP信号通路发生异常时，心脏瓣膜结构异常，瓣膜形态不完全。因此，P2X作为Nfat活性上游发挥作用，控制心脏瓣膜发育以响应机械力的刺激。图2 工作模型总的来说，该工作揭开了心内膜细胞“破译”机械力信息的奥秘（图2），并且发现ATP作为一种附加的机械敏感旁分泌信号，通过它血流动力学力量可以指导心脏瓣膜的发育，可能可以作为未来帮助心脏瓣膜在体外的生长以及对先天性心脏瓣膜缺陷的治疗方案。由于该工作对于心脏瓣膜发育与机械力之间关系的揭示，同期刊发了观点文章对其进行了高度评价，题为Not all stress is bad for your heart。适当的机械应力对于心内膜细胞感受刺激并在正确位置产生心脏瓣膜具有非常重要的意义。斑马鱼中的研究并非终点，如何将机械应力在哺乳动物例如小鼠或者人类中瓣膜形成与特化过程相联系，能否用于三维类器官培养以造福病人等该领域未来的发展方向。不过，看来有点儿“小压力”对心脏也并非坏事，小压力，才有强心脏！原文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.abc6229