高科技成像揭示了老鼠肾脏中的血液、氧气流动和能量代谢
急性肾损伤或急性肾功能衰竭可由多种原因突然发生，包括全身血液感染败血症，它会导致肾脏的氧气流动和代谢发生变化。华盛顿大学圣路易斯分校麦凯维工程学院和弗吉尼亚大学的研究人员最近开发了一种高科技成像技术，为研究急性和慢性肾脏疾病的功能障碍提供了机会。
Song Hu, McKelvey工程学院生物医学工程副教授，和Mark D. Okusa，弗吉尼亚大学健康系统肾脏学部和免疫、炎症和再生医学中心John C. Buchanan杰出医学教授，领导了一个团队，使用光声显微镜成像的变化氧气小鼠模型中的血液输送和组织中的氧代谢。
这项技术利用光和声音的结合在200微米深的地方拍摄高分辨率图像，使研究人员能够量化患有败血症的老鼠肾脏中微小管周毛细血管的血红蛋白浓度、血红蛋白的氧饱和度和血流。败血症是一种可能危及生命的系统性感染。
脓毒症会引起多种变化，包括炎症和细胞代谢紊乱，所有这些都会导致微循环系统和大循环系统的变化，如肾脏组织氧气减少。到目前为止，由于现有成像技术的不足，研究人员还不能想象肾脏缺氧的机制。胡和奥库萨的团队着手改变这种状况。
发表在肾脏国际2021年7月2日，他们的光声显微镜成像技术显示，败血症显著降低了几个生物标志物，包括小管周毛细血管中血红蛋白的氧饱和度以及肾脏中的细胞能量水平(ATP)。有趣的是，在脓毒症开始后的病程早期，毛细血管和血浆肌酐(肾脏排出体外的废物)的血流有微小变化。
“我们的技术首次提供了肾脏血氧的微血管测绘，”胡说。“我们同时采集了多种微血管参数，包括血红蛋白浓度、血氧和血心流，这是之前特别难获得的。”
光声技术能够放大小管周围毛细血管，在小鼠肾脏中直径小于10微米(0.01毫米)，而小鼠肾脏本身只有大约6到7毫米大。
下一步，该团队计划使用这项技术来研究其他动物模型中的肾脏疾病机制。
胡教授说:“虽然这不能直接应用于人类，但它让我们了解了疾病的机制。”研究氧代谢功能障碍与急性肾损伤可能会导致新的治疗靶点，并提高对如何逆转或减少疾病损害的理解。”
该团队的另一个长期目标是开发深穿透光声显微镜技术，使他们能够看到人体几毫米甚至几厘米的内部肾脏．
“这将允许我们直接将这项技术应用到临床环境中，”胡说。
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