杜杰教授团队在Theranostics发文阐述如何利用分子MRI进行主动脉夹层的早期诊断
近日,首都医科大学附属北京安贞医院杜杰教授课题组在生物医学1区杂志Theranostics(IF=8.766)上发表论文,题目为"Identification of type IV collagen exposure as a molecular imaging target for early detection of thoracic aortic dissection"。附属北京安贞医院杜杰教授和北京化工大学徐福建教授为文章的共同通讯作者,课题组成员首都医科大学硕士生徐恪和北京化工大学博士生许晨为文章的并列第一作者。
该研究表明,基于Col-IV靶向的分子MRI通过特异性识别夹层早期内皮损伤处暴露的Col-IV,可实现动脉夹层的早期诊断。
胸主动脉夹层(TAD)发病急,起病隐匿,因诊疗中常被临床医生忽视延误干预时间导致严重心血管事件。急性夹层的死亡率在第一天为1%~2%/小时,一周后死亡率超过50%,且目前缺乏逆转该疾病的治疗手段。近年来,利用分子影像学技术实现夹层诊断的研究正受到越来越多的关注。四型胶原(Col-IV)是内皮下基底膜特异性胶原,参与基底膜的形成,并仅暴露在血管损伤和炎症部位。
基于此,杜杰教授课题组研究人员首先合成靶向Col-IV的分子探针(Col-IV-DOTA-Gd-rhodamine B; CDR) 并对其材料学表征,然后在体外对其靶向能力进行了验证。研究人员首先选择了参与夹层发生的三种细胞(平滑肌细胞、巨噬细胞和内皮细胞),CDR孵育24小时后进行荧光检测,发现在表达Col-IV的平滑肌细胞表明检测到CDR荧光。研究人员利用BAPN诱导建立小鼠主动脉夹层模型,在不同时间点探究CDR识别早期夹层的能力。在BAPN 0/2/3/4W静脉注射CDR后进行MRI检测,发现在BAPN 2W即可检测到MRI信号增强,而此时仅出现轻微的弹力纤维紊乱,并未出现管径扩张和ECM降解。研究人员通过体内实验证明CDR可以特异性识别内皮损伤处暴露的Col-IV。
研究人员进一步进行夹层早期内皮损伤和预后之间的相关性分析,发现随着BAPN 2W小鼠主动脉弓降部内皮损伤程度(MRI信号增强值)的增加,夹层严重程度逐渐增加,表现为信号增强值与夹层破裂时间呈负相关。
该研究首次在临床前动物模型中利用MRI和荧光双成像模式进行夹层早期诊断和破裂风险预测,其潜在机制是夹层形成中首先出现内皮细胞的损伤和细胞下基底膜的暴露,而Col-IV是构成内皮下基底膜的主要成分。该研究为夹层高危病人筛查和进展监测提供了潜在方法和新思路。
该课题获得国家自然科学基金等项目的资助。