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《Kidney International》
肾脏微循环改变和氧化应激与肾损伤密切相关，因此肾脏微血管氧输送和组织氧代谢的活体成像在急性和慢性肾损伤研究中具有重要意义。本文介绍了一种新的光声显微成像技术，用于无标记动态量化肾小管周围毛细血管中的血红蛋白浓度、血氧饱和度、血流速度和氧代谢率，特别是可以用于研究脓毒症相关急性肾损伤（S-AKI）肾脏的微循环和氧代谢变化。这一创新技术提供了一种对肾脏微循环进行监测的可靠方法，有望为未来的肾脏疾病机制研究和新型治疗靶点的发现提供技术支持。
该研究由华盛顿大学的胡松教授及其团队发表于《Kidney International》（IF = 14.8）。
研究重点
脓毒症相关急性肾损伤（S-AKI）是急性肾损伤（AKI）的常见类型，占重症 AKI 病例的近 50%，尽管已有研究表明 S-AKI 涉及微循环的改变、内皮功能障碍、炎症反应及代谢紊乱，但目前对其中的微循环氧输送和组织氧代谢变化的理解仍然有限。传统成像方法（如磁共振成像、超声成像和双光子显微镜）在分辨率、成像速度或成像标记上存在各种限制，难以满足实时监测 S-AKI 病变组织氧代谢的需求。因此，开发一种无标记、动态成像技术来量化肾脏微循环氧代谢功能，是当前肾脏病理研究中的重要需求和技术挑战。
为了填补这一空白，研究者开发了一种基于光声显微镜的无标记肾脏成像技术，该技术可以同时定量肾脏血红蛋白浓度、血氧饱和度和毛细血管的血流速度，并基于这些微血管参数，进一步量化了成像区域氧代谢情况。研究者通过研究脂多糖诱导的脓毒症小鼠急性肾损伤后的肾脏血流动力学和氧代谢反应，证明了这种技术的实用性，从而为研究肾脏疾病的微血管和代谢功能障碍开辟了新的机会。
图1. 小鼠肾脏的微血管光声显微成像及其深度分层成像。
光声显微成像系统能够同时成像小鼠肾小管周围毛细血管血红蛋白浓度 CHb、血氧饱和度 sO2 和血流速度，从而显示毛细血管网络中血液灌注和氧合的不均匀分布。并且通过展示成像区域从表面到最大深度范围内的多层最大振幅投影图像，显示了不同深度下的毛细血管分布，展现出光声显微成像系统的深度分层能力。
图2. 常氧与低氧条件下小鼠肾脏微血管的光声显微成像。
通过减少小鼠所呼吸气体的氧气比例来获得小鼠实验性肾脏缺氧模型。与正常小鼠肾脏相比，缺氧小鼠肾脏的血红蛋白浓度基本没有变化，但血氧含量明显减少，同时血流速度增加。这一结果表明光声显微成像系统能够高效地检测肾脏在不同氧浓度条件下微循环参数的变化，这对于研究肾脏缺氧环境下的微循环反应具有重要意义。
图3. 脂多糖（LPS）诱导的小鼠急性肾损伤模型中肾脏微血管的光声显微成像和氧代谢率变化。
通过对脂多糖（LPS）诱导的小鼠急性肾损伤模型进行光声显微成像，揭示了急性肾损伤过程中肾脏微循环和氧代谢的动态变化，尤其是血氧氧饱和度的下降和氧代谢率的升高，揭示了组织在急性肾损伤发生后可能面临更高的氧提取需求和代谢失调。这表明光声显微成像技术可以在急性肾损伤早期敏感地检测到代谢失调，有助于探究急性肾损伤的病理生理机制。
论文信息：
Development of a photoacoustic microscopy technique to assess peritubular capillary function and oxygen metabolism in the mouse kidney
原文链接：
https://doi.org/10.1016/j.kint.2021.06.018
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