Science子刊重磅！一种简单的血液检测技术有望尽可能早地帮助检测肝脏损伤！

2021年3月20日 讯 /生物谷BIOON/ --来自德克萨斯大学的研究者Jie Zheng花费了多年时间来研究金纳米颗粒对纳米医学研究领域的潜在影响，近日，发表在国际杂志Science Advances上题为“Noninvasive monitoring of hepatic glutathione depletion through fluorescence imaging and blood testing”的研究报告中，研究人员通过研究揭示了这些金纳米颗粒如何在简单的血液检测中扮演关键角色，从而要比当前方法更早地检测急性肝脏损伤。

此前研究人员揭示了如何利用这种纳米颗粒来进行癌症药物的靶向运输并更好地理解肾脏疾病的发病机制；研究者Zheng说道，我们的目标是让家庭医生能够更容易尽可能早地发现患者的肝脏损伤，如果能较早地发现并治疗这种损伤的话，患者就有更好的机会得到治疗并恢复。监测和诊断肝脏疾病的金标准就是进行肝脏活检，其是一种侵入性的手段，或会给患者带来疼痛并引起并发症等。在临床环境中，医生们还能通过记录患者血液中特定酶类和蛋白质的水平的测试手段来进行非侵入性的肝脏功能监测，比如当器官受损时，肝脏细胞就会释放出谷丙转氨酶和谷草转氨酶。

诸如谷丙转氨酶和谷草转氨酶等常规的血液生物标志物会在肝脏细胞死亡时被释放出来，这时候肝细胞的损伤已经完成了；这种检测手段的另一个缺点就是，诸如炎症等其它因素会导致这些生物标志物的水平异常高。正因为如此，在很多情况下，临床医生可能并不会立即进行干预，这就造成了一个问题，因为其可能会延误肝脏损伤的检测和治疗。

图片来源：University of Texas at Dallas

靶向关键的抗氧化剂

这项研究中，研究人员通过对小鼠进行研究锁定了一种名为谷胱甘肽的化合物，其是肝脏所产生的主要抗氧化剂，肝细胞会不断释放谷胱甘肽来帮助维持健康肝脏的解毒功能，但当肝脏受损时，谷胱甘肽的产生就会受阻。研究者Zheng表示，目前研究人员发现，谷胱甘肽的消耗与很多肝脏疾病风险增加密切相关，包括药物引起的肝脏损伤、酒精相关和非酒精性脂肪肝、肝纤维化和肝硬化等。科学家们对谷胱甘肽已经研究了几十年了，但想要进行无创监测却并不是那么容易。

事实证明，对谷胱甘肽进行无创监测是非常困难的，因为这种分子一旦进入血液中其就会被稀释近3个数量级，且会被其它器官迅速消耗掉，并能被肾脏迅速清除。这项研究中，研究人员将金纳米颗粒与谷胱甘肽的行为相结合，开发了一种用于监测急性肝损伤的纳米探针，随后在小鼠机体中进行了测试，首先他们将一种名为靛青绿（ICG）的有机荧光染料通过化学方式连接（或共轭）到金纳米粒子上，这种染料在临床上有广泛的应用。由于共轭作用的产生，ICG分子就不会产生荧光，这种金纳米颗粒能够将染料特异性地携带到肝脏中，这项工作的好处就在于，探针能够以较高的特异性选择性地在肝脏中被激活。

随后研究人员将共轭的金纳米颗粒注射到已经给予过量对乙酰氨基酚（APAP）的小鼠体内，过量服用APAP是药物诱发肝脏损伤的最常见原因之一，也是美国人群最常见的急性肝脏功能衰竭的原因。

追踪毒性

一旦纳米颗粒抵达肝脏中称之为肝血窦的部位，谷胱甘肽分子就能将ICG分子从金纳米颗粒上击落并取而代之；当肝细胞受损时，谷胱甘肽的泵出量就会明显减少，因此机体中拥有的谷胱甘肽水平越少，金纳米颗粒表面残留的ICG分子就越多。而且金纳米颗粒回流到血液中的速度就越快，大约在半个小时内，研究人员就能在少量血液中检测到谷胱甘肽的消耗。文章中，研究者表示，一种简单的血液检测技术就能揭示金纳米颗粒上残留的ICG分子的水平，ICG残留的越多，肝脏中的谷胱甘肽水平就月底，这与肝脏损伤的程度直接相关；研究者所开发的纳米颗粒能够检测过量的APAP，准确率能够达到93%，这要比传统的生物标志物能够检测到的阶段更早一些。

研究者Lee说道，谷胱甘肽的流出是对乙酰氨基酚代谢的核心，我们所开发的追踪谷胱甘肽的新方法是了解并预防对乙酰氨基酚所产生毒性的一大进步。这项研究中，研究人员开发出的新方法能够动态评估肝血窦中谷胱甘肽的状态，研究结果表明，研究人员能对肝血窦中的谷胱甘肽成像，或者在收集的外周血中特异性地测定肝血窦中血浆谷胱甘肽这一指标，从而更加准确地反映肝细胞中谷胱甘肽的含量。

尽管当前研究中，研究人员重点关注的是药物所诱导的急性肝脏损伤，后期他们还会进一步深入研究加深对肝脏-纳米粒子之间相互作用的理解，并继续改善检测技术的灵敏性和准确性，并将这一技术推广到帮助检测慢性肝脏损伤；这项研究是研究人员此前努力开发的易于从人体内清除的纳米药物的一项令人兴奋的研究延伸；最后研究者Zheng表示，我的大部分职业生涯都在开发能够在机体中可清除的纳米药物，从而用于治疗诸如癌症或肾脏疾病等人类疾病，本文研究就是一项巨大的突破，基于本文研究结果，后期研究人员或有望开发出一种易于被清除的纳米药物，从而就能利用一种简单的血液检测技术来检测肝脏损伤，这或许有望让更多人群受益。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

【1】Xingya Jiang，Qinhan Zhou，Bujie Du， et al. Noninvasive monitoring of hepatic glutathione depletion through fluorescence imaging and blood testing， Science Advances (2021). DOI：10.1126/sciadv.abd9847

【2】Study shows simple blood test could detect liver injury earlier

by Amanda Siegfried， University of Texas at Dallas