Theranostics：組織透明微血管“導(dǎo)航”成像技術(shù)突破腦卒中診斷瓶頸

華中科技大學(xué)朱丹團(tuán)隊(duì)在《Theranostics》（2023年第13卷第1期）發(fā)表研究，開(kāi)發(fā)了一種基于雙熒光標(biāo)記和組織透明化的三維微血管成像技術(shù)。通過(guò)在小鼠缺血再灌注模型中注射兩種不同顏色的番茄凝集素（分別標(biāo)記所有血管和功能性血管），結(jié)合iDISCO+組織透明化技術(shù)和光學(xué)成像，首次實(shí)現(xiàn)了缺血后微血管阻塞的三維可視化。研究發(fā)現(xiàn)，微血管阻塞隨時(shí)間逐漸加重，同時(shí)涉及小動(dòng)脈和毛細(xì)血管，其中毛細(xì)血管阻塞與管腔狹窄及中性粒細(xì)胞滯留密切相關(guān)，且中性粒細(xì)胞主要通過(guò)加劇管腔狹窄而非直接栓塞導(dǎo)致阻塞。

重要發(fā)現(xiàn)
01雙熒光標(biāo)記策略：精準(zhǔn)定位阻塞血管
傳統(tǒng)方法難以區(qū)分“存在但不流通”的血管與“正常流通”的血管。朱丹團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種“時(shí)間差”標(biāo)記法：

紅色凝集素：在缺血前注射，標(biāo)記所有存活的血管（無(wú)論后續(xù)是否通暢）；

綠色凝集素：在再灌注后注射，僅標(biāo)記仍有血流通過(guò)的功能性血管。

原理：若某段血管僅顯紅色，說(shuō)明其在缺血后阻塞，無(wú)法讓綠色凝集素流過(guò)——這便是“微血管阻塞”的直接證據(jù)。通過(guò)這種方法，研究團(tuán)隊(duì)在小鼠大腦中清晰識(shí)別出僅含紅色信號(hào)的阻塞血管，主要分布在紋狀體（比皮層更嚴(yán)重），證實(shí)了缺血核心區(qū)的微血管損傷差異。

流程：固定后的腦組織經(jīng)甲醇脫水、過(guò)氧化氫漂白、二氯甲烷脫脂，最終浸泡在二芐醚（是一種用于組織光學(xué)透明化處理的溶劑）中，變得近乎透明。

效果：結(jié)合共聚焦顯微鏡或光片顯微鏡，可對(duì)1毫米厚的腦塊或全腦進(jìn)行三維成像，清晰呈現(xiàn)皮層和紋狀體的血管網(wǎng)絡(luò)，甚至能分辨直徑僅數(shù)微米的毛細(xì)血管。

阻塞位置多樣化：不僅發(fā)生在有平滑肌細(xì)胞標(biāo)記（αSMA抗體）的小動(dòng)脈，也出現(xiàn)在無(wú)平滑肌的毛細(xì)血管，且毛細(xì)血管阻塞處的管腔直徑顯著縮小。

多數(shù)阻塞點(diǎn)無(wú)中性粒細(xì)胞：在78個(gè)阻塞點(diǎn)中，56個(gè)未見(jiàn)中性粒細(xì)胞，說(shuō)明栓塞并非主要機(jī)制；

中性粒細(xì)胞加劇管腔狹窄：在有中性粒細(xì)胞的阻塞點(diǎn)，細(xì)胞被壓縮成“爪狀”，緊貼狹窄的血管壁，且周圍血管壁細(xì)胞（如周細(xì)胞）的細(xì)胞核呈現(xiàn)收縮形態(tài)。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)顯示，用抗體清除中性粒細(xì)胞后，毛細(xì)血管直徑恢復(fù)正常，阻塞程度顯著減輕。

用抗Ly6G抗體治療后I/R后缺血核心和腦微循環(huán)中中性粒細(xì)胞的微血管阻塞減少

 血管直徑的量化

創(chuàng)新與亮點(diǎn)

總結(jié)與展望
朱丹團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究，通過(guò)“雙標(biāo)記+透明化+三維成像”的組合拳，為缺血性中風(fēng)的微血管研究打開(kāi)了新視野。其核心價(jià)值不僅在于揭示了“血管狹窄+中性粒細(xì)胞協(xié)同致病”的機(jī)制，更在于提供了一套可重復(fù)、可量化的技術(shù)平臺(tái)——未來(lái)可用于：

藥物研發(fā)：快速評(píng)估抗狹窄或抗中性粒細(xì)胞藥物對(duì)微血管的改善效果；

基礎(chǔ)研究：解析其他神經(jīng)疾病（如阿爾茨海默�。┲械奈⒀�管異常；

臨床轉(zhuǎn)化：結(jié)合熒光分子成像技術(shù)，探索活體三維微血管成像的可能性。

當(dāng)然，目前該技術(shù)仍需優(yōu)化（如縮短透明化時(shí)間、提升單細(xì)胞分辨率），且小鼠模型與人類中風(fēng)的差異需進(jìn)一步驗(yàn)證。但毫無(wú)疑問(wèn)，這種“眼見(jiàn)為實(shí)”的三維成像策略，正在改寫(xiě)我們對(duì)大腦微觀世界的認(rèn)知。隨著技術(shù)迭代，或許有一天，醫(yī)生能通過(guò)無(wú)創(chuàng)三維成像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)患者的微血管狀態(tài)，讓“無(wú)復(fù)流”不再成為中風(fēng)治療的“盲區(qū)”。

論文信息
聲明：本文僅用作學(xué)術(shù)目的。
Li Y, Xu J, Yu T, Zhu J, Xuan A, Liu X, Wang P, Li D, Zhu D. A labeling strategy for the three-dimensional recognition and analysis of microvascular obstruction in ischemic stroke. Theranostics. 2023 Jan 1;13(1):403-416. 

DOI:10.7150/thno.76879.