活體成像技術(shù)在血液系統(tǒng)中的應(yīng)用

光學(xué)活體成像技術(shù)主要采用生物發(fā)光（bioluminescence）與熒光（fluorescence）兩種技術(shù)。生物發(fā)光是用熒光素酶（Luciferase）基因標(biāo)記細(xì)胞或DNA，而熒光技術(shù)則采用熒光報(bào)告基團(tuán)（GFP、RFP, Cyt及dyes等）進(jìn)行標(biāo)記�？梢姽怏w內(nèi)成像通過對同一組實(shí)驗(yàn)對象在不同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行記錄，跟蹤同一觀察目標(biāo)（標(biāo)記細(xì)胞及基因）的移動(dòng)及變化，所得的數(shù)據(jù)更加真實(shí)可信。因其操作極其簡單、所得結(jié)果直觀、靈敏度高等特點(diǎn), 近年來，已廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究及藥物開發(fā)等方面。

韓國慶熙大學(xué)的Hye-Min Kang等研究人員利用VISQUE活體成像技術(shù)，研究了不同年齡階段小鼠腦部動(dòng)脈血管結(jié)構(gòu)及血流的變化。

首先，研究人員使用吲哚氰綠（ICG）熒光示蹤劑尾靜脈給予小鼠注射后，利用實(shí)時(shí)成像模式，曝光時(shí)間160ms，間隔2min，一共拍攝50張實(shí)時(shí)圖像，通過選取右側(cè)半腦同區(qū)域動(dòng)力學(xué)的常規(guī)指標(biāo)Trising、Imax、BFI、MTT的檢測，發(fā)現(xiàn)不同月齡的小鼠頭部的血流強(qiáng)度確實(shí)存在差異（圖一），表明年輕小鼠靜脈血流較快，同時(shí)腦部血容量也更大。

                         圖一：2月齡小鼠和12月齡小鼠腦血流量比較

接下來，研究人員繼續(xù)在ICG模式下觀察兩組小鼠的腦膜動(dòng)脈的分布情況。發(fā)現(xiàn)年輕小鼠軟腦膜動(dòng)脈平直而尖銳，可見明顯小分支；然而，老年小鼠腦膜動(dòng)脈鈍而曲折，小分支模糊不清楚。同時(shí)，取兩組小鼠的中動(dòng)脈和上矢狀竇同樣位置的單一像素點(diǎn)，觀察了相應(yīng)的血流動(dòng)力曲線，也發(fā)現(xiàn)年輕小鼠在該指標(biāo)檢測中更有優(yōu)勢（圖二、圖三），這些結(jié)果說明：與老年小鼠相比，年輕小鼠腦膜動(dòng)脈分布更廣泛，血容量也更大。

                                圖二：2月齡小鼠和12月齡小鼠軟膜動(dòng)脈形態(tài)比較

     圖三：2月齡小鼠和12月齡小鼠大腦中動(dòng)脈（MCA）和上矢狀竇（SSS）動(dòng)力學(xué)比較

最后，文章作者通過腦部血流成像，計(jì)算全腦相同ROI區(qū)域的血流特征值（Trising，IMAX，BFI，MTT），總結(jié)得出：年輕小鼠較老年小鼠的腦部血流量、血流速度、血容量等都占據(jù)明顯優(yōu)勢（圖四）。

     圖四：2月齡小鼠和12月齡小鼠大腦中動(dòng)脈（MCA）和上矢狀竇（SSS）血流示意圖

   VISQUE活體成像技術(shù)以其超高的分辨率，超強(qiáng)的藥代動(dòng)力學(xué)分析功能，在血液系統(tǒng)、腫瘤、干細(xì)胞、藥代動(dòng)力學(xué)研究等領(lǐng)域正發(fā)揮愈加重要的作用，也成為生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)科研中不可或缺的科研利器。

參考文獻(xiàn)：

Kang, H.M., et al., Age-related changes in pial arterial structure and blood flow in mice. Neurobiol Aging, 2016. 37: p. 161-170.