肝纤维化是对慢性肝脏损伤（如病毒性肝炎、酒精性肝炎非酒精性脂肪性肝炎、自身免疫性肝炎和代谢性疾病）过度修复的结果。它已经影响到世界上1%-2%的人口，还可能进一步发展为肝硬化，甚至门脉高压、肝细胞肝癌和肝衰竭。据最近的研究结果，肝纤维化早期阶段是完全可逆可治愈的。早期诊断和精准分期可以更好地评价疾病的进展和制定治疗方案。
肝脏活检是目前肝纤维化分期的金标准，但它存在采样误差和观察者间偏倚，其有创的检查过程也降低了患者的依从性。因此，我们更需要一种无创、可重复性好的检查手段来评价肝纤维化。已有研究表明，超声与磁共振肝脏弹性成像可以评价肝纤维化的程度，鉴别中度和重度肝纤维化。但是肝实质的炎症、脂肪肝、肝淤血、胆汁淤积和门脉高压都可能影响到肝脏硬度的准确测量。其他MRI技术包括DWI可以通过ADC值定量细胞外水分子运动来反映ROI内微结构的变化，研究发现中度和中度纤维化ADC值降低。这一技术的不足在于ADC值是间接反映肝纤维化程度，受到很多因素影响。所以需要一种直接可以对纤维化过程直接进行观察，可以更加准确地分期。
分子影像可以在分子和细胞水平直接观察、测量活体的生物学代谢过程。常用的成像手段包括MRI、核医学、超声和光学成像等。由于MRI具有优秀的软组织对比度和分辨率、可同时进行结构成像和分子代谢成像，同时没有辐射，成为首选的分子影像设备之一。
当肝脏发生损伤后，肝星状细胞(HSC)经过一个复杂的转变过程从静止状态被激活，成为肌成纤维细胞样细胞，填充于细胞外间隙。随着HSC的激活，开始表达整合素蛋白αvβ3，促进HSC黏附和迁移，并通过精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)结合到细胞外基质。有文献报道，重度肝硬化患者αvβ3含量显著增加。肝细胞不表达αvβ3，所以αvβ3可以作为肝纤维化过程中HSC的分子探针。
医院的汪登斌教授团队研发了RGD标记的USPIOT2对比剂用于靶向标记活化的HSC上的整合素蛋白αvβ3，并应用于CCl4诱导的大鼠肝纤维化模型评价。课题成果已经刊登于年3月的InternationalJournalofNanomedicine（影响因子4.3分）上。
材料与方法研究人员制备了PAA包裹的USPIO后，将RGD螯合于PAA-USPIO上，获得浓度为20ug/ml的纳米颗粒浓度。纳米探针的大小和T1，T2值分别使用TEM及1.41TBruker磁共振扫描仪进行测定。
RGD-USPIO体外靶向标记能力评价：大鼠HSC-T6细胞与RGD-USPIO进行体外混合后进行病理检查和ICP光谱仪进行铁的定量。
36只SD大鼠随机分为3组，按照体重0.15ml/g行腹腔内注射40%CCl4与橄榄油的混合物，一周两次，共分别注射3、6、9周。对照组10只SD大鼠给予纯橄榄油注射。
实验前及每次腹腔注射一周后进行MRI扫描。磁共振扫描仪为GESignaHDxt3.0T，使用5cm直径的8通道动物专用线圈。扫描先进行T2*mapping扫描，然后实验组和对照组再分别随机分为两组，分别注射RGD-USPIO和USPIO，6小时候重复T2*mapping扫描。
实验数据处理中，由腹部影像专业医生将ROI放置于肝门水平的肝左外侧叶，肝左中叶和肝右叶三个区域，获得R2*值，增强前后相减获得ΔR2*，扫描完成后所有大鼠均处死后采集肝脏组织进行肝纤维化病理分期、免疫荧光分析整合素蛋白αvβ3、TEM分析铁含量、PCR分析整合素蛋白亚单位αv和β3等。
结果RGD-USPIO纳米探针的大小为14.5±1.9nm，RGD-PAA-USPIO的R1和R2值分别为8.7和.85mMS。
图1(a)PAA-USPIO(B)RGD-PAA-USPIO
普鲁士蓝染色显示，大鼠HSC-T6细胞内含有更多的RGD-USPIO。ICP光谱仪分析显示细胞内RGD-USPIO含量更高，而且USPIO含量并不随着反应时间的增加而增多。这表明实验制备的RGD-USPIO可以特异性地结合整合素αvβ3，从而介导铁颗粒的摄取利用。
图2RGD-USPIO和USPIO体外标记HSC-T6细胞
图3肝纤维化分期
整合素αv和β3亚单位与α-SMA蛋白表达水平与肝纤维化Ishak评分相关性非常高，同时免疫荧光染色显示β3的分布与α-SMA分布完全一致，两者都随着肝纤维化程度增加而增加。
图4整合素αv和β3亚单位与α-SMA含量
图5免疫荧光染色切片
MRI结果显示，对于RGD-USPIO组，ΔR2*值随着CCl4注射时间增加而显著增加，在3周，6周和9周三组大鼠中均有显著差异，而使用USPIO组则未见显著差异，与对照组相比，只能检查出重度肝纤维化。
图6T2*mapping伪彩图与定量评价结果
对使用RGD-USPIO增强的大鼠，纳米铁沉积于HSC活化区域——纤维间隔，而是用USPIO组则分布于门管区和附近的肝窦。这也表明RGD-USPIO具有非常好的靶向特性来标记活化的HSC。
图7普鲁士蓝染色图(a)RGD-USPIO(b)USPIO(c-d)TEM图显示铁颗粒
结论CCl4诱导肝纤维化的大鼠模型发生肝星状细胞激活，使用整合素αvβ3靶向标记探针RGD-USPIO可以鉴别肝纤维化的不同阶段，提供了一种无创评价肝纤维化进展和抗纤维化药物疗效随访的新方法。
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