肝纤维化是各种慢性肝损伤的共同转归。肝星状细胞（hepatic stellate cell，HSC）在损伤因素作用下活化并分泌过量细胞外基质（extracellular matrix，ECM），使纤维合成与降解比例失衡，大量胶原纤维在肝内沉积，即为肝纤维化。早期诊断肝纤维化并积极干预具有重要临床意义。超声、CT、常规MRI等传统影像技术主要着眼于形态学变化，对早期肝纤维化敏感性不高。

 

功能成像如超声瞬时弹性成像、MR弹性成像（magnetic resonance elastography，MRE）和扩散加权成像（DWI）等有助于肝纤维化的诊断及评估，但研究的参数均为肝纤维化进展到一定阶段表现出的间接指标，易受炎症、淤血、脂肪沉积等因素影响。肝纤维化分子成像基于病程中异常表达的靶分子，利用能与其特异性结合且能被影像监测的分子探针，在真实完整的生理环境中通过影像直接观察细胞和分子通路，对病变的发生、发展过程进行成像，有利于早期诊断肝纤维化、协助靶向药物研发、监测治疗疗效等。本文就目前已知的主要生物靶点阐述肝纤维化分子成像研究进展。

 

1.aHSC相关靶点

 

HSC激活后转化为活化的肝星状细胞（activated hepatic stellate cell，aHSC）是肝纤维化发生、发展的核心环节，故aHSC是肝纤维化诊断及治疗的重要靶点。

 

1.1整合素αvβ3

 

整合素是由α、β两个亚单位构成的异亲性细胞粘合二聚体糖蛋白。肝纤维化进程中aHSC膜表面表达的整合素αvβ3显著增多，且aHSC是表达整合素αvβ3的主要细胞类型，αv和β3亚基的表达量与肝纤维化程度密切相关。精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸（argininel-glycine-asparagic，RGD）序列是可与αvβ3结合的特异性配体，两者具有很强的亲和力和靶向性。

 

Wang等研发了RGD多肽偶联的超小超顺磁性氧化铁（ultrasmall superparamagnetic iron oxide，USPIO）探针RGD-USPIO，可特异地显示肝纤维化时活化的HSC，为肝纤维化的诊断提供了一种基于分子水平的有效方法。进一步研究证实，随肝纤维化的进展，整合素αvβ3的表达水平增高，RGD-USPIO与aHSC间特异性结合增加，各期肝纤维化之间ΔR2*差异具有统计学意义，且T2弛豫率变化与肝纤维化程度呈负相关，可用于肝纤维化早期诊断与分级。

 

树枝状聚合物（dendrimers，Den）是一种高度支化且具有特定三维结构的纳米级分子。Li等将钆特酸葡胺（Gd-DOTA）、RGD环肽连接在此高分子上，组成靶向aHSC的纳米探针。与单体Gd-DOTA相比，该探针将大量的成像基团连接到同一个纳米粒上，能显著放大T1加权信号。99Tcm-3P-RGD可用于单光子发射计算机体层成像（SPECT）及SPECT/CT成像。

 

通过该探针可探测纤维化肝脏aHSC中整合素αvβ3表达的升高，对肝纤维化进行诊断与定量分析，以30min时影像上肝脏与心脏兴趣区（ROI）的放射性计数比值作为肝脏摄取99Tcm-3P-RGD的定量评价指标。肝脏99Tcm-3P-RGD的浓聚与肝纤维化的进展及硫代乙酰胺（thioacetamide，TAA）的暴露时间成正比，与胶原比例面积、Ishak分级评分具有良好相关性。

 

Guo等将此探针与131I-新半乳糖白蛋白探针合用，较单模态探针能更有效地评估肝脏的结构和功能。但SPECT检测敏感度相对较低、分辨力较差。99Tcm-3P-RGD探针主要通过肾脏排泄，肾内浓聚大量放射性药物且右肾与肝脏在冠状面成像中部分重叠，易影响肝纤维化的评估。PET/CT成像具有更高的探测敏感度，采用18F-FDG-RGD能够提高RGD多肽的亲水性和肝脏影像质量，降低了血液本底，在肝纤维化定量评估中有明显优势。

 

有研究者将荧光基团、Gd-DOTA、RGD环肽连接到第5代Den上，成功合成了带有磁性、光学成像基团的双模态纳米探针，该探针可特异、敏感地与肝纤维化组织迅速、大量结合，并潴留一定时间。MRI具有高分辨力，可对深部组织进行准确定位、定量分析，但其敏感性较低；光学分子成像具有高敏感度，但其成像深度有限；荧光成像与MRI融合成像，两者可优势互补。

 

基于RGD肽的分子探针是当前分子成像研究的热点，在肝纤维化的诊断、治疗及预后评估中具有良好前景，但肝纤维化与肝慢性炎症、肝癌病理表现存在重叠。肝内有慢性炎症时会有新生血管形成，整合素αvβ3在肝癌的肿瘤组织血管内皮也高度表达，今后可进一步优化该探针的诊断特异性。

 

1.2转位分子蛋白

 

HSC活化时，其线粒体外膜上的18ku转位分子蛋白（translocator protein，TSPO）表达上调。特异性靶向TSPO的PET探针18F-FEDAC的放射性分布与TSPO的表达密切相关，肝放射性摄取值的增加与肝纤维化程度成正比，可用于肝纤维化的诊断和分级。

 

1.3波形蛋白和结蛋白

 

随肝纤维化的进展，HSC细胞中波形蛋白与结蛋白的表达上调。N-乙酰氨基葡萄糖（N-acetylglucosamine，GlcNAc）是靶向波形蛋白和结蛋白的特异性糖配体。GlcNAc与吲哚菁绿（indocyaninegreen，ICG）、聚乙烯亚胺（PEI）/TGFβ1siRNA制成的PEI-D-GlcNAcICG/siRNA探针对波形蛋白、结蛋白有较好的靶向性，能选择性浓聚在肝纤维化区域，结合siRNA的干扰效果，可用于肝纤维化显像及治疗。

 

2.ECM相关靶点

 

肝纤维化进程中ECM（如纤维胶原蛋白、糖蛋白、黏多糖等）分泌增加，降解减少，在肝内大量沉积并形成交联，是肝纤维化的病理基础。分子成像可直接反映活体内ECM的分布、密度与功能，为肝纤维化的准确诊断与有效治疗提供更多信息。

 

2.1Ⅰ型胶原蛋白

 

肝纤维化进程中Ⅰ型胶原蛋白的量显著增加，是监测肝纤维化的重要靶标。EP-3533由16个氨基酸分子加3个Gd-DTPA螯合剂分子合成，能与Ⅰ型胶原蛋白特异性结合，其浓聚程度与肝内羟基脯氨酸（胶原成分）含量呈线性相关，可用于肝纤维化分期。该探针在低场强MRI和治疗后模型均表现出良好的诊断效能，图像纵向弛豫速率变化值（the change in longitudinal relaxation rate,△R1）可量化评价探针特异性浓聚。

 

有研究将EP-3533分子成像与MRE结合，分子成像对早期病变敏感，MRE对晚期肝纤维化敏感度高，两种技术互补，有效提高了诊断准确性。Chilakamarthi等将胶原结合肽与5-（4-羧基苯）-10，15，20-三苯基卟啉结合，合成了靶向Ⅰ型胶原蛋白的卟啉类近红外荧光探针化合物。此探针具有良好近红外荧光特性，较强的纤维靶向性，在无关组织中的聚集较少，具有良好的诊断特异性。

 

2.2纤维蛋白原-纤维连接蛋白复合物

 

纤维连接蛋白是一种存在于肝脏ECM中的糖蛋白。肝纤维化进程中，纤维蛋白/纤维蛋白原与纤维连接蛋白交联，纤维蛋白原-纤维连接蛋白复合物显著增加。小分子多肽CLT1可定向结合肿瘤或瘢痕组织中纤维蛋白-纤维连接蛋白复合物，且不与正常组织中的类似物质结合。由环状十肽、CLT1多肽、Gd-DTPA连接制成CLT1-（Gd－DTPA）探针，对肝纤维化模型中的纤维蛋白-纤维连接蛋白复合物具有较强的靶向性，可用于肝纤维化诊断、分级。但该探针体分子质量大、所需剂量大，在体内代谢较慢，临床应用受限，需进一步优化，增强诊断敏感性及特异性。

 

2.3弹性蛋白

 

弹性蛋白属于ECM中非胶原蛋白类。随肝纤维化进展，弹性蛋白比胶原蛋白比值增加。ESMA（BMS-753951）是一种靶向弹性蛋白的低分子质量新型对比剂，由钆螯合物与苯基苯丙氨酸相连。成像时，纤维化区域可见明显局灶性强化而健康肝脏无异常强化。弹性蛋白多表达于肝纤维化后期，ESMA诊断早期肝纤维化敏感性不高，有望用于监测抗肝纤维化治疗疗效。

 

3.肝细胞膜去唾液酸糖蛋白受体（asialoglycoprotein receptor，ASGPR）

 

ASGPR是一种异源低聚物内吞受体，主要位于窦状隙一侧的肝细胞膜表面。当有肝炎、肝纤维化或肝癌时，其数量和活性均受损，可用于定量评估肝储备功能。18F-FBHGal为特异性靶向ASGPR的单价半乳糖衍生物，在纤维化肝脏中浓聚量显著低于正常肝脏。

 

靶向ASGPR的SPECT探针99Tcm-p（VLA－co－VNI）摄取值与肝脏羟脯氨酸呈负相关。半乳糖血清白蛋白（GSA）与68Ga偶联用于PET显像，能准确区分早期和中期肝纤维化。此类探针在评价肝储备功能中有独特优势，但对肝纤维化诊断特异性稍差。

 

4.其他

 

肝组织毛细血管和肝细胞水通道蛋白（aquaporins，AQP）的数量、分布及功能随肝脏纤维化的进展而变化。Han等采用13N-NH3H2O评估AQP，能检出早期纤维化时的功能受损。生长因子是促进肝纤维化最有力的细胞因子，有研究团队[制备了靶向生长因子的人工microRNA超声微泡对比剂，运用超声靶向破坏微泡（ultrasound targeted microbubble destruction，UTMD）技术介导有关基因治疗大鼠肝纤维化。肝脏肌成纤维细胞（hepatic myofibroblast，HM）在肝纤维化过程中发挥重要作用，靶向HM的单链抗体C1-3与荧光基团相连制成的近红外光光学探针，对HM表现出良好靶向性及敏感性，可用于诊断急性肝纤维化、监测疗效，亦可作为载体用于抗纤维化的治疗。

 

5.小结与展望

 

肝纤维化进程中有大量生物分子与疾病发展密切相关，寻找其机制中心环节的分子成像靶点是进一步开展工作的主要方向。一个优异的靶点需要满足：①敏感性高：在肝纤维化组织中高表达。②特异性高：病变组织与正常组织明显差异性表达（TSPO在正常肝Kuffer细胞中可为阳性，诊断特异性不高）。③易接近：靶向胞质蛋白或核蛋白需克服细胞膜的限制，而膜表面靶点分子具有易接近、易识别等优点，故膜表面分子是肝纤维化中首选靶点分子。因此，整合素αvβ3和Ⅰ型胶原蛋白是肝纤维化早期诊断中优异的靶点，RGD多肽分子质量小、体内稳定和低免疫源性使靶向αvβ3的RGD探针更具优势。

 

肝纤维化的分子成像发展迅速，磁性纳米粒子、放射性核素等信号分子也可发挥治疗作用，目前的研究方向主要为制备多模态探针及诊疗一体化探针。基于不同影像技术的分子成像各具优势，但也存在自身难以克服的缺点和局限，尚没有一种技术能同时提供检测对象所有的结构、功能和病理信息，故可同时被多种影像手段探测到的多模态分子成像技术拥有广阔的应用前景。但不同成像模态的敏感性相差巨大（如MRI与PET的敏感性可相差3个数量级以上，MRI探针的需要量要远远大于PET探针）。

 

理想的多模态探针并不是将两种单一探针简单相加，如何调整两种探针的比例需要进一步探索和研究。目前肝纤维化的发生、发展和修复的机制仍在完善中，且临床上肝纤维化致病因素多样，不同致病因素导致的肝纤维化病人中异常分子的表达量及其与肝纤维化分级分期之间关系仍需要进一步研究。肝脏内含多种细胞，其中Kuffer细胞、窦状内皮细胞、肝细胞等均可非特异性摄取分子探针，造成背景噪声偏高，因此分子探针的制备及运用需注重上述问题。相信随着肝纤维化的特异性标志物不断的探索与发现，多模态探针合成技术的不断提高，肝纤维化的分子成像将更具应用前景。