KI（IF=19）| 广东省医学科学院余学清/聂立铭使用跨尺度光学成像，揭示半乳糖缺乏IgA致肾病的异常动力学

IgA肾病(IgAN)是最常见的肾小球肾炎，其特征是在系膜中主要存在IgA沉积。致病性IgA在肾脏组织中的沉积是一个基本的启动过程，但尚未得到充分的研究。

2022年10月28日，广东省医学科学院余学清及聂立铭共同通讯在Kidney  Interational（IF=19）在线发表题为“Anomalous kinetics of galactose-deficient IgA incurring nephropathy revealed by cross-scale optical imaging ”的研究论文，该研究利用跨尺度光学成像揭示了半乳糖缺乏型 IgA 引起肾病的异常动力学。该研究采用光学成像技术，以优化的空间和时间分辨率直接可视化BALB/c裸鼠肾脏IgA沉积。实时荧光成像显示，与从健康个体中纯化的IgA相比，从IgAN患者分离的IgA优先积累在肾脏中。两种IgA在肝脏中的分布无差异。光声计算机断层动态显示和量化了肾皮质中病理性IgA的增强滞留。

在小鼠模型中，光声显微镜追踪到肾小球中IgA的沉积，分辨率可达3微米。值得注意的是，纵向荧光成像显示半乳糖缺乏IgA (Gd-IgA)在IgAN患者循环中升高，在肾脏中持续超过两周，Gd-IgA的稳定沉积导致肾脏损伤，包括蛋白尿和系膜增生。因此，作者的研究强调了Gd-IgA肾脏沉积动力学异常参与了IgAN的发病机制。因此，跨尺度光学成像在评估免疫介导的肾脏疾病和揭示疾病的潜在机制方面具有潜在的应用价值。

IgAN是世界上最常见的肾小球肾炎，也是终末期肾脏疾病的主要原因。诊断是基于主要IgA沉积在肾小球系膜。由于肾组织中的免疫沉淀来自循环免疫复合物，IgAN患者的IgA可能与健康人不同，并包含致病IgA的亚群。IgA1在循环中升高，在IgAN 患者的肾组织中检测到具有半乳糖缺乏O-聚糖的IgA1，被认为是诱发肾脏疾病的关键因素。然而，Gd-IgA的致病机制尚不清楚。

Gd-IgA被报道为一种自身抗原，可被识别并与自身抗体结合形成免疫复合物沉积在肾系膜。然而，Gd-IgA是如何在肾脏组织中播种的仍然是一个谜。肾脏的灌注约占心排血量的1/4，使其接触大量血浆免疫成分，肾小球独特的过滤屏障保留了大分子。尽管有这些诱发因素，在生理条件下免疫成分没有异常聚集。然而，IgAN患者的系膜区积累了过量的Gd-IgA，提示患者的Gd-IgA可能具有不同的沉积特性。由于IgA在肾脏中的沉积是IgAN发生的先决条件，半乳糖基化改变是否影响Gd-IgA与肾脏组织的相互作用是一个需要解决的基本问题。

机理模式图（图源自Kidney Interational ）

对肾脏中IgA生物分布的全面监测可以深刻地促进对致病性IgA肾脏动力学的了解。然而，由于时空分辨率有限，免疫球蛋白在完整器官中的实时成像具有挑战性。跨尺度光学成像是一种很有前景的免疫球蛋白活体可视化方法。由于光学成像具有高保真度、非侵入性和非电离性的特点，是纵向提供精确解剖、分子和功能信息的理想工具。荧光成像提供了免疫球蛋白的全身动力学。

作为优化分辨率的有力补充，光声成像(PAI)是一种混合成像方式，融合了光激发和超声检测。PAI以无标记的方式可视化内源性分子，同时监测对比标记的外源性蛋白质。它在血管成像方面的优势使其成为灌注和动力学研究的理想选择。尽管PAI仍处于开发阶段，但它最近已被用于许多临床前和临床应用，包括肿瘤血管生成检查和脑血管成像。由于肾脏具有丰富的血管系统，PAI可能成为肾脏疾病评估的良好工具。

在本研究中，作者绘制和定位了IgA在临床前动物模型中的生物分布。全身尺度荧光成像集成了两种PAI技术，光声计算机断层扫描(PACT)和光声显微镜(PAM)。作者成功地记录和量化了小鼠肾皮质和肾小球中病理人IgA的沉积。该研究还获得了Gd-IgA的详细功能和分子信息，并评估了其在肾脏中的沉积动力学。跨尺度成像提供了监测免疫介导肾脏疾病的临床前方法，并提高了对潜在机制的理解。

原文链接：

https://www.kidney-international.org/article/S0085-2538(22)00846-8/fulltext

转自：“iNature”微信公众号

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