背景胸主动脉夹层(Thoracic aortic dissection,TAD)是一类进展性且具有潜在致死性的血管疾病,目前临床上缺乏有效的早期诊断手段。流行病学研究表明TAD发病率约为7~9/10万人。由于目前高血压患病率提高,TAD发病率以5%/年的速度增长。大多数病人不伴有管壁瘤样退行性变和临床症状,很难通过常规体检发现。因此,TAD形成前的早期预测逐渐成为国际上研究的热点。研究表明在TAD形成过程中,长期慢性炎症导致的内膜撕裂先于管壁中层降解和囊性中央坏死。进展性内皮损伤先于内膜撕裂,包括内皮细胞丢失、通透性增加和内皮细胞下基底膜暴露。四型胶原(Col-IV)是内皮下基底膜的主要成分,并且在内皮细胞损伤后暴露。因此,以Col-IV为分子靶点构建MRI探针,研究其早期识别TAD的能力具有重要意义。目的通过β-氨基丙腈和血管紧张素II灌流复制AAD模型,利用病理学、超声、Evans Blue染色、MRI、小动物活体成像等方法,确定TAD病变早期病理改变,从而发现新的分子靶点,实现TAD的早期识别,为临床TAD早期诊断提供新思路。方法1.胸主动脉夹层模型制备采用β-氨基丙腈(β-aminopropionitrile,BAPN)饮水28天结合血管紧张素II灌流24小时的方式复制胸主动脉夹层模型2.MRI探针的合成我们首先通过酰胺反应得到前置配位体,再通过络合反应钆离子合成了Col-IV靶向磁共振/荧光双探针(Col-IV-DOTA-Gd-rhodamine B;CDR)3.MRI探针(CDR)的材料学表征通过高效液相色谱(HPLC)来检测材料是否成功合成。使用紫外分光光度计(UV-2600,Shimadzu)和荧光光度计(F-7000,Hitachi)分别测量CDR的紫外吸光度和荧光强度。4.CDR的毒性检测利用流式细胞分析技术在体外细胞层面检测CDR毒性。5.体外检测CDR靶向和荧光成像能力利用高内涵成像分析系统测量CDR的荧光能力。此外,通过计算罗丹明B阳性细胞比率评估CDR靶向Col-IV的能力。6.组织病理切片并染色人主动脉经福尔马林固定后,石蜡包埋,制成石蜡切片,厚度6μm,进行免疫组化染色;小鼠主动脉样本经多聚甲醛固定后,OCT包埋,制成冰冻切片,厚度为7μm,进行天狼星红染色、弹力蛋白染色、伊文思蓝染色、免疫组化和免疫荧光染色。7.经胸廓超声心动图使用Vevo 2100成像系统对TAD模型小鼠进行超声检测,以测量模型小鼠胸主动脉直径。8.体内MRI检测利用布鲁克7T小动物磁共振成像仪加小鼠头/体线圈检测TAD小鼠动脉壁信号增强。9.统计学分析采用SPSS 23.0统计软件进行统计学分析。在分析之前利用柯尔莫可洛夫-斯米洛夫检验(K-S test)对数据进行正态性检验。对于正态分布数据,两组间差异利用配对t检验,多组间差异比较利用单因素方差分析(检验后进行Bonferroni post hoc test);对于偏态分布数据,组件比较采用非参数检验。结果1.在TAD进展过程中,内皮细胞损伤先于血管扩张和弹力蛋白降解。2.四型胶原暴露是TAD形成早期病理学改变。3.MRI探针CDR可特异性结合表达Col-IV的血管平滑肌细胞和BAPN诱导的夹层动脉。4.在BAPN诱导2周(夹层前阶段),通过磁共振技术和小动物活体成像可检测到损伤管壁处CDR信号。5.在BAPN诱导的TAD模型中,MRI平均信号增强值与小鼠夹层破裂时间呈负相关性(r~2=0.8482)。结论1.内皮损伤下暴露的Col-IV可以作为TAD早期预测的分子靶点。2.CDR增强MRI可以在TAD形成早期监测夹层进展过程,并且提供一种潜在方法预测夹层破裂的发生。综上所述,本研究首次在临床前动物模型中利用MRI和BLI结合的手段实现夹层的早期、无创预测。本研究表明,CDR可识别退化主动脉内皮下暴露的Col-IV,并利用增强MRI动态监测夹层进展过程(从早期到夹层破裂)。因此,CDR增强MRI为夹层早期筛查提供了潜在方法,并有助于监测疾病进展和治疗后反应。