FTIR成像识别人类特发性肺纤维化中肺组织结构和生化成分的改变

为何肺部瘢痕重要

特发性肺纤维化是一种严重的肺病，肺泡逐渐被僵硬的瘢痕组织取代，使呼吸变得更加费力。医生很难早期诊断该病，现有治疗只能延缓病情进展。本研究探讨了一种无需标记的新方法来“看见”肺组织中的化学变化，希望能更清晰、甚至更早地发现该疾病。

病变肺的化学指纹

研究人员使用了一种称为傅里叶变换红外成像（FTIR）的技术，该技术将不可见的红外光照射穿过薄切的肺组织片，记录不同分子如何吸收这些光。该方法无需加入染色或标记，依靠组织中脂类和蛋白质的天然振动生成化学图谱。研究团队将特发性肺纤维化患者的肺样本与无肺病者的样本进行了比较，仔细检查了严重瘢痕和受影响较轻的区域。

随着肺部瘢痕脂质堆积

在病变与健康肺之间最明显的差异之一涉及脂类，即广义的脂肪及相关分子家族。纤维化肺的瘢痕区域总体上含有远多于正常肺或未瘢痕区域的脂质。化学图谱显示，长而直的脂肪链尤其增多，而一类称为磷脂的脂质则减少。磷脂是肺表面活性物质的关键构件，维持肺泡开放，它们的减少连同其他脂质的过度积累，表明疾病肺在脂质处理上出现了重大失衡。

组织支架的细微但重要变化

团队还仔细观察了胶原，这是构成体内大部分结构支架的蛋白质。通过关注胶原红外信号中的小特征，他们发现纤维化肺区域的胶原排列与健康组织不同。数据表明瘢痕区的胶原三股螺旋呈现更紧密、有序的形式。这一变化支持这样一种观点：在特发性肺纤维化中不仅胶原含量增加，而且其组织方式可能使瘢痕组织特别僵硬且难以逆转。

拼凑出整体图景

当研究者将所有测量结果结合起来时，有五个简单比值——描述脂质含量、脂质类型、磷脂和胶原结构——能够稳定地区分病变肺与正常肺。纤维化区域显示出更多的总脂质和长链脂质、更少的磷脂以及改变的胶原结构，且患者间的变异小于对照组。这些一致的化学指纹表明，红外成像可以捕捉伴随肺部瘢痕化的分子重塑。

这对患者意味着什么

对于患有或有风险的特发性肺纤维化患者，这项工作表明对活检样本进行非破坏性的红外扫描，或最终甚至检测体液，可能为医生提供关于肺组织状态的详细信息。尽管这项先导性研究样本量较小，且不能取代现有诊断方法，但它显示红外成像可揭示伴随纤维化的某些脂质隐性积聚及胶原重塑。未来，这些特征有望用于追踪疾病进展和评估治疗效果，支持对纤维化性肺病更精准的护理。

引用: Miller, L.M., Kipshidze, G., Meka, S.R. et al. FTIR imaging identifies alterations in lung tissue structure and biochemical composition in human idiopathic pulmonary fibrosis. Sci Rep 16, 15038 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45505-1

关键词: 特发性肺纤维化, 肺纤维化, 红外成像, 脂质变化, 胶原结构