离体肝组织微结构动态变化对力学特性的影响机制研究

针对肝脏疾病诊断中微结构特征对力学标志物影响机制不明的问题，研究人员通过压缩/拉伸力学测试结合组织学分析，系统评估了保存方法（粗冻/冷冻保存）和胶原酶处理对猪肝组织力学特性的影响。发现保存方法显著改变压缩力学性能而不影响拉伸特性，酶处理则通过破坏胶原网络导致力学性能下降，为开发离体肝模型及优化临床影像诊断技术提供了重要依据。

　　

肝脏疾病是全球健康的重要威胁，每年导致约4%的死亡，其中肝硬化对25-49岁人群健康影响尤为严重。尽管非侵入性影像技术如磁共振弹性成像（MRE）和超声弹性成像（US）已用于临床诊断，但微结构特征（如胶原沉积、细胞排列）如何影响力学标志物仍不明确。这一认知缺口限制了早期肝纤维化的精准诊断——而早期干预可使纤维化逆转。目前肝活检仍是金标准，但其侵入性和取样误差促使学界亟需建立可靠的离体肝模型，以揭示微结构与力学特性的关联机制。

为回答这些问题，Alexander Chan Kai Foong团队在《Tissue and Cell》发表研究，通过多维度实验评估了保存方法和酶处理对猪肝力学特性的影响。研究采用标准化的力学测试（5 mm/min拉伸/压缩速率）、组织学分析（H&E和天狼星红染色）及偏振光显微镜（PLM）成像，样本来源于本地屠宰场的新鲜猪肝，并建立粗冻（-20°C直接冷冻）与冷冻保存（含DMSO的控速冷冻）两组模型。

1. 保存方法的力学影响

研究发现冷冻保存显著降低肝组织的初始压缩模量（从19.44±6.01 kPa降至9.47±2.56 kPa），但粗冻组最终模量反升高至632.7±156.5 kPa。拉伸测试则显示各组无显著差异，表明保存方法的选择性影响。组织学显示粗冻导致胶原纤维断裂（PLM证实），但细胞密度（约7000 cells/mm²）未受显著影响，提示力学变化可能源于胶原网络的空间重组。

2. 酶处理的微结构破坏效应

胶原酶处理（1-10 U/ml）后，肝组织呈现广泛细胞溶解（细胞密度下降3.2倍）和胶原松散化。力学上，2 U/ml组初始拉伸模量降至4.09±2.43 kPa，但压缩性能保持稳定。值得注意的是，单纯PBS浸泡的对照组也出现显著力学性能下降，暗示长时间液体暴露本身即会破坏组织完整性。

讨论部分指出，该研究首次系统比较了不同保存方案对肝组织各向异性力学行为的影响，为离体实验的样本处理提供了实操指南。尽管酶处理未能模拟纤维化（胶原增加），但其构建的"细胞减少-胶原松散"模型或可模拟肝细胞癌的力学环境。作者建议未来研究应结合动态力学测试（如黏弹性分析）和影像技术验证，以进一步提升临床转化价值。

这项工作的核心意义在于：① 明确了冷冻保存对压缩力学的主导影响，警示研究者需根据实验目标（如模拟手术切割vs.器官灌注）选择保存方法；② 揭示了除胶原外，细胞密度变化同样是力学特性的关键调控因素；③ 为开发标准化离体肝模型奠定了方法学基础，助力非侵入性诊断技术的优化验证。