内容提要
肝脏疾病对全球健康构成重大挑战，其早期诊断对于改善治疗效果和患者预后至关重要。由于肝脏疾病发生和进展过程中关键生物标志物的波动可直接反映肝脏健康及功能正常 / 异常状态，基于生物标志物的检测方法成为肝病早期发现的重要工具。在此背景下，小分子荧光探针无疑已成为诊断与分析的不可或缺的工具，近年来越来越多基于小分子的荧光探针被开发出来，其唯一目的是监测肝脏疾病相关的生物标志物。本综述将聚焦于主要在过去 10 年间开发的用于诊断一系列肝脏疾病相关过程的探针的发展与应用。
肝病荧光探针的设计策略
单响应荧光探针
（1）“开启型”：探针与特定生物标志物发生相互作用或化学反应，从而触发荧光信号的变化。
（2）“比率荧光型”：对于特定探针，监测其在多个波长下的荧光信号，通过不同波长信号的比率来指示分析物的浓度。该方法可有效降低外界因素的干扰，进而提高检测的精度和可靠性。
（3）“环境感应型”：此类探针能够通过感知环境因素（如 pH 值、黏度、极性等）的变化可逆地改变自身的荧光特性，而不是针对特定的分析物 。
双响应荧光探针
（1）“顺序响应型”：需要两种生物标志物按特定顺序激活探针，才能引发荧光响应。在这种情况下，如果其中一种生物标志物仅在疾病状态下微量存在，探针只能产生低强度（或无）的荧光输出；
（2）“荧光‘与’逻辑型”：此类探针的作用机制类似，但无需特定的激活顺序；
（3）“独立光学通道响应型”：每种分析物（及其组合）会引发不同的荧光响应，并通过独立通道进行成像。在独立通道中同时对两种生物标志物进行成像，不仅有助于理解特定病理中不同生物标志物之间的相关性，还有助于区分不同生物标志物的具体贡献，同时提高疾病诊断的准确性。
用于肝脏疾病成像的探针
药物/化学诱导肝损伤（D/CILI）
急性肝损伤（ALI）的特征是肝细胞功能的快速丧失，通常由药物诱导肝损伤（DILI）和化学诱导肝损伤（CILI）引起。传统上，评估 ALI 的严重程度需要检测血清生物标志物，但这些血液检测往往缺乏早期诊断所需的灵敏度和特异性，且易受多种其他疾病的影响，因此无法始终准确反映肝脏功能的快速或近期变化。这凸显了开发用于检测 DILI 和 CILI 相关生物标志物的小分子荧光探针的迫切需求，以促进 ALI 的早期检测。
肝缺血再灌注损伤（HIRI）
HIRI 是一种常见的病理生理现象，通常发生在肝脏血流暂时中断后再恢复的情况下，如肝移植、部分肝切除或心脏手术中。从分子水平揭示 HIRI 的机制，并快速准确地定位早期 HIRI 病变，对及时治疗和降低不良预后至关重要。在 HIRI 早期，肝脏会产生大量活性氧（ROS）。这些高反应性 ROS 可诱导氧化应激，导致肝细胞损伤和细胞死亡。随后，再灌注期间 ROS 持续产生，形成恶性循环。此外，HIRI 过程中微环境的稳态明显失衡。因此，近年来的研究聚焦于 HIRI 的发病机制，重点关注氧化应激失调和微环境变化，这对理解该病症具有重要意义。
肝炎/非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）
肝炎是肝脏的炎症性疾病，可由病毒感染、化学毒物和药物等多种因素引发。由于肝炎致病机制的多样性和复杂性，全面了解该疾病的病因需要进一步研究。建立动物模型是研究该疾病的有效方法。目前，已有多种诱导急性肝炎的模型，包括使用药理试剂模拟疾病致病机制的模型。迄今为止，研究人员已开发出一系列小分子荧光探针，用于检测肝炎模型中涉及的生物活性物质。这些探针为肝炎的早期诊断和治疗提供了有价值的可视化工具。
NAFLD 是一种以肝脏中脂肪异常堆积为特征的肝脏疾病，与酒精摄入无关。若未及时诊断和治疗，NAFLD 可能进展为肝脏炎症、肝纤维化（LF），甚至肝硬化（LC）或肝细胞癌（HCC）。NAFLD 的发病与多种因素密切相关，其中氧化应激被认为是关键因素之一。此外，NAFLD 的进展与细胞内脂质代谢密切相关。脂质代谢异常可导致脂质堆积和脂滴（LDs）形成，并伴随细胞微环境的变化，如极性和黏度改变。近年来，研究人员基于不同的 NAFLD 相关生物标志物，开发了多种类型的荧光探针。
肝纤维化（LF）/肝硬化（LC）
肝纤维化的特征是肝脏对慢性肝损伤的病理生理反应，其病因多样，包括病毒感染、药物毒性、酒精性和非酒精性脂肪性肝病等。它可进展为肝硬化和肝细胞癌，导致肝功能受损，甚至危及生命。研究人员已开发出多种探针，用于检测 LF 进程中涉及的关键生物标志物和细胞事件。
肝硬化被视为各种慢性肝病的不可逆阶段。LC 的发展机制涉及复杂的生化过程，包括持续性炎症反应、氧化应激、细胞外基质过度沉积、肝细胞凋亡以及再生结节形成。目前，针对 LC 诊断的荧光探针研究主要集中于监测与 LC 病理过程密切相关的生物标志物。硫化氢（H₂S）作为一种活性含硫化合物，在生物系统中具有有效的抗氧化和细胞保护作用，并能在一定程度上缓解 LC 的进展。
肝细胞癌（HCC）
HCC 是一种高度恶性的肿瘤，其发病率和死亡率持续居高不下。HCC 的发生是一个复杂的多阶段过程，受多种潜在肝病病因的影响。已知进展为 HCC 的危险因素包括肝硬化（由慢性肝损伤引起，特征为炎症和纤维化）、乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染等其他因素。HCC 早期通常缺乏明显症状，导致早期诊断和及时治疗困难。因此，精准监测 HCC 相关的特定生物标志物对早期发现和及时干预至关重要。已报道的 HCC 生物标志物包括甲胎蛋白、羧酸酯酶（CE）等。此外，血清指标如丙氨酸氨基转移酶、天冬氨酸氨基转移酶和碱性磷酸酶（ALP）可提示 HCC 的进展。迄今为止，研究人员已开发出多种荧光探针，用于监测 HCC 相关生物标志物，如活性氧（ROS）、生物硫醇、微环境 和特定酶。
结论
在本综述中，我们深入探讨了用于肝脏疾病成像和诊断的小分子荧光探针的发展历程。文章聚焦于若干具有代表性的案例，显然，该领域的研究正推动着探针的不断演进，使其能够满足所讨论的每种肝脏疾病的成像和检测需求。未来研究必须专注于识别肝脏疾病相关的特异性生物标志物、开发更准确的疾病模型、理解涉及的复杂信号通路、改进靶向策略、提高成像深度和灵敏度、开发多响应 / 多功能荧光探针以及推动临床应用。克服这些挑战需要跨学科合作、创新方法和持续努力，以充分发挥荧光探针在肝脏疾病诊断中的潜力。
参考文献
Advances in Organic Small Molecule-Based Fluorescent Probes for Precision Detection of Liver Diseases: A Perspective on Emerging Trends and Challenges,Luling Wu, Zilu Li,* Kun Wang, Robin R. Groleau, Xiaodi Rong, Xueting Liu, Caiyun Liu, Simon E. Lewis, Baocun Zhu,* and Tony D. James*,J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 9001−9018,https://doi.org/10.1021/jacs.4c17092
