肝脏和肾脏是机体代谢、解毒和排泄的重要器官，也是环境污染物、代谢异常及氧化应激损伤的主要靶器官。由于肝肾损伤过程涉及活性氧/活性氮异常积累、线粒体功能障碍、细胞死亡及微环境紊乱等多重病理变化，传统血清学指标和影像学方法往往难以实现早期、动态和原位监测。荧光成像技术凭借高灵敏度、高选择性、实时可视化及无创检测等优势，为疾病早期诊断、病理机制解析和治疗评价提供了新的技术手段。
围绕“肝肾损伤早期可视化检测与机制研究”，南华大学药学院李宋娇副教授/何隆薇教授团队开展系列研究。针对重金属暴露、糖尿病代谢异常等不同类型肝肾损伤模型，研究团队开发了多种具有多参数响应、多器官成像及近红外成像能力的荧光探针，实现了对肝肾损伤过程中氧化应激、线粒体微环境变化及细胞死亡相关信号的动态可视化监测，为肝肾疾病早期诊断、病理机制解析及治疗干预评价提供了新的技术平台。
工作1：多参数近红外荧光探针实现汞离子诱导肝肾损伤动态成像
汞离子（Hg²⁺）是一类具有高毒性的环境污染物，可在体内蓄积并对肝脏和肾脏造成持续性损伤。然而，传统检测方法难以实时反映汞暴露过程中多器官损伤的动态变化。针对这一问题，研究团队设计开发了一种多分析物响应、双近红外发射荧光探针VPO，用于Hg²⁺诱导肝肾功能损伤的可视化研究。该探针能够同步响应线粒体极性、黏度以及过氧亚硝酸根（ONOO⁻）水平变化，实现细胞、斑马鱼及小鼠模型中的实时荧光监测。研究发现，在Hg²⁺诱导的损伤过程中，细胞发生焦亡相关变化，同时伴随ONOO⁻水平升高、线粒体黏度增加及极性降低。进一步利用VPO对小鼠肝脏和肾脏进行双器官近红外成像，成功揭示了汞暴露导致的多参数病理变化，并用于评价N-乙酰半胱氨酸（NAC）的保护作用。该研究建立了一种集多指标检测、双器官成像和机制研究于一体的荧光分析平台，为重金属诱导肝肾损伤的早期诊断和干预评价提供了新方法。相关研究成果以“A Multi-Analyte-Responsive, Multi-Organ-Imaging, Dual-NIR-Emissive Fluorescent Probe for Visualizing Pyroptosis-Mediated Hg²⁺-Induced Hepatorenal Dysfunction”为题发表于国际权威期刊《Analytical Chemistry》（中科院一区TOP期刊，DOI: 10.1021/acs.analchem.6c02189）。本论文通讯作者为南华大学药学院何隆薇教授和李宋娇副教授，第一作者为南华大学药学院硕士研究生翟自博。南华大学药学院为第一通讯单位。
工作2：双通道荧光探针揭示镉诱导肝肾损伤中的氧化应激与铁死亡过程
镉（Cd）是一种广泛存在于环境中的重金属污染物，可通过诱导氧化应激、线粒体损伤及铁死亡等过程导致肝肾功能异常。然而，Cd诱导肝肾损伤过程中关键线粒体信号的动态变化仍缺乏有效检测手段。针对上述问题，研究团队开发了一种线粒体靶向双通道近红外荧光探针VPS，实现了对线粒体超氧阴离子（O₂•⁻）以及黏度/极性变化的同步检测。该探针具有良好的选择性和线粒体定位能力，可在细胞、斑马鱼及小鼠模型中动态追踪Cd暴露引起的氧化应激和线粒体微环境改变。研究结果显示，VPS能够在肝脏和肾脏中同步反映Cd诱导的氧化损伤，并用于评价NAC对相关损伤过程的保护作用。该研究为解析重金属诱导肝肾损伤中的铁死亡机制提供了新的可视化工具。相关研究成果以“A dual-channel fluorescent probe for in situ imaging of mitochondrial superoxide and microenvironmental changes in Cd-induced hepatorenal dysfunction”为题发表于国际期刊《Smart Molecules》（IF=16.8，中科院1区，DOI: 10.1002/smo2.70105）。本论文通讯作者为南华大学药学院何隆薇教授和李宋娇副教授，第一作者为南华大学药学院硕士研究生翟自博和基础医学院陶亮副教授。南华大学药学院为第一通讯单位。
工作3：双发射荧光探针实现糖尿病肝肾损伤早期评估与治疗响应监测
糖尿病长期高血糖状态可引起氧化应激增强、线粒体功能障碍及细胞死亡，最终导致肝脏和肾脏损伤。由于糖尿病肝肾损伤涉及多种病理因素协同作用，单一指标检测难以全面反映疾病进展过程。针对糖尿病相关肝肾损伤的复杂病理特点，研究团队采用分步分子工程策略构建了双发射荧光探针PVPH3，实现了对次氯酸（HClO）以及线粒体黏度/极性相关微环境变化的同步检测。该探针具有较高信噪比和良好的近红外成像性能，可在线粒体水平监测高糖诱导损伤、细胞凋亡及铁死亡过程。
在STZ诱导的糖尿病小鼠模型中，PVPH3实现了肝脏和肾脏双器官无创成像，并能够监测二甲双胍（Met）及Dhq干预后的病理变化，为糖尿病肝肾损伤早期评估和药物疗效评价提供了新的研究工具。相关研究成果以“Stepwise Design of a High Signal-to-Background Ratio Dual-Emission Probe for Imaging Mitochondrial HClO and Microenvironmental Changes in Diabetic Liver and Kidney Injury”为题发表于国际权威期刊《Analytical Chemistry》（中科院一区TOP期刊，DOI: 10.1021/acs.analchem.6c03681）。本论文通讯作者为南华大学药学院何隆薇教授和李宋娇副教授，第一作者为南华大学药学院硕士研究生张海林。南华大学药学院为第一通讯单位。
上述系列研究围绕不同诱因导致的肝肾损伤过程，建立了从环境毒物暴露损伤、代谢性疾病损伤到细胞死亡机制解析的多维荧光检测体系。研究团队通过构建多响应、多通道及近红外成像探针，实现了肝肾损伤关键生物信号的实时可视化，为复杂疾病状态下的早期诊断、机制研究及治疗评价提供了新的技术方案，进一步推动了荧光分子影像技术在精准医学领域的应用。