10月7日，日本神户大学研究生院医学研究科的橘吉寿副教授、曾谷尭之硕士研究生、楠原仙太郎讲师以及中村诚教授组成的研究团队宣布，成功开发出能够在活体状态下以高分辨率观察小鼠视网膜的新技术。该团队利用双光子显微镜，实时捕捉到了既往技术无法观测到的糖尿病视网膜病中视网膜小胶质细胞的过度活化现象。未来，该技术有望作为非侵入式的人类视网膜诊断方法，在临床上投入实际应用。相关研究成果已发表在《美国科学院院报》的10月8日刊上。
图1 研究概要图
为了实现活体状态下对视网膜的观察，通过能与小鼠眼球完美贴合的定制隐形眼镜，与可清晰观测视网膜深处的特殊物镜，并借助双光子显微镜成功实现了对免疫细胞——小胶质细胞的可视化观察。在健康小鼠的视网膜里，小胶质细胞的突起会缓慢移动，平稳地对一定范围进行监视，而在糖尿病小鼠的视网膜中，这些突起的运动却变得极为活跃，监视活动明显增强。当给糖尿病小鼠使用治疗药物后，原本过度活跃的小胶质细胞突起运动逐渐恢复平静，其活动水平降至与健康小鼠相当的程度。（供图：神户大学、橘吉寿副教授、曾谷尭之）
视网膜由负责感光的神经细胞、为神经细胞提供支撑的神经胶质细胞，以及构成血管的细胞等共同组成。这些细胞通过名为“神经血管单元”的机制来维持神经活动与血流调节之间的平衡，进而保障正常的视觉功能。一旦神经活动与血流调节的这种平衡被打破，就会引发包括糖尿病视网膜病在内的多种疾病的发生与发展。糖尿病视网膜病作为糖尿病的三大并发症之一，也是导致失明的主要原因之一。
长期以来，人们普遍认为丧失视力主要是由血管障碍引起的，但近年来的研究表明，神经细胞与免疫细胞的异常变化会先于血管障碍出现。特别是常驻在视网膜中的免疫细胞——小胶质细胞，其作用受到了广泛关注。小胶质细胞会不断伸缩其突起，以监视周围环境，一旦发现异常情况，便会启动炎症反应。
另一方面，由于小胶质细胞在活体中的动态变化一直难以直接观察，所以其具体行为机制尚未被完全明了。
此次，研究团队借助双光子显微镜，开发出一种具有高分辨率且可简单观察活体小鼠视网膜的新方法。
研究团队通过将固定在小鼠头部的装置、用于保护角膜的定制隐形眼镜，以及能够清晰观测视网膜深处的特殊物镜组合在一起，成功实现了对活体视网膜的清晰成像。无需以往需要借助昂贵且复杂的“自适应光学”设备，就能达成高质量的观察效果。
运用这一新型观察方法，对经药物诱导患上糖尿病的小鼠视网膜进行检查时，研究者发现了此前未知的小胶质细胞突起异常情况。
在健康小鼠的视网膜中，小胶质细胞的突起会缓慢移动，稳定地对一定范围进行监控；而在糖尿病小鼠中，这些突起的运动变得极为活跃，活动明显增强。
此外，进一步研究发现，当给糖尿病小鼠注射糖尿病治疗药物利拉鲁肽后，原本过度活跃的小胶质细胞突起运动逐渐平复下来，其活动水平恢复至与健康小鼠相当的程度。值得注意的是，这种改善效果与血糖值的降低并无关联，这表明利拉鲁肽可能具备抑制视网膜免疫细胞（即小胶质细胞）异常活化的作用。若将小胶质细胞的过度活化作为指标，或有望帮助人们早期发现疾病。
橘吉寿副教授表示：“双光子显微镜是一种可以极小侵入性方式观察活体组织的设备。过去，它主要用于观察大脑皮质，但难以观察眼球深处的视网膜细胞与血管。在本研究中，我们与研究生经过反复多次试验，最终成功实现了对视网膜的简便观察。视网膜堪称中枢神经系统的‘窗口’，我们希望这项成果不仅能够应用于视网膜疾病的研究与诊断，还能助力解析中枢神经系统疾病的病理机制。”
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A
论文：Transpupillary in vivo two-photon imaging reveals enhanced surveillance of retinal microglia in diabetic mice”
DOI：10.1073/pnas.2426241122
