三维电子显微镜揭示糖尿病视网膜神经血管单元新超微结构改变

　　本刊推荐：为揭示糖尿病视网膜病变（DRD）早期超微结构改变，研究人员采用连续块面扫描电镜（SBF-SEM）技术对糖尿病模型鼠及人视网膜神经血管单元（NVU）进行三维重构，首次发现周细胞-内皮细胞栓钉连接（peg-and-socket）部分脱落、细胞-基底膜（BM）局部分离及内皮细胞管状结构增生等特征性改变，这些突破性发现为DRD的早期干预提供了新靶点。

　　

糖尿病视网膜病变（Diabetic Retinopathy）长期以来被视为典型的微血管疾病，但近年研究发现其同样涉及显著的神经退行性变，因而被重新定义为视网膜神经血管单元（Neurovascular Unit, NVU）的综合性病变。NVU包含内皮细胞、周细胞、胶质细胞及神经元等多种细胞成分，它们通过精细的结构与功能耦合维持视网膜内环境稳定。传统透射电镜（Transmission Electron Microscopy, TEM）虽能提供高分辨率的二维图像，却难以展现细胞间复杂的三维空间关系，可能遗漏关键病理改变。为此，英国纽卡斯尔大学和贝尔法斯特女王大学的研究团队采用连续块面扫描电镜（Serial Block-face Scanning Electron Microscopy, SBF-SEM）这一前沿三维成像技术，对糖尿病状态下视网膜NVU的超微结构进行了系统性研究，相关成果发表于《Diabetologia》。

研究团队主要运用SBF-SEM技术对链脲佐菌素（Streptozocin, STZ）诱导的糖尿病小鼠模型及临床糖尿病患者的视网膜样本进行三维成像与重构，并通过自定义MATLAB脚本进行基底膜厚度量化分析，重点聚焦于浅层血管丛的毛细血管区域。

研究结果方面，首先在"栓钉连接结构"（Peg-and-socket formations）部分发现：糖尿病视网膜中周细胞与内皮细胞间的栓钉连接出现部分分离，连接频率显著降低，这可能影响ANG-1-TIE2信号通路的正常功能，进而破坏血管稳定性。其次在"细胞-基底膜相互作用"（Cell-BM interactions）部分观察到：糖尿病样本中内皮细胞、周细胞及胶质细胞与血管基底膜间出现局部脱附现象，尤其以周细胞和内皮细胞最为明显，这种脱附可能导致细胞凋亡和神经血管耦合失调。在"内皮细胞管状结构"（Endothelial tubules）部分，三维重建显示糖尿病视网膜内皮细胞中管状结构数量显著增加，但未发现贯穿内皮细胞的完整通道，其具体功能意义有待进一步研究。值得注意的是，在"血管基底膜厚度"（Vascular BM thickness）分析中，糖尿病与对照组在平均或最大基底膜厚度上均无显著差异，提示传统认为的基底膜增厚可能并非最早期的超微结构改变。

结论与讨论部分强调，本研究通过SBF-SEM技术首次揭示了糖尿病视网膜NVU的三维超微结构改变，包括栓钉连接破坏、细胞-基底膜分离及内皮管状结构增生等新特征，这些改变均独立于基底膜增厚而发生，可能代表DRD的早期病理事件。这些发现为理解DRD发病机制提供了新的结构生物学基础，对开发早期诊断标志物和靶向治疗策略具有重要指导意义。研究局限在于仅分析了浅层血管丛且样本来源均为男性，未来需进一步验证不同血管层次和性别的差异。