类脂褐素荧光可标记脂肪组织巨噬细胞的空间位置
利用尼康双光子显微镜对脂肪组织进行光学代谢成像时，我们发现巨噬细胞的一个独特特征。在1040 nm的激发波长下，巨噬细胞会发出特定的双光子红色自发荧光（图1A-B）。我们在巨噬细胞中表达 GFP 的转基因小鼠上也证实了这一点（图1C-D）。进一步研究发现，红色自发荧光与巨噬细胞溶酶体中的脂褐素色素有关（图1E-H）。这种类脂褐素的红色自发荧光可以对脂肪组织中的巨噬细胞进行非破坏性的空间定位，从而在后续研究中将巨噬细胞的代谢荧光与脂肪细胞的代谢荧光区分开来。
图1. 脂褐素样荧光可用作脂肪组织巨噬细胞的标记荧光。（A-B）脂褐素样红色自发荧光和巨噬细胞标记物F4/80的共定位。（C-D）C57BL/6J-c2J-LysM-eGFP 小鼠附睾脂肪中脂褐素样红色自发荧光与 GFP 的共定位。（E-F）脂褐素样红色自发荧光与溶酶体的共定位。（G-H）脂褐素样红色自发荧光和脂褐素标记物PSAP 的共定位。
图2. 脂肪组织早期糖尿病微环境中脂肪细胞和巨噬细胞的双光子荧光成像。（A）小鼠附睾脂肪中NAD(P)H、FAD 和脂褐素样双光子荧光强度的代表性图像。（B）脂肪细胞氧化还原比率的定量。（C）巨噬细胞氧化还原比率的定量。
糖尿病小鼠的脂肪细胞和巨噬细胞均表现出异常的代谢荧光
与早期糖尿病小鼠相比，糖尿病小鼠脂肪细胞和巨噬细胞中的氧化还原比率都有所下降（图 3A-B）。有趣的是，与对照组小鼠相比，糖尿病小鼠脂肪组织中出现了更多的冠状结构。冠状结构里的巨噬细胞氧化还原比率明显低于非冠状结构的巨噬细胞（图3C），表明冠状结构里的巨噬细胞是氧化还原比率降低的主要原因。
图3. 糖尿病小鼠附睾脂肪组织的双光子荧光代谢成像。（A）脂肪组织中 NAD(P)H、FAD 和脂褐素样荧光强度的代表性图像。(B）巨噬细胞氧化还原比率的量化。(C）冠状结构和非冠状结构（左：HFD组；右：HFHSD组）中巨噬细胞的氧化还原比率量化。综上所述，脂肪细胞代谢荧光的变化可能成为早期糖尿病胰岛素抵抗的指标或风险因素，而巨噬细胞代谢荧光的变化可能指示糖尿病脂肪组织炎症的发生。这项研究为早期糖尿病的诊断提供了一种创新方法，并为预防糖尿病的策略提供了启示。
尼康公司对整个多光子显微系统进行了全方位升级，新发布产品型号为AXR MP。尼康的多光子系统将高清晰度、高速共振扫描与专业光学及灵活的载物台配置相结合，可满足定制化的活体和深部组织成像需求，可以为科学研究提供更大的便利。
参考文献
Label-free
optical metabolic imaging of adipose tissues for prediabetes diagnosis.
doi:
10.7150/thno.82697.