神经影像学：从细胞内部生活

一种新型的成像技术可实时实时介绍氧化还原信号传导和活性氧在活神经元中的作用。TechnischeUniversitätmünchen和Ludwig-Maximilians-Universitätmünchen的科学家开发了一种新的光学显微镜技术，以揭示“氧化应激”在健康以及受伤的神经系统中的作用。该工作在最新一期的自然医学。

活性氧是重要的细胞内信号分子，但是它们的作用方式很复杂：在低浓度下，它们调节细胞功能和行为的关键方面，而在高浓度下，它们会导致“氧化应激”，从而损害细胞器，膜和DNA。为了分析单个细胞和细胞器中的氧化还原信号如何实时展开，LMU教授Martin Kerschensteiner和Tum教授Thomas Misgeld的团队共同开发了创新的光学显微镜技术，这是Munich for System Neurology（Synergy for Systenergy）的研究者（Synerguster（Synergy））。

“我们的新光学方法使我们能够可视化重要的蜂窝细胞器的氧化还原状态，线粒体， 在即时的在活组织中。。

新方法使他们能够以高空间和时间分辨率记录单个线粒体的氧化态。Kerschensteiner解释了该技术发展背后的动机：“氧化还原信号具有重要的生理功能，但也可能造成损害，例如，在免疫细胞周围高浓度时存在损害。”

第一个惊喜

Kerschensteiner和Misgeld将绿色荧光蛋白（GFP）的氧化还原敏感变体作为可视化工具。“通过将它们与其他生物传感器和重要染料结合在一起，我们能够建立一种方法，使我们能够同时监测氧化还原信号与线粒体钙电流，以及电势和质子（pH）梯度的变化，跨线粒体（pH）梯度膜。

研究人员将该技术应用于两个实验模型，并获得了一些意外的见解。一方面，他们第一次能够在哺乳动物神经系统中首次研究氧化还原信号诱导的神经损伤（在这种情况下为脊髓损伤）。观察结果表明，轴突的脱离会导致线粒体的氧化波，该氧化始于损伤部位，并沿着纤维传播。此外，轴突切除部位的钙涌入对于随后对线粒体的功能损害至关重要。

这项新研究最令人惊讶的结果也许是该研究的第一作者，研究生迈克尔·布雷克沃尔德（Michael Breckwoldt）能够成像，也是第一次，线粒体的自发收缩伴随着细胞器的氧化还原状态的快速变化。正如Misgeld所解释的那样：“这似乎是一种故障安全系统，该系统因压力而被激活并暂时减弱线粒体活动。在病理条件下，收缩延长了，可能会变得不可逆，这最终可能导致对无法弥补的损害神经过程。”