活细胞成像在中枢神经系统（CNS）疾病和紊乱研...（一）
活细胞成像在中枢神经系统（CNS）疾病和紊乱研究中的应用
研究人类中枢神经系统（CNS）疾病和紊乱的原因以寻求有效的治疗方式需要体外和体内疾病模型，这些模型真实的再现了各自的神经病理生理情况，同时也通过必要的细胞机制支持神经元以提供翻译结果的治疗方式作出反应1-3。
此外，我们需要研究最早的神经病理生理变化，因为这些变化为早期诊断和干预提供了绝佳机会。神经突触的结构和功能变化通常是许多神经退行性疾病和中枢神经系统疾病中最早的病理变化。
为了检测早期的突触功能障碍，科学家们利用活细胞成像技术来提供单细胞影像，并实时分析实验条件的变化情况下细胞形态变化。本通讯讨论了活体细胞成像在中枢神经系统疾病和疾病的体外和体内研究中的应用。
设计与生物学相关的体外和体内活细胞成像实验需要健康、成熟的神经元，神经元需要具有适当的突触结构和功能（即形态和电活性）（下图）。主要成像目标是突触前和突触后结构和相关蛋白（例如，突触囊泡蛋白、神经递质受体、离子通道、支架蛋白或细胞骨架蛋白[F-actin、微管]），因为它们是最早发生病理变化的基质4（下图）。
评估突触结构或功能变化的方法包括测量突触密度、轴突长度、脊椎密度、节点（轴突在细胞体上的位置）、树突分支或电活动4。
体外培养的哺乳动物神经元的活细胞成像，包括人类诱导多能干细胞（hipsc）来源的神经元，由于它与人类神经元之间具有更大的生物学相关性8，能够揭示与人类神经退行性疾病（如阿尔茨海默病（AD）和帕金森病）相关的独特的机理和功能发现。载脂蛋白E（apoe-E）是一种与AD发病密切相关的蛋白，但apoe-E及其代谢产物在神经元生理学中的作用尚未得到重视。
近期研究发现，分化的SH-SY5Y神经母细胞瘤经25kDa片段或全长apoe-E长期治疗后显示出神经增生（通过活细胞成像评估轴突长度和细胞融合的阳性变化）9，初步药物筛选研究也受益于这种方法。在AD中，两种最常见的药物靶点是淀粉样β蛋白（aβ）和tau蛋白，因为这两种蛋白都对突触有早期病理作用5-7。
近年来，有学者对HIPSC来源的神经元进行了活体细胞成像，筛选出几种抗病理性Aβ的候选抗体，通过在不同梯度抗体孵育时间和浓度范围内量化轴突长度和树突分支点的变化来评估阳性免疫治疗结果10。
人诱导神经元（INS）分化过程0-21天的活细胞成像
在另一项Aβ研究中，Hong等人11对活体HIPSC衍生神经元进行了成像，用从死后人类大脑提取物中分离出的Aβ低聚物对这些神经元进行处理，通过定量分析轴突长度和突触可塑性的变化，并结合长期电位记录来评估低聚物的病理生理特性。-
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