Ophthalmology 2024年10月文献

Ophthalmology Volume 131, Issue 10

基于活体显微成像技术的人类角膜免疫细胞季节性变化研究

这篇论文标题为《Intravital Imaging of the Human Cornea Reveals the Differential Effects of Season on Innate and Adaptive Immune Cell Morphodynamics》,作者包括Mengliang Wu、Xinyuan Zhang、Senuri Karunaratne、Ji-Hyun Lee、Edwin R. Lampugnani、Kevin J. Selva、Amy W. Chung、Scott N. Mueller、Holly R. Chinnery和Laura E. Downie,发表在2024年10月的《Ophthalmology》期刊上。

学术背景与研究目的

免疫系统受外部环境和内在因素(如年龄、性别和基因)的影响。研究表明,外部环境因素(如季节变化、病原体暴露等)在免疫异质性中起重要作用,尤其是影响免疫细胞的动态行为。尽管在循环血液中已经观察到了季节对免疫细胞数量和功能的影响,但局部组织的免疫细胞,尤其是活体中单细胞的动态行为,尚未得到充分研究。角膜作为人体外周组织的理想窗口,可以通过功能性活体共聚焦显微镜(fun-IVCM)技术非侵入性地观察免疫细胞的形态与动态行为。基于此,本研究的目的是探讨季节相关的环境因素对人类角膜免疫细胞亚群的形态和动态行为的影响。

研究方法与实验流程

研究采用纵向观察设计,研究对象为16名健康参与者,年龄在18至40岁之间,分别在两个不同季节进行访问:一次在2021年11月至12月(春夏季),一次在2022年4月至6月(秋冬季)。在每次访问中,研究团队收集了包括温度、湿度、空气颗粒物浓度和花粉浓度等环境数据。参与者进行眼表检查,并使用功能性活体共聚焦显微镜(fun-IVCM)获取角膜免疫细胞的图像。研究特别分析了角膜上皮T细胞和树突状细胞(DCs),以及基质巨噬细胞的密度、形态和动态行为。此外,研究还通过多重珠基免疫分析技术测量了泪液中的细胞因子浓度。

研究的主要指标包括角膜免疫细胞亚群的密度、形态和动态参数在不同季节间的差异。通过视频追踪和ImageJ软件进行数据分析,研究者比较了不同季节的细胞密度、形态参数(如细胞面积、周长、圆度等),以及动态参数(如树突探测速度和巨噬细胞的动态行为)。

主要结果

  1. 环境条件对比

    • 春夏季(访问1)期间的气温较高(平均最大气温21.9°C),湿度较低(相对湿度65.5%),空气中10微米颗粒物浓度和草花粉浓度较高。秋冬季(访问2)期间,这些指标显著下降。
  2. 角膜免疫细胞的密度与动态行为

    • 上皮树突状细胞(DCs)的密度在两个季节之间没有显著差异,但在春夏季时,DCs形态更大、更复杂,具有更多的树突,而在秋冬季,树突探测速度更快(春夏季为0.38 mm/min,秋冬季为0.68 mm/min,p < 0.001)。这种差异表明在不同季节,DCs的动态行为发生了变化,可能与环境条件有关。
    • 基质巨噬细胞的形态在季节间也存在差异,春夏季时细胞形态更加圆形,动态活动较少(”跳舞指数”为7.2%/min vs 10.3%/min,p < 0.001)。这表明巨噬细胞的动态活动在秋冬季更为频繁,可能意味着该季节细胞功能更为活跃。
    • T细胞的密度和动态行为在不同季节之间没有显著差异,说明环境因素对适应性免疫细胞的影响较小。
  3. 泪液中细胞因子水平

    • 研究发现,秋冬季时泪液中的IL-2和CXCL10水平较高,表明在这一季节可能存在更强的促炎症状态。其他细胞因子的水平没有显著变化。

研究结论与意义

本研究首次通过功能性活体共聚焦显微镜技术,揭示了环境因素,尤其是季节变化对角膜中固有免疫细胞的形态和动态行为的影响。研究结果表明,树突状细胞和巨噬细胞等固有免疫细胞的形态和行为在春夏季和秋冬季之间存在显著差异,而适应性免疫细胞T细胞不受季节因素的影响。这些发现提示,外周组织的免疫细胞行为可能受季节驱动的环境因素调节,角膜可以作为研究人体免疫系统受外部环境影响的理想窗口。

此外,研究还强调了考虑季节对免疫细胞行为影响的重要性,尤其是在设计和解释纵向临床研究时,忽视这些因素可能导致结果的偏差。角膜作为人体外周组织的研究对象,可以为理解外部环境对免疫系统的影响提供新的视角。这一研究为未来在其他人体组织中的相关研究提供了技术基础,并为进一步探讨免疫系统与环境的相互作用提供了重要依据。

研究亮点与创新点

  • 该研究首次使用功能性活体共聚焦显微镜(fun-IVCM)进行角膜免疫细胞的动态观察,揭示了树突状细胞和巨噬细胞在不同季节的行为差异。
  • 研究结果表明固有免疫细胞更易受到环境因素的影响,而适应性免疫细胞如T细胞则相对稳定。
  • 研究强调了在免疫系统研究中考虑季节因素的重要性,尤其是在纵向研究中。

展望与建议

未来的研究可以进一步探讨不同环境因素(如温度、紫外线暴露、空气污染等)对角膜免疫细胞的具体影响机制,并扩大样本量进行多中心研究,以验证这些发现的普遍性。

下一篇:儿童无晶体术后植入次级人工晶状体后的并发症、屈光误差和视力情况研究