一种基于扫描电子显微镜的方法，用于探索小鼠和人类糖尿病肾脏中肾小球足下间隙的重塑

为什么微小的肾脏空间很重要

糖尿病对肾脏的损害众所周知，但很多损害始于普通显微镜难以观察的微观角落。其中一个称为足细胞下间隙的狭小腔室位于包绕肾脏滤过环的细胞之下，可能是早期问题的预警信号。本研究引入了一种更快捷、更实用的方法，在小鼠和人类组织中描绘这些隐蔽空间，使实验室发现更接近临床诊断和糖尿病肾病的治疗。

更近距离观察肾脏的隐秘滤器

肾脏内的滤器由微小的血管环构成，这些血管环被专门的细胞包裹，帮助将有用的蛋白质留在血液中，同时将代谢废物排入尿液。在这些表面细胞与其下方支持层之间存在一个非常狭窄的隔室——足细胞下间隙，它影响流体通过滤器的方式。早期动物研究表明，这一空间在糖尿病时会扩张，增加滤器负担并促进肾损伤。然而，详细研究该区域长期依赖一种要求高、速度慢、覆盖范围小且难以用于常规患者活检的技术——透射电子显微镜。

将更清晰的显微镜适配到临床样本

作者此前开发了一种扫描电子显微镜（SEM）方案，能够在更大范围内捕捉近电子显微镜级别的细节，但该方法依赖于用固定液灌注血管——而在临床医生对患者进行肾活检时这一步不可能做到。在新工作中，他们重新设计了该方法，使其适用于未灌注组织——即临床实际获得的样本，在这些样本中红细胞和不均匀的电学特性会扭曲影像。通过调整电子束能量并关闭高电流模式，他们减少了导致模糊和条纹的电荷“充电”效应，并在无需额外涂层或复杂制备的情况下，获得了半薄肾切片的稳定高分辨率图像。

新方法在糖尿病小鼠中揭示的内容

借助该优化设置，研究团队比较了健康与糖尿病小鼠，检查了已灌注和未灌注的肾脏。在所有条件下，糖尿病动物均显示出足细胞下间隙明显增大，滤器细胞下方形成更宽的空腔。精确测量证实，即使在未灌注情况下，糖尿病小鼠的足细胞下间隙总体面积更大、每个滤过球内被该空间占据的比例更高、以及单位滤过细胞对应的下间隙面积比健康对照更多。与此同时，糖尿病小鼠的滤过单位增大且每单位面积的关键细胞数量减少，这些都是糖尿病肾病典型的结构性过载与损耗征象。综上，这些观察表明该方法能够在真实的组织条件下可靠地捕捉到与疾病相关的显著变化。

在人类肾活检中看到早期变化

受小鼠结果的鼓舞，研究者将该协议应用于人类肾脏样本：一例来自无肾病者，另一例来自早期糖尿病性肾损伤患者。他们能够以高分辨率成像整个肾小球横切面——这是传统电子显微镜会非常耗时的工作。使用与小鼠相同的测量方法，他们发现糖尿病患者的肾小球中足细胞下间隙占据的面积明显大于对照组。该技术还揭示了损伤的细微特征，例如包裹滤过细胞的断裂征象，同时节省了时间并保存了组织以便可能的后续研究。

这对糖尿病患者意味着什么

对于非专业读者，关键信息是：本研究提供了一种实用的新方法，能够从常规活检制备的组织中观察糖尿病肾损伤的发源地——位于肾小球滤过细胞下方的狭窄且先前难以触及的空间。通过证明足细胞下间隙在糖尿病小鼠和一例人类患者中即便在疾病早期也可被量化为增大，研究支持其作为早期结构学预警信号的作用。改进后的成像方法可加速细致的肾脏评估，帮助研究者跟踪糖尿病随时间如何重塑肾小球滤器，并有望最终帮助临床医师在不可逆性瘢痕形成之前识别和监测肾脏损伤。

引用: Conti, S., Benigni, A., Remuzzi, G. et al. A scanning electron microscopy—based approach to explore subpodocyte space remodeling in diabetic kidneys of mice and humans. Sci Rep 16, 10095 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-40816-9

关键词: 糖尿病性肾脏病, 电子显微镜, 足细胞损伤, 肾活检, 肾小球滤过