肺纖維化研究案例：使用偏振光成像膠原蛋白

使用偏振光成像膠原蛋白

本文中所示結(jié)果表明，相比明場(chǎng)，使用偏振光可以更清晰地分辨小鼠肺組織中的膠原蛋白纖維化和非纖維化區(qū)域。為更好地理解促使瘢痕組織形成的肺纖維化，正常情況下會(huì)研究組織中的纖維化區(qū)域。分別使用明場(chǎng)和偏振光對(duì)小鼠肺組織中的膠原蛋白纖維化病變區(qū)域進(jìn)行成像。成像膠原蛋白時(shí)，使用一般的染色法和明場(chǎng)顯微鏡很難區(qū)分纖維化和非纖維化區(qū)域。本文中使用偏振光對(duì)肺組織進(jìn)行成像，兩個(gè)區(qū)域呈現(xiàn)出非常明顯的顏色差異。

簡(jiǎn)介
嚴(yán)重哮喘、缺血性心臟病、肝硬化、終末期腎病和特發(fā)性肺纖維化（IPF）等疾病會(huì)造成纖維化，這些疾病通常都伴隨內(nèi)部器官中的瘢痕組織形成[1]。對(duì)這些組織造成傷害后，例如肺部存在顆粒物或毒素，都會(huì)引發(fā)不恰當(dāng)和不必要的傷口愈合反應(yīng)，并導(dǎo)致器官衰竭乃至死亡。然而，人們對(duì)纖維化背后的機(jī)制卻知之甚少。

很多分泌的或細(xì)胞表面哺乳動(dòng)物蛋白都是糖基化的，并且許多糖基化結(jié)構(gòu)在多糖的末端或尖端有唾液酸作為單糖[1]。一些病毒、細(xì)菌、原生動(dòng)物和所有哺乳動(dòng)物都有可以從糖綴合物中去除唾液酸的唾液酸酶（也稱為神經(jīng)氨酸酶）。

為更好地理解為何纖維化會(huì)促使形成更多瘢痕組織，研究了人類和小鼠肺組織中的纖維化病變，以發(fā)現(xiàn)糖綴合物的廣泛去唾液酸化與唾液酸酶上調(diào)之間的關(guān)系。使用唾液酸酶抑制劑DANA和奧司他韋（達(dá)菲）研究了小鼠博來霉素模型中與肺纖維化相關(guān)的情況[1]。

本研究中使用明場(chǎng)和偏振光顯微鏡對(duì)小鼠肺組織中膠原蛋白的非纖維化和纖維化區(qū)域進(jìn)行了成像，以確定能否更輕松地區(qū)分兩者。

挑戰(zhàn)
在肺組織和肺纖維化膠原蛋白研究中，僅使用染色法和明場(chǎng)顯微鏡很難區(qū)分組織中的纖維化和非纖維化區(qū)域。

方法
使用了涵蓋明場(chǎng)和偏振光應(yīng)用的DM6 B正置顯微鏡進(jìn)行圖像采集。小鼠肺切片標(biāo)本用天狼星紅染色纖維化和非纖維化區(qū)域的膠原蛋白。利用電動(dòng)載物臺(tái)和LAS X Navigator軟件，可以通過鑲嵌成像和圖像拼接對(duì)更大面積的標(biāo)本進(jìn)行成像[2]。獲取了感興趣區(qū)域的許多高分辨率圖像，可以更加輕松地進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。


圖1：使用天狼星紅染色纖維化和非纖維化區(qū)域的膠原蛋白的小鼠肺切片圖片。A）明場(chǎng)和B）偏振光。圖片由美國(guó)德克薩斯農(nóng)工大學(xué)的Tejas R. Karhadkar、Darrell Pilling、Nehemiah Cox和Richard H. Gomer提供。

結(jié)果
獲得的小鼠肺切片圖像見圖1。常規(guī)明場(chǎng)成像（圖1A）中，所有膠原蛋白均呈紅色，無法區(qū)分肺標(biāo)本的纖維化和非纖維化區(qū)域。使用偏振光成像（圖1B），兩個(gè)區(qū)域之間的膠原蛋白存顯著的顏色差異（紅色與黃色），這在明場(chǎng)成像中是無法看到的。


參考資料
1. T.R. Karhadkar, D. Pilling, N. Cox, R.H. Gomer, Sialidase inhibitors attenuate pulmonary fibrosis in a mouse model, Scientific Reports (2017) vol. 7, art. 15069, DOI: 10.1038/s41598-017-15198-8.
J. De Bock,  Mosaic Images: Bringing Together What Belongs Together, Science Lab (2011) Leica Microsystems.

相關(guān)產(chǎn)品：
DM6 B正置顯微鏡

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