Echo Revolve顯微鏡在結(jié)核病的治療途徑與藥物學(xué)研究中的應(yīng)用

前言

結(jié)核病（TB）仍然是單一傳染源的首要死亡原因。2017年，估計(jì)出現(xiàn)了超過55萬例耐多藥/利福平結(jié)核�。∕DR/RR-TB）新病例，強(qiáng)調(diào)需要新的治療策略。利奈唑胺（LZD）是一種治療耐藥革蘭氏陽性感染的有效抗生素，也是結(jié)核病的有效治療方法。然而，長(zhǎng)期使用LZD可導(dǎo)致LZD相關(guān)的宿主毒性，最常見的是骨髓抑制。LZD毒性可能由IL-1介導(dǎo)，IL-1是結(jié)核分枝桿菌感染期間早期免疫的重要炎癥途徑。然而，IL-1可導(dǎo)致結(jié)核病進(jìn)展后期的病理學(xué)和疾病嚴(yán)重性。

由于IL-1可能有助于LZD毒性，并確實(shí)影響結(jié)核病病理學(xué)，因此本實(shí)驗(yàn)將這一途徑作為潛在的宿主導(dǎo)向治療（HDT）的靶點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)假設(shè)LZD的療效可以通過調(diào)節(jié)IL-1途徑來增強(qiáng)，以減少骨髓毒性和結(jié)核相關(guān)炎癥。

本文使用兩種結(jié)核病動(dòng)物模型進(jìn)行研究，一種是結(jié)核病易感小鼠模型和臨床相關(guān)獼猴。在本研究中應(yīng)用Echo Revolve正倒置一體熒光顯微鏡首先對(duì)小鼠肺組織的病變情況進(jìn)行觀察，以及肺組織病變面積的測(cè)量及可視化呈現(xiàn)；其次觀察獼猴胸骨骨髓組織切片，比較細(xì)胞數(shù)量和差異性變化。熒光顯微鏡觀察鼠抗CD3e、鼠抗Ly-6G抗體在肺組織中的特異性表達(dá)情況。

通過蘇木精-伊紅（HE）染色對(duì)WT或Nos2-/-小鼠的單個(gè)肺葉進(jìn)行組織病理學(xué)分析。αIL-1R1治療降低了肺臟的平均細(xì)菌負(fù)荷（圖1）。αIL-1R1治療沒有加重任何一種小鼠株的疾病。

▲ 圖1 蘇木精-伊紅（HE）染色對(duì)WT或Nos2-/-小鼠單個(gè)肺葉的組織病理學(xué)分析結(jié)果
 

作者使用鼠抗CD3e、鼠抗Ly-6G抗體孵育，在Echo Revolve 4熒光顯微鏡DAPI FITC和RFP3個(gè)通道下分別觀察繼發(fā)性熒光和自發(fā)性熒光，將3個(gè)通道的圖像疊加，可觀察到圖像中的紫色為抗體在肺組織中特異性表達(dá)，見圖2。

由于對(duì)Mtb感染和LZD治療產(chǎn)生的IL-1β在很大程度上取決于NLRP3炎癥體，本文還研究了一種方案，其中在感染后56天和77天之間施用LZD和小分子NLRP3抑制劑（MCC950）。如αIL-1R1所觀察到的，與LZD單獨(dú)相比，添加MCC950減少了肺中的PMN數(shù)量，并且沒有顯著改變細(xì)菌殺滅（圖2）。

▲ 圖2 不同治療組的肺部組織免疫熒光圖像
 

用DAPI染色的細(xì)胞核（藍(lán)色）、用鼠抗CD3ε染色的T細(xì)胞（綠色）和用鼠抗Ly-6G染色的中性粒細(xì)胞（紅色）

為了證實(shí)我們的觀察結(jié)果，病理學(xué)家評(píng)估了獼猴骨髓組織切片。結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同治療組，如TB組、LZD組和LZD+IL-1Rn組在細(xì)胞數(shù)量（髓系：紅系比率）或異常方面沒有明顯差異（圖3）。

▲圖3 獼猴尸檢時(shí)獲得的胸骨骨髓的代表性HE圖像。圖片中的左側(cè)圖像為20X拍攝結(jié)果，右側(cè)圖像為40X拍攝結(jié)果

研究亮點(diǎn)：

▶  本文使用Echo Revolve正倒置一體熒光顯微鏡眀場(chǎng)清晰觀察到小鼠肺組織的病灶情況，還清晰觀察到獼猴胸骨骨髓細(xì)胞分布狀況以及進(jìn)行不同治療組間細(xì)胞數(shù)量比較；眀場(chǎng)可一鍵快速切換到熒光成像，熒光觀察對(duì)不同治療組的肺部組織中的抗體特異性表達(dá)進(jìn)行清晰觀察。

▶  闡明了小鼠和獼猴之間骨髓抑制的差異突出了在人類實(shí)驗(yàn)之前評(píng)估多個(gè)模型中HDT的重要性；在兩種模型中，IL-1Rn給藥對(duì)宿主的影響，以及對(duì)Mtb和LZD功效的反應(yīng)，可以通過顯微鏡觀察兩種模型細(xì)胞中的病灶變化，細(xì)胞數(shù)量以及差異性變化來鑒定IL-1與LZD聯(lián)合抑制是否對(duì)結(jié)核病治療有效。本文研究數(shù)據(jù)為IL-1Rn作為結(jié)核病的潛在治療提供了臨床前數(shù)據(jù)。

原文：doi: 10.3389/fimmu.2020.00891

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