掃描電鏡揭秘-斑馬魚與血栓研究的關(guān)系

血液是身體里"流動的長河"，如果生命的長河被血栓堵塞，能想象后果會有多么嚴重嗎？
 

目前，我國因血栓性疾病導致的死亡人數(shù)已占全球因血栓性疾病導致的死亡人數(shù)的 51% ，遠超過腫瘤、傳染性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等。因不易察覺，血栓被稱為最隱蔽的殺手。

斑馬魚（zebrafish），因其全身布滿多條深藍色條紋似斑馬而得名。斑馬魚怎么會與血栓研究聯(lián)系到一起？

今天，飛納電鏡帶您一探究竟。

斑馬魚

雖然斑馬魚名字很霸氣，事實上，斑馬魚成年后體長也僅在 3-4cm 之間，僅僅算得上微型魚。

斑馬魚之所以是最常見的觀賞魚，不僅因為它長得漂亮，也因為它生命力頑強。

大家可以在很多精品店或者花店的生態(tài)瓶里見到，一個小玻璃瓶，放點五顏六色的沙子和假水草，沒有過濾器，沒有氧氣泵，沒有加熱棒，沒有定期的喂食，甚至也不怎么換水，就能見到這些頑強的小魚兒
一直游動著。

那斑馬魚與血液學研究有什么關(guān)系呢？事實上，斑馬魚在受到“寵物殺手“喜愛的同時，也成為全球生命科學研究的新寵。

因其基因和人類相似度達到 87%，斑馬魚有著“水中小白鼠”之稱。與小白鼠相比，斑馬魚的繁殖力強、發(fā)育迅速、胚胎透明、體外受精、體外發(fā)育等生物學特征，在藥物篩選，損傷修復(fù)，再生組織研究，腫瘤和心血管疾病等領(lǐng)域研究中發(fā)揮了重要作用（雖然科學家們不愿意承認，但或許好養(yǎng)活是科學家選擇它的主要原因）。

近 20 年來，以斑馬魚為實驗材料的研究發(fā)展迅速，研究總量擴展近 20 倍，斑馬魚已成為生命科學研究中僅次于小鼠的第二大脊椎模式動物。

斑馬魚對于科研人員有多重要，我們看下面兩個新聞：

斑馬魚止血系統(tǒng)與人類相似，擁有凝血因子、血小板受體，并對臨床應(yīng)用的抗凝血和抗血栓藥物具有很好的反應(yīng)，適合于血栓形成機制和治療藥物的評價。

因此，斑馬魚被為公認為是研究人類止血和血栓形成的良好模型。在血液學研究中，斑馬魚也被廣泛用于血栓形成研究以及抗血栓藥物篩選。

科普時間
 

上：纖維蛋白包裹紅細胞與血小板形成血栓示意圖；下：血管內(nèi)壁血栓掃描電鏡圖

為了建立研究凝血酶生成與纖維蛋白形成之間的關(guān)系，Schurgers 等人通過飛納臺式掃描電子顯微鏡對斑馬魚和人類凝血塊與其中血纖維蛋白超微網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進行可視化分析與對比。
 

圖 A 與圖 B 分別為不同倍數(shù)下的斑馬魚與人血塊掃描電鏡照片。與人類手指刺血血塊圖像（圖B）相比，斑馬魚血塊圖像（圖A）顯示出其纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)更為密集。由自然選擇可知，水中的斑馬魚如果想要生存下來，需要具有更強的傷口愈合能力，所以其纖維網(wǎng)絡(luò)需要更為密集，以便更好地將紅細胞血小板包覆起來。

為了進一步驗證推測，科研人員在人血樣品中添加促凝組織因子，通過掃描電鏡（SEM）圖像可以看出，人血+組織因子樣品（圖C）纖維蛋白更細，孔徑更加致密，更接近斑馬魚的纖維蛋白形態(tài)。

至此，我們得出第兩個結(jié)論：

一、雖然斑馬魚的凝血模型系統(tǒng)與人類的凝血系統(tǒng)很大程度上可以類比，但掃描電鏡（SEM）成像分辨出的斑馬魚的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)致密性明顯大于人類。

二、凝血酶可以提高纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)致密性，可以更加緊密包裹住紅細胞和血小板，起到增強凝血作用。

嬰兒和兒童的血栓形成率低于成人，這背后的機制又是什么呢？在另一個工作中，Ignjatovic 等人使用飛納臺式掃描電鏡 Phenom Pro 和配套的纖維分析測量系統(tǒng) Phenom FiberMetric 與孔徑分析測量系統(tǒng) Phenom PoroMetric，對嬰幼兒和成人的纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)的微觀結(jié)構(gòu)進行統(tǒng)計表征。

圖 A 成人纖維蛋白網(wǎng)絡(luò) 圖 B 嬰兒（<1歲）纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)

使用纖維分析測量系統(tǒng)對纖維蛋白直徑進行分析
 

纖維分析測量系統(tǒng)與孔徑分析測量系統(tǒng)統(tǒng)計結(jié)果
 

結(jié)論

統(tǒng)計結(jié)果表明，嬰幼兒的纖維蛋白直徑與成人基本無差異。但嬰幼兒纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)孔徑更大，也就意味著血液凝塊在結(jié)構(gòu)上更弱，纖維蛋白網(wǎng)絡(luò)更容易被纖溶酶分解，這可能是血栓不容易在年輕人群中出現(xiàn)的原因之一。

血栓一般分為動脈血栓和靜脈血栓。

動脈血栓的最常見原因，就是動脈粥樣硬化，動脈粥樣硬化加重，斑塊形成，斑塊破裂就會形成血栓。

哪些人容易動脈粥樣硬化呢？

1、高脂血癥者，2、糖尿病者，3、高血壓者，4、吸煙者，5、高齡者，6、絕經(jīng)女性，7、肥胖者、代謝綜合征者，8、缺乏鍛煉者，9、有家族血栓病史者。

預(yù)防動脈粥樣硬化，就是要戒煙限酒、低鹽低脂低糖飲食、多吃蔬菜水果五谷雜糧、運動鍛煉、科學減肥、規(guī)律生活、開開心心、早發(fā)現(xiàn)三高早治療三高，從而遠離血栓疾��！

參考資料
 

1. 哪些熱帶魚養(yǎng)不死？
2. Thrombin Generation in Zebrafish Blood, Schurgers et al., PLOS ONE 11 (2) (2016).
3. 血栓是怎么形成的？恒健康體
4. Differences in the mechanism of blood clot formation and nanostructure in infants and children compared with adults, 5. Ignjatovic V et al., Thrombosis Research 136 (2015) 1303–1309
6. 我們的身體可以自動清除血栓, 為什么還有那么多人血管堵塞? 心血管王醫(yī)生