生物醫(yī)學(xué)電子顯微鏡應(yīng)用

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1電子顯微鏡技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用特點(diǎn)

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,電子顯微鏡放大倍數(shù)已從第一臺電鏡的十幾倍提高到現(xiàn)在的百萬倍,因此在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域利用高性能的電子顯微鏡觀察細(xì)胞中各種細(xì)胞器正常的和病理的超微結(jié)構(gòu),諸如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、高爾基體、溶酶體、細(xì)胞骨架系統(tǒng)等,對探明病因和治療疾病有很大幫助。通過研究細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的關(guān)系,也可以研究細(xì)胞的通訊與運(yùn)輸、分裂與分化、增殖與調(diào)控等生命活動的規(guī)律,電子顯微鏡也可結(jié)合各種制樣技術(shù)觀察病毒、細(xì)菌、支原體、生物大分子等的超微結(jié)構(gòu),是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)研究不可替代的工具。

2電子顯微鏡技術(shù)在腫瘤診斷中的應(yīng)用

電子顯微鏡技術(shù)的應(yīng)用是建立在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)之上的,光學(xué)顯微鏡的分辨率為0.2μm,透射電子顯微鏡的分辨率為0.2nm,也就是說透射電子顯微鏡在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上放大了1000倍。因此,透射電子顯微鏡突破了光學(xué)顯微鏡分辨率低的限制,成為了診斷疑難腫瘤的一種新的工具。有研究報道,無色素性腫瘤、嗜酸細(xì)胞瘤、肌原性腫瘤、軟組織腺泡狀肉瘤及神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤這些在光鏡很難明確診斷的腫瘤,利用電鏡可以明確診斷[3-5]。電鏡主要是通過對超微結(jié)構(gòu)的精細(xì)觀察,尋找組織細(xì)胞的分化標(biāo)記,確診和鑒別相應(yīng)的腫瘤類型。細(xì)胞凋亡與腫瘤有著密切的關(guān)系,電鏡對細(xì)胞凋亡的研究起著重要的作用,因此利用電鏡觀察細(xì)胞的超微結(jié)構(gòu)病理變化和細(xì)胞凋亡情況,將為腫瘤的診斷和治療提供科學(xué)依據(jù)。

3電子顯微鏡技術(shù)在腫瘤鑒別診斷中的應(yīng)用

透射電子顯微鏡觀察的是組織細(xì)胞、生物大分子、病毒、細(xì)菌等結(jié)構(gòu),能夠觀察到不同病的病理結(jié)構(gòu),也可以鑒別一些腫瘤疾病,有研究報道電子顯微鏡技術(shù)通過超微結(jié)構(gòu)觀察可以區(qū)分癌、黑色素瘤和肉瘤以及腺癌和間皮瘤;可區(qū)別胸腺瘤、胸腺類癌、惡性淋巴瘤和生殖細(xì)胞瘤;可區(qū)別神經(jīng)母細(xì)胞瘤、胚胎性橫紋肌瘤、Ewing氏肉瘤、惡性淋巴瘤和小細(xì)胞癌;可區(qū)別纖維肉瘤、惡性纖維組織細(xì)胞瘤、平滑肌肉瘤和惡性神經(jīng)鞘瘤以及區(qū)別梭形細(xì)胞癌和癌肉瘤(楊光華,1992)[6-10]。

4電鏡在腎活檢病理診斷中應(yīng)用

腎穿活檢對了解疾病發(fā)生、發(fā)展及選擇治療方法是十分重要的,可以提高診斷的準(zhǔn)確性。目前采用的方法有免疫組化和電子顯微鏡檢查,電子顯微鏡檢查可以彌補(bǔ)光學(xué)顯微鏡分辨率不高的缺陷,可觀察到光鏡所看不到的成分的超微結(jié)構(gòu)病理變化,特別是上皮細(xì)胞、系膜、肌膜細(xì)胞和間質(zhì)的改變,確定有無電子致密物沉著及其沉著部位。Siegel等曾報道,經(jīng)對213例腎病活檢資料分析,發(fā)現(xiàn)有11%的病例需要用電鏡作出正確診斷,有36%病例腎的超微結(jié)構(gòu)改變對光鏡診斷提供確診或亞分類,如遺傳性腎炎,此病腎小球的組織學(xué)特征無特殊改變,唯電鏡檢查才能作出準(zhǔn)確診斷[11]。

5電鏡在代謝性疾病診斷中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,電鏡的應(yīng)用越來越廣泛,已有研究報道,電鏡在肝臟代謝性疾病、軟組織系統(tǒng)疾病診斷中的作用值得肯定。Mierau等(1997)認(rèn)為電鏡對影響兒童神經(jīng)系統(tǒng)代謝儲積性疾病的診斷起著決定作用,而且對此類疾病診斷特別是對那些需要明確界定的溶酶體儲積病的診斷起著不可替代的作用。在肝臟代謝性疾病診斷中,如wilson病是一種先天的代謝性疾病,線粒體在早期的病理變化對病理診斷是非常有價值的。在軟組織系統(tǒng)疾病診斷中,Kyriacou等認(rèn)為電鏡對3種主要類型肌病的診斷很有用:①空泡性肌病;②代謝性肌病;③先天性肌病。這些疾病中大約15%～20%的肌肉活檢需要進(jìn)一步應(yīng)用電鏡檢查資料作為最終診斷的前提[12-13]。

6電子顯微鏡技術(shù)在病毒領(lǐng)域中的應(yīng)用

揭示病毒的結(jié)構(gòu)或新病毒的發(fā)現(xiàn)與鑒別都是電鏡的經(jīng)典應(yīng)用,因?yàn)椴《臼亲钚〉纳螒B(tài),只有應(yīng)用電鏡才可以對它進(jìn)行直接觀察,在整個生物醫(yī)學(xué)界,利用電鏡研究受益最多的是病毒學(xué)領(lǐng)域。目前,電鏡技術(shù)不僅成為病毒快速診斷的常規(guī)技術(shù)手段,而且在腫瘤病毒基因及各種免疫病、腹瀉病等重要研究領(lǐng)域中也起著不可替代的作用。一般組織內(nèi)的病毒,可以利用超薄切片技術(shù)進(jìn)行,通過取材、固定、脫水、浸透、包埋、聚合、修塊、超薄切片及染色后用透射電鏡觀察病毒大小、形態(tài)、排列及其復(fù)制組裝、成熟的過程及病毒包涵體的形態(tài)特征。通過形態(tài)特征再結(jié)合病毒的核酸和蛋白分子生物學(xué)特性,可以對致病病毒進(jìn)行鑒定和分類。鑒別診斷病毒的另外一種方法就是負(fù)染技術(shù)。電鏡負(fù)染技術(shù)是一種快速簡便的操作程序,是病毒性致病因子電鏡診斷常用的方法,在新病毒的發(fā)現(xiàn)中作出了重要貢獻(xiàn)。一般是將病毒分離提純出來,分離提純主要是將病毒從細(xì)胞中裂解出來,然后進(jìn)行離心沉淀30min除去細(xì)胞碎片,取上清液制片,然后進(jìn)行染色。如果病毒含量太少,則需制成懸浮液制片。制片后用磷鎢酸染液染色約1min左右后晾干,然后上電鏡觀察病毒的形態(tài)、結(jié)構(gòu)等特征以鑒別診斷病毒屬性。負(fù)染色的特點(diǎn)是反差強(qiáng),分辨力高,操作簡便,節(jié)省時間,可以看到病毒的亞單位結(jié)構(gòu)。免疫電鏡技術(shù)能使抗原和抗體在超微結(jié)構(gòu)水平上得到精細(xì)檢測和定位,陳德蕙等報道免疫電鏡技術(shù)的應(yīng)用更提高了病毒快速診斷的敏感性和特異性。常國權(quán)等應(yīng)用固相免疫電鏡技術(shù)成功地對雞貧血病病毒(CAV)進(jìn)行了檢測;焦仁杰用生物素標(biāo)記腺病毒的基因探針與整裝抽提的細(xì)胞進(jìn)行電鏡原位雜交技術(shù),成功地證明了腺病毒DNA與核骨架的緊密結(jié)合關(guān)系和膠體金顆粒族狀與串珠狀結(jié)合在核骨架上;程安春等采用膠體金標(biāo)記羊抗兔的免疫電鏡技術(shù)檢測了鴨肝炎病毒(DVHV)QL7。目前,國外研究人員已利用該項(xiàng)技術(shù)成功地檢測出了豬傳染性胃腸炎冠狀病毒(TGEV)、犬細(xì)小病毒(CPV)、SV40病毒、輪狀病毒、Sabin毒株及西方型馬腦炎病毒(WEEV)。因此,病毒性疾病的診斷離不開電鏡,電子顯微技術(shù)是確定各種病毒形態(tài)結(jié)構(gòu)最有用的工具。

7結(jié)束語

隨著顯微醫(yī)學(xué)的發(fā)展,電鏡技術(shù)將會與免疫學(xué)、分子生物學(xué)和攝影技術(shù)、計算機(jī)等技術(shù)相結(jié)合,更好的為醫(yī)學(xué)研究提供平臺,還會利用計算機(jī)建立三維立體圖象,確切定位細(xì)胞位置及狀態(tài),總之,電鏡技術(shù)與其他實(shí)驗(yàn)技術(shù)的結(jié)合最終會推動整個生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究。