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(tái)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(dòng)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(bào)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(bào)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(bào)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(bào)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(chǔ)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(chǔ)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(jià)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(gè)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(shí)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(bào)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(huì)與免疫學(xué)、分子生物學(xué)和攝影技術(shù)、計(jì)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(tái),還會(huì)利用計(jì)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(huì)推動(dòng)整個(gè)生物醫(yī)學(xué)科學(xué)研究。