生物醫(yī)學電子顯微鏡應用
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1電子顯微鏡技術在醫(yī)學領域應用特點
隨著科學技術的發(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)學領域利用高性能的電子顯微鏡觀察細胞中各種細胞器正常的和病理的超微結構,諸如內(nèi)質網(wǎng)、線粒體、高爾基體、溶酶體、細胞骨架系統(tǒng)等,對探明病因和治療疾病有很大幫助。通過研究細胞結構和功能的關系,也可以研究細胞的通訊與運輸、分裂與分化、增殖與調控等生命活動的規(guī)律,電子顯微鏡也可結合各種制樣技術觀察病毒、細菌、支原體、生物大分子等的超微結構,是現(xiàn)代生物醫(yī)學研究不可替代的工具。
2電子顯微鏡技術在腫瘤診斷中的應用
電子顯微鏡技術的應用是建立在光學顯微鏡的基礎之上的,光學顯微鏡的分辨率為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顯微鏡的基礎上放大了1000倍。因此,透射電子顯微鏡突破了光學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構的精細觀察,尋找組織細胞的分化標記,確診和鑒別相應的腫瘤類型。細胞凋亡與腫瘤有著密切的關系,電鏡對細胞凋亡的研究起著重要的作用,因此利用電鏡觀察細胞的超微結構病理變化和細胞凋亡情況,將為腫瘤的診斷和治療提供科學依據(jù)。
3電子顯微鏡技術在腫瘤鑒別診斷中的應用
透射電子顯微鏡觀察的是組織細胞、生物大分子、病毒、細菌等結構,能夠觀察到不同病的病理結構,也可以鑒別一些腫瘤疾病,有研究報道電子顯微鏡技術通過超微結構觀察可以區(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胞瘤;可區(qū)別神經(jīng)母細胞瘤、胚胎性橫紋肌瘤、Ewing氏肉瘤、惡性淋巴瘤和小細胞癌;可區(qū)別纖維肉瘤、惡性纖維組織細胞瘤、平滑肌肉瘤和惡性神經(jīng)鞘瘤以及區(qū)別梭形細胞癌和癌肉瘤(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光學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構病理變化,特別是上皮細胞、系膜、肌膜細胞和間質的改變,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%病例腎的超微結構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特征無特殊改變,唯電鏡檢查才能作出準確診斷[11]。
5電鏡在代謝性疾病診斷中的應用
隨著科學技術的進步,電鏡的應用越來越廣泛,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%的肌肉活檢需要進一步應用電鏡檢查資料作為最終診斷的前提[12-13]。
6電子顯微鏡技術在病毒領域中的應用
揭示病毒的結構或新病毒的發(fā)現(xiàn)與鑒別都是電鏡的經(jīng)典應用,因為病毒是最小的生命形態(tài),只有應用電鏡才可以對它進行直接觀察,在整個生物醫(yī)學界,利用電鏡研究受益最多的是病毒學領域。目前,電鏡技術不僅成為病毒快速診斷的常規(guī)技術手段,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進行,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)特征再結合病毒的核酸和蛋白分子生物學特性,可以對致病病毒進行鑒定和分類。鑒別診斷病毒的另外一種方法就是負染技術。電鏡負染技術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。一般是將病毒分離提純出來,分離提純主要是將病毒從細胞中裂解出來,然后進行離心沉淀30min除去細胞碎片,取上清液制片,然后進行染色。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)、結構等特征以鑒別診斷病毒屬性。負染色的特點是反差強,分辨力高,操作簡便,節(jié)省時間,可以看到病毒的亞單位結構。免疫電鏡技術能使抗原和抗體在超微結構水平上得到精細檢測和定位,陳德蕙等報道免疫電鏡技術的應用更提高了病毒快速診斷的敏感性和特異性。常國權等應用固相免疫電鏡技術成功地對雞貧血病病毒(CAV)進行了檢測;焦仁杰用生物素標記腺病毒的基因探針與整裝抽提的細胞進行電鏡原位雜交技術,成功地證明了腺病毒DNA與核骨架的緊密結合關系和膠體金顆粒族狀與串珠狀結合在核骨架上;程安春等采用膠體金標記羊抗兔的免疫電鏡技術檢測了鴨肝炎病毒(DVHV)QL7。目前,國外研究人員已利用該項技術成功地檢測出了豬傳染性胃腸炎冠狀病毒(TGEV)、犬細小病毒(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,電子顯微技術是確定各種病毒形態(tài)結構最有用的工具。
7結束語
隨著顯微醫(yī)學的發(fā)展,電鏡技術將會與免疫學、分子生物學和攝影技術、計算機等技術相結合,更好的為醫(yī)學研究提供平臺,還會利用計算機建立三維立體圖象,確切定位細胞位置及狀態(tài),總之,電鏡技術與其他實驗技術的結合最終會推動整個生物醫(yī)學科學研究。
