使用偏振光成像胶原蛋白

本文中所示结果表明，相比明场，使用偏振光可以更清晰地分辨小鼠肺组织中的胶原蛋白纤维化和非纤维化区域。为更好地理解促使瘢痕组织形成的肺纤维化，正常情况下会研究组织中的纤维化区域。分别使用明场和偏振光对小鼠肺组织中的胶原蛋白纤维化病变区域进行成像。成像胶原蛋白时，使用一般的染色法和明场显微镜很难区分纤维化和非纤维化区域。本文中使用偏振光对肺组织进行成像，两个区域呈现出非常明显的颜色差异。
简介
严重哮喘、缺血性心脏病、肝硬化、终末期肾病和特发性肺纤维化（IPF）等疾病会造成纤维化，这些疾病通常都伴随内部器官中的瘢痕组织形成[1]。对这些组织造成伤害后，例如肺部存在颗粒物或毒素，都会引发不恰当和不必要的伤口愈合反应，并导致器官衰竭乃至死亡。然而，人们对纤维化背后的机制却知之甚少。
很多分泌的或细胞表面哺乳动物蛋白都是糖基化的，并且许多糖基化结构在多糖的末端有唾液酸作为单糖[1]。一些病毒、细菌、原生动物和所有哺乳动物都有可以从糖缀合物中去除唾液酸的唾液酸酶（也称为神经氨酸酶）。
为更好地理解为何纤维化会促使形成更多瘢痕组织，研究了人类和小鼠肺组织中的纤维化病变，以发现糖缀合物的广泛去唾液酸化与唾液酸酶上调之间的关系。使用唾液酸酶抑制剂DANA和奥司他韦（达菲）研究了小鼠博来霉素模型中与肺纤维化相关的情况[1]。
本研究中使用明场和偏振光显微镜对小鼠肺组织中胶原蛋白的非纤维化和纤维化区域进行了成像，以确定能否更轻松地区分两者。
挑战
在肺组织和肺纤维化胶原蛋白研究中，仅使用染色法和明场显微镜很难区分组织中的纤维化和非纤维化区域。
方法
使用了涵盖明场和偏振光应用的DM6 B正置显微镜进行图像采集。小鼠肺切片标本用天狼星红染色纤维化和非纤维化区域的胶原蛋白。利用电动载物台和LAS X Navigator软件，可以通过镶嵌成像和图像拼接对更大面积的标本进行成像[2]。获取了感兴趣区域的许多高分辨率图像，可以更加轻松地进行统计分析。

图1：使用天狼星红染色纤维化和非纤维化区域的胶原蛋白的小鼠肺切片图片。A）明场和B）偏振光。图片由美国德克萨斯农工大学的Tejas R. Karhadkar、Darrell Pilling、Nehemiah Cox和Richard H. Gomer提供。
结果
获得的小鼠肺切片图像见图1。常规明场成像（图1A）中，所有胶原蛋白均呈红色，无法区分肺标本的纤维化和非纤维化区域。使用偏振光成像（图1B），两个区域之间的胶原蛋白存显著的颜色差异（红色与黄色），这在明场成像中是无法看到的。
参考资料
1. T.R. Karhadkar, D. Pilling, N. Cox, R.H. Gomer, Sialidase inhibitors attenuate pulmonary fibrosis in a mouse model, Scientific Reports (2017) vol. 7, art. 15069, DOI: 10.1038/s41598-017-15198-8.
J. De Bock,  Mosaic Images: Bringing Together What Belongs Together, Science Lab (2011) Leica Microsystems.
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