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無需負染直接觀察!科學(xué)家用臺式透射電子顯微鏡揭示周圍神經(jīng)丶病變真相!

來源:QUANTUM量子科學(xué)儀器貿(mào)易(北京)有限公司   2024年03月11日 14:38  
臺式小型化設(shè)計
25 KV低電壓設(shè)計
無需任何負染
真實展現(xiàn)生物樣品形貌
TEM、SEM、STEM三種模式自由切換
......
 
圖1. 低電壓臺式透射電子顯微鏡LVEM25
 
       周圍神經(jīng)丶?。≒N)是指周圍運動、感覺和自主神經(jīng)的功能障礙和結(jié)構(gòu)改變所致的一組疾病,嚴重干擾著患者的日?;顒雍蜕钯|(zhì)量。采用PN動物模型來研究PN的發(fā)病機制與治療方法是一種較好的科研手段,而周圍神經(jīng)丶病一直缺乏能夠充分表征長度相關(guān)性神經(jīng)損傷的動物模型。
 
       有鑒于此,近日意大利米蘭神經(jīng)科學(xué)中心的Guido Cavaletti與Paola Alberti團隊使用神經(jīng)傳導(dǎo)研究與電子顯微鏡觀察相結(jié)合的模式研究了軸突周圍神經(jīng)丶病變動物模型中大鼠腹尾神經(jīng)的形態(tài)功能特征,文章以Morpho-Functional Characterization of the Rat Ventral Caudal Nerve in a Model of Axonal Peripheral Neuropathy為題發(fā)表在MDPI期刊中。
 
       LVEM25低電壓臺式透射電子顯微鏡觀察離體尾神經(jīng)的成像結(jié)果顯示,在PN動物神經(jīng)的最近端部分(下圖A),大多數(shù)神經(jīng)纖維仍顯示正常外觀,而在神經(jīng)中部(下圖B),變性軸突清晰可見。在神經(jīng)的最遠端部分(下圖C),PN動物表現(xiàn)出嚴重的軸突損失,以及軸突病變的一些殘留跡象,這與我們之前基于長期 PTX化療的PN模型的研究結(jié)果一致,我們觀察到細胞從神經(jīng)內(nèi)膜血管遷移到神經(jīng)內(nèi)膜,這些細胞很可能成為浸潤性巨噬細胞 (下圖D)。
 
圖2. 在周圍神經(jīng)丶病變 (PN) 組中觀察到的神經(jīng)長度依賴性損傷的代表性圖像。
 (A):尾巴根部的圖像。 (B):尾巴中部的圖像。 (C):尾尖處的圖像。
 (D):單核細胞離開血管區(qū)室,成為遠端部分之一的組織巨噬細胞。
 
       該研究中,研究人員使用透射電子顯微鏡對大鼠腹尾神經(jīng)軸突進行形態(tài)學(xué)觀察來評估神經(jīng)損傷程度。在傳統(tǒng)神經(jīng)生物樣品研究中,透射電子顯微鏡需要對切片進行負染,負染過程本身可能對生物樣品造成損傷;且對不同的神經(jīng)生物樣品,染料的種類、濃度、負染時間均需要進行預(yù)實驗來進行探索,造成了整個實驗流程的復(fù)雜化。在本研究中,研究者使用的LVEM25低電壓臺式透射電子顯微鏡無需負染,可直接對神經(jīng)樣品進行觀察,更加真實地展現(xiàn)了神經(jīng)樣品的形貌特征。 LVEM25低電壓臺式透射電子顯微鏡采用25kV低加速電壓設(shè)計,對生物樣品不會造成任何損傷,無需負染,也無需復(fù)雜的冷卻、真空系統(tǒng),且小型臺式設(shè)計可以放置在任意實驗室內(nèi),擺脫了傳統(tǒng)透射電鏡的成像難題,提高了樣品成像的襯度/反差(見上圖)。
 
數(shù)據(jù)展示:
 
       PTX處理前對全部的大鼠進行全尾長度的NCS檢測以確定檢測基線,C0為鼠尾根部,C1為距離鼠尾根部1 cm處,C2為距離鼠尾根部3 cm處,以此類推。所得結(jié)果如下:
 
圖3. NCS檢測基線
 
       化療處理結(jié)束時,從尾部基部開始進行NCS檢測,在PN動物中記錄C0后立即觀察到以SNAP 振幅顯著降低為代表,與軸突損傷相一致的數(shù)據(jù)變化。當(dāng)我們從近端到遠端進行連續(xù)記錄時,觀察到神經(jīng)損傷的嚴重程度隨長度而增加。損傷嚴重程度逐漸向遠端增加,直至所有PN動物中在 C8 均未記錄到任何數(shù)據(jù)。(見下圖左)。通過觀察 CTRL 動物尾部的解剖結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn), PN組表現(xiàn)出相同的特性,對側(cè)尾靜脈的仔細檢查沒有發(fā)現(xiàn)對靜脈給藥有任何局部反應(yīng),證實 PN 動物的軸突病變不是由局灶性神經(jīng)損傷引起的,而可能是由重復(fù)靜脈給藥導(dǎo)致的神經(jīng)毒性藥物的全身神經(jīng)毒性作用(見下圖右上)。從尾部中部開始從近到遠,可以看到明顯的軸突損傷和軸突損失以及退化的神經(jīng)纖維。在神經(jīng)的最遠端部分,軸突變性非常嚴重,以至于只可見變性纖維的殘余物,這與 NCS 實驗可記錄數(shù)據(jù)的缺失現(xiàn)象相匹配(見下圖右下)。
 
圖4. NCS檢測數(shù)據(jù)及顯微圖像
 
結(jié)論:
 
       綜上所述,通過廣泛的形態(tài)學(xué)表征證實,尾神經(jīng)的神經(jīng)生理學(xué)研究是評估軸突動物模型的可靠技術(shù)。當(dāng)預(yù)期(或觀察到的)實驗結(jié)果與損傷嚴重性密切相關(guān)時更應(yīng)考慮使用鼠尾檢測神經(jīng)損傷嚴重程度。因此,在未來的研究中,為尾中部可能被認為是檢測軸突損傷的理想部位,軸突損傷的嚴重程度適當(dāng),既不像尾尖那么嚴重,也不像尾部基部那么輕微。
 
LVEM25技術(shù)特點:
 
高襯度:低能量電子對有機分子產(chǎn)生更強烈的散射,具有更高對比度。
無需染色:突破以往生物/輕材料成像需要重金屬染色的局限性。
高分辨率:無染色條件下能夠達到1.0 nm的圖像分辨率。
多模式LVEM25能夠在TEM、STEM模式中自由切換。
高效方便:真空準備只需要3分鐘,空間小,環(huán)境需求低。
易操作且成本低:友好智能化操作界面,低耗材,低維護費用,無需專業(yè)操作人員。
 
LVEM25成像實例:
 
圖5. LVEM25成像實例 A:腺相關(guān)病毒 B:擬菌病毒 C:脂質(zhì)體 D:成纖維細胞與細菌
 
圖6. 有機納米顆粒成像 左:80kV條件下成像 右:LVEM25成像

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