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LaVision 光片照明显微镜在淋巴管畸形研究中的应用

2022-11-02 浏览:34
 
 
LaVision BioTec Light-Sheet Microscopy光片照明显微镜
 
文献简述——VIPAR, a quantitative approach to 3D histopathology applied to lymphatic malformations
 
背景:
   在对淋巴水肿和其他淋巴疾病进行药物开发和外科治疗过程中,对其机理、机制进行程序化机械化的认识理解尤其重要,然而,缺乏有效的研究诊断工具已经大大限制了这一进程。而且,在淋巴管真正的病理改变研究中,标准的二维组织切片法无法获得想要的结果。
 
方法:
   三维重建和数据提取的体量信息组织病理学分析(VIPAR)是一种基于光片荧光显微镜分析组织样本的方法,通过显微图像库的数字重建和可视化而实现。使用VIPAR可以对脉管进行半自动分割,并随后对特征血管形状和连接参数进行无偏提取。在这项研究中,我们使用VIPAR分析健康淋巴组织和淋巴管瘤皮肤样本。
 
结果: 
   数字三维重建直观的,全面的展示了组织中的淋巴管和血管。基于此项技术发现的更为明显的特征是淋巴水肿皮肤中杂乱的淋巴管排布和淋巴管瘤皮肤的增生(4.36倍淋巴管体积增加)。两种异常均由基于提取的血管形态和结构数据进行的连接分析而发现。对获取的数据进行定量评估,发现淋巴水肿皮肤中淋巴管长度明显减少,淋巴管瘤皮肤中淋巴管平直度显著降低,而淋巴管瘤中的血管长度显著增加。
 
   所有3D成像均由LaVision光片照明显微镜配合软件Imaris完成。
   LaVision光片显微镜的详细介绍:http://qd-china.com/products2.aspx?id=434
 
结果图像示例:
   VIPAR是在光片成像和可视化的基础上,加上分割、骨架化和特征提取三个3D组织重建的基本步骤的研究分析方法。我们将其用于皮肤中微血管的可视化、三维重建和定量分析。VIPAR对血管床的分析基于半自动化血管分割,以完全无偏的方式提取特征血管参数。下图为样品准备、成像和VIPAR方法分析的过程示意图。
 
 
结果图一,用光片显微镜观察人真皮血管和淋巴管的空间排列
三维可视化结果显示,在真皮的乳头层(图1C,红色箭头)和网状层(图1C,绿色箭头)可见明显的淋巴丛。两种淋巴丛都是由不连续分布的血管束连接的,这些血管束通常伴随着淋巴管(图1A)。通过皮肤观察乳头丛的正面,我们立即发现了盲端毛细淋巴管(用星号表示,B, F,和H图1)和有致密的表达PROX1的淋巴内皮细胞的区域(在B,F和H中用白色箭头标出(图1))。这样的致密结构(图1中,G和H)在淋巴管分叉附近频繁出现,是它们代表淋巴管瓣的假设的额外证据。
 
 
 
结果图二 使用光片显微镜对健康和患病皮肤样本进行分析,发现了在传统切片方法上无法识别的淋巴管缺陷。
我们通过对健康个体(图1和图2、D、G、J)、淋巴水肿个体(图2、E、H和K) 以及淋巴管瘤个体(图2、F、I和L)的相同染色的腿部皮肤进行VIPAR分析以比较传统组织病理学和VIPAR的效果。VIPAR的3D重建过程立即显示淋巴管增生现象(对比图2,D和G,图2,E和H,图2,F和I),与组织病理学分析(图2,A-C)一致。
 
 
图三 VIPAR方法可以检测出健康皮肤和病理皮肤标本中淋巴管的特征差异。
PDPN阳性淋巴管的3D重建显示了健康皮肤与及淋巴水肿和淋巴管瘤皮肤的明显差异(图3A-3C)。对淋巴管进行分割后的三维可视化显示,淋巴管密度、体积和形态的差异得到了保留。淋巴水肿中不规则排列的淋巴管片段的特征和淋巴管瘤的增生在分割完成的淋巴管中很容易辨认(图3D-3I)。为了定量评估病理样本的变化,我们使用基于分割生成的二值图像提取的骨架(图3J-3L)计算拓扑特征,包括淋巴管的分支点及其连通性(图3M-3O)。
 
 
图四:实验组和対照组的血管在数字三维重建中的的自动分割。
基于ESAM1免疫染色(图5,A-C)进行血管系统的评估:通过计算多个高斯尺度上的特征,对血管进行半自动分割,然后手动全局阈值化,得到二值图像,再进行后处理,去除小的分割错误。分割后的血管结构表示为二元体(图5,D-F)。而在随后的骨架化过程中,每条血管内的中轴线均采用立体减薄法计算得出(图5,G-I)。
 
 
结论:
综上,VIPAR被证明适用于分析人类皮肤样品中的两种脉管系统。它可以检测出明显的缺陷,并以无偏差的数据提取和形态参数计算定量评估淋巴水肿和淋巴管瘤的病理状态。
 
 
   我们Quantum量子科学仪器贸易(北京)有限公司,作为LaVision BioTec GmbH在中国区域的合作伙伴,我们将持续为广大科研用户提供更新的产品应用案例和技术前沿信息。

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