粘蛋白和糖基化在干眼病中的作用

分层人角膜上皮细胞的高对比度成像

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这篇文章展示了如何快速、高对比度和清晰的成像分层的人类角膜上皮细胞与THUNDER成像技术干眼病(DED)研究允许膜脊解决。DED是常见的,可以在很长一段时间内极大地影响患者的生活质量。粘附在角膜上皮细胞膜上的粘蛋白被假设为提供屏障的完整性和润滑眼睛。由于缺乏直接和高速的可视化方法,粘蛋白及其糖基化因子在DED发病机制中的作用尚不清楚。用传统的广角显微镜对粘蛋白层进行清晰、高对比度成像具有挑战性。然而,本研究表明,角膜上皮细胞表达的膜系粘蛋白可以使用THUNDER成像器组织和大体积计算清除(LVCC)进行高对比度成像。

介绍

DED背后的机制还没有被很好地理解。DED通常表现为轻微不适。然而,随着病程的延长,视力模糊和生活质量下降也会发生[1].虽然DED很常见,但其发病机制尚不清楚。特别是,黏蛋白及其糖基化水平在DED的发展和进展中的作用尚不清楚[1].在眼睛中,跨膜和可溶性分泌的粘蛋白协同提供屏障和润滑功能,以对抗环境质问。本研究的重点是在细胞膜上可视化o聚糖的存在,这是哺乳动物糖蛋白的特征,如粘蛋白1。令人惊讶的是,在膜脊上也观察到高浓度的o聚糖,支持它们在上皮屏障功能中的潜在作用。此外,粘蛋白1被假设为边界润滑剂,协助眨眼运动。润滑或屏障过程的功能障碍都可能导致DED。本研究采用人角膜上皮细胞评估糖基化粘蛋白1的表达水平。

挑战

当对分层的人角膜细胞表面的粘蛋白成像时,共聚焦显微镜可用于取蛋白质单层的z层,但它可能会相当耗时。一种能够快速成像细胞表面的粘蛋白并实现清晰、高对比度的3D成像的解决方案更加实用,重要的细节可以清晰地分辨出来。传统的广角显微镜速度快,检测灵敏度高,但不幸的是,厚标本的图像经常显示失焦模糊或雾霾,这降低了对比度[2]

方法

将分层的人角膜上皮细胞固定,并在第3天用Hoechst(蓝色,标记细胞核中的DNA)、Alexa荧光团结合的粘蛋白1抗体(红色)和荧光标记的jacalin凝集素(绿色)免疫荧光染色。[1].Jacalin染色表明细胞膜上存在o -聚糖。细胞用THUNDER成像仪组织成像。用3个通道在40秒内采集了包含44片、总厚度为11.8 μ m的z-堆栈(图1)。对图像应用LVCC(大体积计算清除),然后进行扩展景深(EDoF)投影。

结果

使用THUNDER技术以光数字方式去除失焦模糊,从而能够分辨常规广角显微镜成像时看不到的膜脊。LVCC和EDoF的结合使得一张投影图像中所有平面的细节都能清晰地显示出来。

结论

雷声技术大容量计算清理(LVCC)[2]当成像人类角膜上皮细胞时,显著增强对比度,允许膜脊被解决,这是传统的广角成像无法实现的。

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