TissueGnostics全景組織細胞定量分析系統
微小的細菌感染(例如輕度的食物中毒)可能會被忽視,因為即便不治療身體也會自行恢復。但是,現在這一篇最新研究卻發出警示:這些感染“日積月累”后,可能會導致慢性炎癥或者引發潛在的威脅生命的腸炎疾病。
來自美國Sanford Burnham Prebys 醫學研究所(SBP)、加州大學圣塔芭芭拉分校納米醫學中心(CNM)、慕尼黑大學的科學家們前后歷時8年時間發現,人類的季節性細菌感染與炎癥性腸炎發病率上升有關。這一發現有助于挖掘炎癥性腸病的發病根源。
該篇文章發表于Science雜志上。
在研究過程中,根據實驗需要開發了一種模擬人類輕度食物中毒的小鼠模型,使用的是一種極低劑量的普通細菌——鼠傷寒沙門桿菌(Salmonella Typhimurium),不會引發明顯的癥狀或者死亡,而且所有的沙門氏菌最終都能被宿主成功消滅。
寒沙門桿菌是引發人類食源性疾病的主要病因,大多數情況下,這些細菌感染只會引發暫時性的腸道不適和功能障礙。當第四次感染發生時(與第一次相隔數月),炎癥會逐漸加重,且所有小鼠模型都會患上腸炎。令人驚訝的是,盡管反復的感染已經結束,但是腸炎并沒有得到改善。這表明,損傷已經造成,且不可逆轉。
研究團隊發現,炎癥性疾病的發生與腸道堿性磷酸酶(IAP,由十二指腸分泌)缺乏有關。IAP負責去除由腸道細菌分泌的分子中的磷酸鹽,從而確保這些物質由有毒轉化為無毒狀態。但是,沙門氏菌感染會上調小腸內神經氨酸酶的活性,進而導致IAP酶缺乏。
在研究中同樣發現,可以通過提高IAP水平、抑制神經氨酸酶活性的方法(例如服用神經氨酸酶抑制劑,一種用于預防流感病毒的藥物),預防炎癥性疾病的發生。
實驗結果顯示,雖然宿主會清除掉病原體,但是這些感染會慢慢累積,最終誘導不可逆轉的炎癥性疾病,揭示了細菌性感染會隨著年齡的增長而累積,易導致嚴重的炎癥性疾病。
實驗部分全部HE染色成像與免疫熒光成像數據,均來自于奧地利TG公司TissueFAXS Cytometry定量分析技術, 組織水平單細胞定量分析數據使用了TissueQuest和HistoQuest軟件。
Fig 1 HE樣本成像 - 48周齡的腸組織。
L:腸腔,E:上皮層, C:腺窩; G:杯狀細胞, S:粘膜下層,I:白細胞浸潤
Fig 2 IAP在腸組織中的原位信息和細胞內共定位。
HE染色或IAP熒光抗體染色(綠色)和細胞內區室蛋白(紅色)。
Fig 3 IAP在十二指腸中的原位定位和細胞內共定位,并且得到IAP共定位的百分比(黃色)。
Fig 4 HE染色結腸組織及結腸、小腸中的炎性細胞因子RNA。
Fig 5 NEU3和IAP在十二指腸中的原位信息。
Fig 6 IAP在十二指腸中的原位信息;HE染色腸組織及定量分析數據。
在HE染色的樣本中由于只存在蘇木素與伊紅兩種顏色,無法通過特殊顏色對目標蛋白分子進行標記定量。但是,TissueFAXS Cytometry技術的優勢在于,可以通過精準識別蘇木素標記的細胞核,對其形態/分布/密度等數據進行定量分析,輔以通過算法識別不同組織結構與伊紅結合力不同造成的顏色差異,可以對HE染色樣本中的組織形態進行定量識別與分析。
利用這種方法,使病理中常用、操作簡單的HE染色與精準的計算機組織原位定量分析相結合,提供了精準化高通量分析組織形態學的一種新方法。
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