【重点进展】内分泌系统老化过程中血管密度和内皮细胞亚群的动态变化
发布日期：2020-12-23
内分泌系统由位于全身各处的多种腺体组成，参与生物体每日新陈代谢、生长发育等诸多生理活动，是生命变化的重要组成部分。而随着生物体的年龄增长，内分泌系统也在发生变化，影响激素分泌等功能。内分泌腺是高度血管化的组织，血管系统控制着激素的分泌。有研究表明，胰岛β细胞的复制能力会随着老化而下降，进而导致糖尿病，针对这一现象可以开发使β细胞扩增的方法，用于治疗糖尿病。
近期，四川大学华西口腔医学院的Junyu Chen博士和牛津大学肯尼迪风湿医学研究院的Anjali P Kusumbe教授在The Embo Journal期刊上发表了文章，报道了在内分泌系统的老化过程与血管密度的降低以及内皮细胞动力学的关系，对老化导致的血管变化有了进一步认识。在生物体中，一部分在胰岛中维持β细胞的毛细血管数量随老化而减少，再次活化会使β细胞更新与增殖，促进胰岛素分泌。在睾丸中，睾酮分泌也因类似的血管形成而增加。研究结果为腺体组织中血管的再生成以促进老化组织的恢复提供了有力证据。
文章中，研究人员从小鼠体内分离出多种腺体，经过PEGASOS方法透明化，并对动脉血管周细胞和毛细血管内皮细胞分别用α-SMA（绿色）和Emcn（红色）标记，而后，通过使用Planelight公司的极速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope进行整体快速光片成像，获得了高分辨率3D图像，从图像中可以看出，在甲状腺（图1A）、胰腺（图1B）、卵巢（图1C）、睾丸（图1D）和肾上腺（图1E）中，动脉血管周细胞和毛细血管内皮细胞的分布清晰可见。
图1 各个腺体中动脉血管周细胞和毛细血管内皮细胞的分布
随后，研究人员对小鼠的腺体进行厚切片，经过免疫染色后进行显微成像，同样可以清晰地观察到标记的细胞（图2A）。对不同细胞进行3D表面渲染，可用于分析不同细胞间相互作用（图2B）。以肾上腺为例，肾上腺皮质、髓质与过渡区域的上皮细胞的不同标记表达量各有不同，且老化对于上皮细胞相互作用有显著的影响（图2D）。以上实验结果为对动脉血管周细胞和毛细血管内皮细胞等细胞图谱的绘制奠定了基础。
图2 小鼠腺体中血管相关的细胞与分子的3D图谱
基于以上实验结果，研究人员对年轻小鼠（2-8周龄）和年老小鼠（56-70周龄）共1000个以上的腺体样品进行了厚切片成像，绘制了细胞图谱并建立了蛋白组学数据库（图2E）。对所获得的数据分析后，发现睾丸、甲状腺和胰腺的老化使微血管密度显著下降，而肾上腺和卵巢中则没有显著变化（图3）。透明化的组织样品光片成像结果也佐证了这一发现（图4）。
图3 小鼠腺体血管密度变化与老化的关系
图4 年轻小鼠与年老小鼠腺体的3D透明化组织成像
通过进一步的研究发现，对一部分在胰岛中维持β细胞的毛细血管，其数量随老化而减少，同时导致胰岛素分泌降低；而再次活化会导致β细胞的更新与增殖，促进了胰岛素分泌。
Planelight 极速多角度3D光片荧光显微镜 QLS-Scope的整体快速光片成像，使研究人员能够迅速确定组织中特定细胞的分布或蛋白的表达，为进一步的实验设计打下基础。
Quantum Design中国子公司与本文作者合作，使用Planelight极速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope进行了透明样品成像并提供了文中部分图像数据（原文链接：https://doi.org/10.15252/embj.2020105242）。
极速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope是一款全新的高速光片成像平台，这种新一代光片显微镜除了可以胜任传统光片显微镜的工作外，还扩大了支持样品的尺寸（25 × 25 × 25 mm），大幅提高了光片扫描样品的速度，是大尺寸、高质量、高速光片。QLS-scope具备高速扫描技术，是可调宽度光片系统，能够提供一个覆盖全视野的均匀光片，具有更加均匀的照明效果并且不会产生多光片系统中容易出现的多角度阴影。正是由于极速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope具备如此均匀明亮的光片，使得QLS-scope的成像速度非常快，在数分钟内就完成一次光片采集。
仪器特点：
• 光片厚度仅为1 μm
• 兼顾高分辨与大视野
• 高速采集，单张采集仅需7-10 ms
• 可选1X~40X多种物镜，物镜可自动切换
• 一体化设计，可配备活体成像必须的CO2和温度控制模块
应用方向：
Quantum Design中国子公司现有极速多角度3D光片荧光显微镜QLS-Scope样机，欢迎各位老师通过拨打电话010-85120280或发送邮件info@qd-china.com联系试用！
