隨着科學技術的發展,電子顯微鏡放大倍數已從第一臺電鏡的十幾倍提高到現在的百萬倍,因此在生物醫學領域利用高性能的電子顯微鏡觀察細胞中各種細胞器正常的和病理的超微結構,諸如內質網、線粒體、高爾基體、溶酶體、細胞骨架系統等,對探明病因和治療疾病有很大幫助。透過研究細胞結構和功能的關係,也可以研究細胞的通訊與運輸、分裂與分化、增殖與調控等生命活動的規律,電子顯微鏡也可結合各種制樣技術觀察病毒、細菌、支原體、生物大分子等的超微結構,是現代生物醫學研究不可替代的工具。
2電子顯微鏡技術在腫瘤診斷中的應用
電子顯微鏡技術的應用是建立在光學顯微鏡的基礎之上的,光學顯微鏡的分辨率爲0.2μm,透射電子顯微鏡的分辨率爲0.2nm,也就是說透射電子顯微鏡在光學顯微鏡的基礎上放大了1000倍。因此,透射電子顯微鏡突破了光學顯微鏡分辨率低的限制,成爲了診斷疑難腫瘤的一種新的工具。有研究報道,無色素性腫瘤、嗜酸細胞瘤、肌原性腫瘤、軟組織腺泡狀肉瘤及神經內分泌腫瘤這些在光鏡很難明確診斷的腫瘤,利用電鏡可以明確診斷[3-5]。電鏡主要是透過對超微結構的精細觀察,尋找組織細胞的分化標記,確診和鑑別相應的腫瘤類型。細胞凋亡與腫瘤有着密切的關係,電鏡對細胞凋亡的研究起着重要的作用,因此利用電鏡觀察細胞的超微結構病理變化和細胞凋亡情況,將爲腫瘤的診斷和治療提供科學依據。
3電子顯微鏡技術在腫瘤鑑別診斷中的應用
透射電子顯微鏡觀察的'是組織細胞、生物大分子、病毒、細菌等結構,能夠觀察到不同病的病理結構,也可以鑑別一些腫瘤疾病,有研究報道電子顯微鏡技術透過超微結構觀察可以區分癌、黑色素瘤和肉瘤以及腺癌和間皮瘤;可區別胸腺瘤、胸腺類癌、惡性淋巴瘤和生殖細胞瘤;可區別神經母細胞瘤、胚胎性橫紋肌瘤、Ewing氏肉瘤、惡性淋巴瘤和小細胞癌;可區別纖維肉瘤、惡性纖維組織細胞瘤、平滑肌肉瘤和惡性神經鞘瘤以及區別梭形細胞癌和癌肉瘤(楊光華,1992)[6-10]。
4電鏡在腎活檢病理診斷中應用
腎穿活檢對了解疾病發生、發展及選擇治療方法是十分重要的,可以提高診斷的準確性。目前採用的方法有免疫組化和電子顯微鏡檢查,電子顯微鏡檢查可以彌補光學顯微鏡分辨率不高的缺陷,可觀察到光鏡所看不到的成分的超微結構病理變化,特別是上皮細胞、系膜、肌膜細胞和間質的改變,確定有無電子緻密物沉着及其沉着部位。Siegel等曾報道,經對213例腎病活檢資料分析,發現有11%的病例需要用電鏡作出正確診斷,有36%病例腎的超微結構改變對光鏡診斷提供確診或亞分類,如遺傳性腎炎,此病腎小球的組織學特徵無特殊改變,唯電鏡檢查才能作出準確診斷[11]。
5電鏡在代謝性疾病診斷中的應用
隨着科學技術的進步,電鏡的應用越來越廣泛,已有研究報道,電鏡在肝臟代謝性疾病、軟組織系統疾病診斷中的作用值得肯定。Mierau等(1997)認爲電鏡對影響兒童神經系統代謝儲積性疾病的診斷起着決定作用,而且對此類疾病診斷特別是對那些需要明確界定的溶酶體儲積病的診斷起着不可替代的作用。在肝臟代謝性疾病診斷中,如wilson病是一種先天的代謝性疾病,線粒體在早期的病理變化對病理診斷是非常有價值的。在軟組織系統疾病診斷中,Kyriacou等認爲電鏡對3種主要類型肌病的診斷很有用:①空泡性肌病;②代謝性肌病;③先天性肌病。這些疾病中大約15%～20%的肌肉活檢需要進一步應用電鏡檢查資料作爲最終診斷的前提[12-13]。
6電子顯微鏡技術在病毒領域中的應用
揭示病毒的結構或新病毒的發現與鑑別都是電鏡的經典應用,因爲病毒是最小的生命形態,只有應用電鏡纔可以對它進行直接觀察,在整個生物醫學界,利用電鏡研究受益最多的是病毒學領域。目前,電鏡技術不僅成爲病毒快速診斷的常規技術手段,而且在腫瘤病毒基因及各種免疫病、腹瀉病等重要研究領域中也起着不可替代的作用。一般組織內的病毒,可以利用超薄切片技術進行,透過取材、固定、脫水、浸透、包埋、聚合、修塊、超薄切片及染色後用透射電鏡觀察病毒大小、形態、排列及其複製組裝、成熟的過程及病毒包涵體的形態特徵。透過形態特徵再結合病毒的核酸和蛋白分子生物學特性,可以對致病病毒進行鑑定和分類。鑑別診斷病毒的另外一種方法就是負染技術。電鏡負染技術是一種快速簡便的操作程序,是病毒性致病因子電鏡診斷常用的方法,在新病毒的發現中作出了重要貢獻。一般是將病毒分離提純出來,分離提純主要是將病毒從細胞中裂解出來,然後進行離心沉澱30min除去細胞碎片,取上清液製片,然後進行染色。如果病毒含量太少,則需製成懸浮液製片。製片後用磷鎢酸染液染色約1min左右後晾乾,然後上電鏡觀察病毒的形態、結構等特徵以鑑別診斷病毒屬性。負染色的特點是反差強,分辨力高,操作簡便,節省時間,可以看到病毒的亞單位結構。免疫電鏡技術能使抗原和抗體在超微結構水平上得到精細檢測和定位,陳德蕙等報道免疫電鏡技術的應用更提高了病毒快速診斷的敏感性和特異性。常國權等應用固相免疫電鏡技術成功地對雞貧血病病毒(CAV)進行了檢測;焦仁杰用生物素標記腺病毒的基因探針與整裝抽提的細胞進行電鏡原位雜交技術,成功地證明了腺病毒DNA與核骨架的緊密結合關係和膠體金顆粒族狀與串珠狀結合在覈骨架上;程安春等採用膠體金標記羊抗兔的免疫電鏡技術檢測了鴨肝炎病毒(DVHV)QL7。目前,國外研究人員已利用該項技術成功地檢測出了豬傳染性胃腸炎冠狀病毒(TGEV)、犬細小病毒(CPV)、SV40病毒、輪狀病毒、Sabin毒株及西方型馬腦炎病毒(WEEV)。因此,病毒性疾病的診斷離不開電鏡,電子顯微技術是確定各種病毒形態結構最有用的工具。
7結束語
隨着顯微醫學的發展,電鏡技術將會與免疫學、分子生物學和攝影技術、計算機等技術相結合,更好的爲醫學研究提供平臺,還會利用計算機建立三維立體圖象,確切定位細胞位置及狀態,總之,電鏡技術與其他實驗技術的結合最終會推動整個生物醫學科學研究。