Конкретные и этикетки

Том 13 научных докладов, номер статьи: 10808 (2023) Цитировать эту статью

341 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Дистрофическая мышца характеризуется циклами некроза/регенерации, воспаления и развития фиброадипогении. Традиционное гистологическое окрашивание предоставляет важные топографические данные об этом ремоделировании, но может быть ограничено распознаванием тесно связанных патофизиологических контекстов. Они не упоминают изменения микроархитектуры, связанные с природой и пространственным распределением компонентов тканевого компартмента. Мы исследовали, может ли автофлуоресценция тканей без меток, выявленная синхротронным глубоким ультрафиолетовым излучением (DUV), служить дополнительным инструментом для мониторинга дистрофического ремоделирования мышц. Используя широкопольную микроскопию со специфическими эмиссионными флуоресцентными фильтрами и микроспектроскопию с высоким спектральным разрешением, мы проанализировали образцы от здоровых собак и двух групп собак с дистрофией: животных, ранее не страдающих дистрофией (тяжело пораженных) и животных с трансплантированными клетками MuStem (клинически стабилизированных). Многомерный статистический анализ и подходы машинного обучения продемонстрировали, что автофлуоресценция, излучаемая двуглавой мышцей бедра при длине волны 420–480 нм, эффективно различает образцы здоровых, дистрофических и трансплантированных собак. Микроспектроскопия показала, что дистрофические мышцы собак демонстрируют более высокую и более низкую автофлуоресценцию из-за перекрестных связей коллагена и НАДН соответственно, чем у здоровых и пересаженных собак, что позволило определить биомаркеры для оценки воздействия трансплантации клеток. Наши результаты показывают, что DUV-излучение является чувствительным, не требующим меток методом оценки гистопатологического статуса дистрофических мышц с использованием небольших количеств ткани и имеет потенциальное применение в регенеративной медицине.

Мышечные дистрофии (МД) — генетически гетерогенная группа, объединяющая более 50 нервно-мышечных заболеваний с поражением скелетных мышц. Все они имеют общую прогрессирующую мышечную слабость и истощение, но различаются по клинической картине и тяжести симптомов1,2. Они характеризуются локальной или генерализованной дегенерацией мышечных волокон1. Мышечная дистрофия Дюшенна (МДД) является наиболее распространенным МД, поражающим 1 из 3500–5500 новорожденных мужского пола3. Это Х-сцепленное рецессивное фатальное заболевание мышц вызвано мутациями в гене дистрофина, приводящими к отсутствию функционального белка, необходимого для поддержания целостности мышечных волокон4. Это приводит к глубокому нарушению тканевого гомеостаза, характеризующемуся изменением состава волокон, увеличением вариабельности размеров волокон, центронуклеацией, воспалением и заменой мышечных волокон фиброзной и жировой тканью5,6.

Гистологическая характеристика обширных изменений в дистрофических скелетных мышцах дает важную информацию о патофизиологии заболевания и является ключевым инструментом, используемым для оценки эффектов новых терапевтических стратегий7. Стандартные количественные параметры ткани, включая количество волокон, диаметр Ферета, состав типа волокон, процентное содержание центроядерных волокон и долю фиброза и жировой ткани, измеряются в поперечных срезах скелетных мышц, окрашенных с использованием классических методов топографического окрашивания, таких как гематоксилин-эозин. -шафран (HES), пикросириус красный и трихром Гомори и/или специфическая иммуномаркировка8. Однако оценка ремоделирования соединительной ткани иногда может быть более сложной: эндомизиальный фиброз может быть трудно точно определить количественно, если строго учитывать занимаемую площадь поверхности без учета расположения коллагена во внеклеточном матриксе, что, как было показано, имеет решающее значение для механической функции9. Следовательно, это не может быть достаточно дискриминационным критерием для точной оценки прогрессирования заболевания. Методы оценки эффективности терапевтических стратегий также отсутствуют10. Недавние данные свидетельствуют о том, что организация сети коллагена и, в частности, сшивка коллагена, представляют собой потенциальный биомаркер МДД11,12,13. На функциональном уровне сшивка коллагена играет решающую роль в жесткости мышц14,15 и была проанализирована с помощью микроскопии в поляризованном свете12 и визуализации генерации второй гармоники (ГВГ)12 в срезах тканей, окрашенных Геровичи13 и Пикросириусом красным. Недавно мы показали, что ГВГ-визуализация очищенной ткани является мощным безметочным подходом для трехмерной характеристики сердечного фиброза при МДД16. Более того, автофлуоресценция биомакромолекул в ответ на синхротронную микроскопию глубокого ультрафиолета (DUV) может служить полезным маркером для ультраструктурной характеристики различных тканей животных17,18,19 и для мониторинга типа мышечных волокон и метаболического статуса20,21.