微亚实验室:细胞质中膜性小体的观察与辨析(3)
原创 十全斗 微亚实验室
编者的话:从2024年第一天开始,本微信公众号“十全斗”被授权在“今日头条“、”知乎”等网络信息平台上刊登中国生物医学电子显微镜独立科研机构——微亚实验室的科普文章,敬请关注。相关超微结构学术研讨和生物医学电镜技术交流等事宜,请直接与微亚实验室接洽联系。本文作者李伯勤教授,系山东大学医学院超微结构实验室原主任、山东省第二人民医院特聘教授、中国电镜学会生物医学专业委员会副主任委员、中国研究型医院学会超微病理学组委会委员、中国山东微亚实验室创始人。
微亚原创:细胞质中膜性小体的观察与辨析 III
李伯勤
(接上篇)
cytoplasmic membranous bodies(5) —— myelinosomes / myelin bodies(MBs)
占据细胞质基质最大体积的是各种膜性细胞器,自噬 是它们清除衰退的膜性细胞器或进行丰度调节过程的最常见的方式。如 Mi退变后的清除,ER为适应细胞功能变化而进行的选择性自噬(selective autophagy ),终将融入溶酶体形成自噬性溶酶体。在这些自噬体和自噬性溶酶体中,容易观察到各种不同电子密度的髓样小体MBs。为了描述方便,采用使用较多的髓样小体MBs。
A. 蜕变的线粒体,B. 包含两个线粒体的自溶酶体,C.D. 线粒体残体和其他来自胞质结构的自溶酶体。〔8〕
线粒体嵴局部缺失,包含2-3个Mi的自溶酶体,可见线粒体残体和髓样结构(自溶酶体)。
WSU-HN12细胞,Mi损伤,核周池肿胀, 内质网扩张。
Mi损伤:嵴减、局部空化、 MBs形成 与3、4类似。
内质网ER是细胞内最大的内膜系统,能进行蛋白质和脂质合成及新合成蛋白质和脂质的转运调控等,为了满足细胞不同状态的生物需要,选择性自噬在ER进行适应性调制过程中发挥重要作用。除了典型的依赖双膜自噬小体的形成过程外,现已证明存在一种非典型自噬过程。在进一步形成自噬性溶酶体的过程中均可见髓样小体MBs。
cytoplasmic membranous bodies(6) —— myelinosomes / myelin bodies(MBs)
日常实验室较容易观察到的一类MBs,不属于上述5种情况,但很容易与上述各种情况伴随发生,——它们是在取材-固定环节形成的人工像。一般出现在各种培养细胞或实验动物的组织细胞或外基质中。人工像MBs形态各异,容易与其它MBs的成因相叠加,形态识别易混淆。为了描述方便,采用目前研究论文使用较多的髓样小体MBs。
由基本概念 —— 两亲性脂质分子在水中会自发聚合,形成稳定的封闭的区间。膜分子(磷脂,胆固醇,糖脂)均具有两亲性。当脂双层膜破损而暴露出膜的游离边界时,膜分子会以自动弯曲封闭的方式,快速消除游离边界,形成重构的闭合的区间(重构像)。
在水合条件下,膜分子可自发的形成极性端向外的聚合体-微团(1),磷脂和糖脂可形成封闭的脂双层(2),在有支撑物的条件下,脂质双分子层也可形成平面(3),三酰甘油可形成脂滴(4)。各种复杂的膜性小体的辨识其实都可以在细胞生物学基础知识中找到依据。
右图:在戊二醛初固定液中浸泡了两三个月,样品块大于1cm3。样品的边缘与中央组织细胞差别大,可观察到线粒体多种形态变化。MBs多在边沿组织,中央组织Mi空泡化。
醛类固定液无法固定脂质,长时间浸泡在醛类固定液中,脂质渗出,水合形成MBs,被锇酸固定。
骨组织要获得优质TEM像是非常困难的。因为骨细胞位于骨基质,必须进行彻底脱钙,才能进行制备和切片。尽管在脱钙液中加了足够浓度的初固定液, 但醛类固定液无法固定脂质,如果控制不好脱钙时间,骨组织在脱钙液和初固定液的混合液中浸泡过长,线粒体会产生髓样小体(正常大鼠硬骨)。
小鼠内耳,脱钙制备-切片。可见髓样小体。
小结
☻ 在细胞质基质中的各种膜性小体,其形成原因、成份结构和功能各不相同。
☻ 它们的共同点:是由双亲性分子参与形成的闭合的膜性小体。
☻ 错综复杂的膜的成像,均依循膜分子在水合条件下自发形成闭合区间的特征。
☻ 小体的大小及形态各异,有单层、双层和多层,有层层堆叠成致密板,亦有疏松缠绕,尚可见类似神经髓鞘样的细密排列。
☻ 依据上述分类梳理,大体可以辨析各种髓样小体∕板层小体的来龙去脉。
参考文献
1.Mildred T Stahlman etc."Lamellar Body Formation in Normal and Surfactant Protein B-Deficient Fetal Mice." LABORATORY INVESTIGATION, Vol. 80, No. 3, p. 395, 2000.
2.J S Breslin etc."Binding, uptake, and localization of surfactant protein B in isolated rat alveolar type II cells." Am J Physiol. 1992 Jun;262(6 Pt 1):L699-707. doi: 10.1152/ajplung.1992.262.6.L699.
3.W. Adam Gower etc."Inherited Surfactant Disorders." NeoReviews 2008;9;e458-e467. DOI: 10.1542/neo.9-10-e458.
4.THE JOURNAL OF HISTOCHEMISTRY AND CYTOCHEMISTRY,0022-1554/79/2705-0989$02.00/0, 1979 The Histochemical Society, Inc.
5.M.C. McElroy etc."The use of alveolar epithelial type I cell-selective markers to investigate lung injury and repair." Affiliations expand. PMID: 1616054. doi: 10.1152/ajplung.1992.262.6.L699.
6.Hae Yoon Grace Choung etc. "Myeloid bodies is not an uncommon ultrastructural finding." Ultrastructural Pathology.2022.
7.Rui M Costa etc. "Curvilinear bodies in hydroxychloroquine-induced renal phospholipidosis resembling Fabry disease." Clin Kidney J (2013) 6: 533– 536 doi: 10.1093/ckj/sft089 Advance Access publication 13 August 2013.
8.Feroze N. Ghadially. "Ultrastructural Pathology of the Cell and Matrix, Third Edition." November 25,1988.
9.Li, T., Zhao, H., Guo, G., Xia, S., & Wang, L. (2023). VMP1 affects endoplasmic reticulum stress sensitivity via differential modulation of the three unfolded protein response arms. Cell Reports, 11220.
10.Khaminets, A., Heinrich, T., Mari, M., Grumati, P., Huebner, A. K., Akutsu, M., ... Dikic, I. (2021). Regulation of endoplasmic reticulum turnover by selective autophagy. Nature, 591(7850), 234–239.
(全文完)
微亚实验室简介
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(编者注:本文经微亚实验室授权发布;部分插图源自网络;微信公众号“十全斗”原创 20240115)
生物医学工程专业近年来属于冷门专业,主要是从就业率来看的。这一点还可以体现在2019年高考志愿填报之时考生对于生物医学工程专业的态度,往往实施征集志愿填报之时,生物医学工程专业缺额计划人数最多,需要参与征集志愿填报才可以完成专业计划。
部分人认为生物医学工程专业属于朝阳专业,发展前景比较具有一定的优势,其实不然。生物医学工程专业是工、医、理高度交叉的新兴学科,致力于人体疾病的预防、治疗和康复,为了探索人体医疗和疾病机理提供科学依据和工程技术手段,为今后的理论突破和科研医疗技术创新的学科之一。大多数高校以大类招生,包括生物医学工程、生物技术等专业,让考生自主选择。
例如北京大学工科试验班【理论与应用力学、工程力学、航空航天工程、生物医学工程、材料科学与工程】;清华大学理科试验班【化学、化学生物学、生物科学、生物医学工程】。
每一所高校开设的生物医学工程专业的研究方向不同,还与授课教师的研究方向相关联,致使该专业的研究领域和专业方向多元化,所以该专业的从事职业方向也具有不确定因素,该专业就业困难。即使是一些国家985、211高校毕业生就业形势面临困难,虽然该专业具有一定的医学疾病理论知识和生物分子,也涉及到数学知识,由于专业综合广度比较高,毕业生到各相关领域行业的认可度不强。
考生在专业志愿填报之时,要分析专业发展形势和就业状况,才能够做出相应的选择,不能盲目选择。2019年高考志愿填报之时就充分体系出生物医学工程专业征集志愿缺额比较多,由此可见考生对于该专业的认同感进一步增强,对于该专业的就业形势认识明确。
最好别报,能转专业就好,实在不行就硬着头皮读研读博。
那个行业只要成为金字塔上的20%,都是赢家,但有些专业是所有专业中的20%,普通人都是赢家,可惜生物医学工程不是。
生物医学工程是结合物理、化学、数学和计算机与工程学原理,从事生物学、医学、行为学或卫生学的研究;我感觉这是一个很好的方向,因为我现在是细胞生物学,我认为单纯的生物有些单调,如果生物跟医学,健康,计算机联系起来会是很好的发展,现在也在更好的进步。就长远来看,以后医学健康肯定是未来的大主题,主旋律。所以生物医学很好。
生物医学工程作为一个交叉学科,涉及领域广是其独到的优势,就业面广阔,可改变的方向有很多。
生物医学工程在近年来属于没太多人关注的冷门专业,但在其领域,需要的人才较为稀缺。全国目前大约有六万家医院,医学工程师只占医院总人数的百分之十,与国外有较大差距。在目前本科生就业方面,就业率高达百分之八十五以上,目前国家已出台了“十三五加快发展医疗产业规划的政策”,可以说前景十分良好。