以消散场成像和单微粒跟踪技术揭示GLUT4囊泡和分泌囊泡的不同动态过程

葡萄糖转运子蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)在维持体内葡萄糖动态平衡的过程中起着至关重要的作用。GLUT4贮存囊泡(GLUT4 storage vesicle,GSV)和神经内分泌细胞中的分泌囊泡含有许多相同的蛋白。研究证明这些蛋白调节了分泌囊泡的胞内转运过程,但是GLUT4囊泡和分泌囊泡是否具有相同的胞内动态过程还未阐明。文章以3T3-L1纤维原细胞中的GSV和神经内分泌细胞PC12细胞中的分泌囊泡:致密核心大囊泡(large dense core vesicle,LDCV)为研究对象,使用消散场显微成像技术和单微粒跟踪技术直观观察了活体细胞内单个GSV和LDCV的三维运动轨迹。通过以适当方程拟合单个囊泡的均方位移曲线,发现两种囊泡都具有三种运动模式。定量分析显示作自由扩散运动和方向性扩散运动的GSV数量明显多于LDCV。对比GSV和LDCV的三维扩散系数,发现GSV的扩散系数中值为7.2×10-4μm2/s,而LDCV的扩散系数中值仅为1.94×10-4μm2/s。这一结果说明GSV的活动性远大于LDCV,提示GSV的胞内转运过程涉及不同的分子机制。     

以三维荧光反卷积显微技术研究活体细胞中分泌囊泡的空间分布

获得活体细胞三维图像以观察细胞内分泌囊泡的空间分布有助于细胞分泌机制的研究。三维荧光反卷积显微技术可以为活体细胞观察提供低荧光漂白 ,低毒副作用的快速三维成像。研究了显微成像系统实验测定和理论计算点扩展函数之间的关系 ,并且实验验证了NA 1.6 5物镜条件下 ,理论计算点扩展函数可以较好地反映显微成像系统的特性。然后使用已知物理结构的三维样本对反卷积算法的有效性进行了研究。进而对使用吖啶橙(acridineorange)标记的大鼠胰腺 β细胞分泌囊泡进行观察。结果显示 ,反卷积算法可以有效地去除原始图像中因为焦外光影响产生的模糊 ,处理后图像清晰地显示了细胞内分泌囊泡的空间分布     

活体细胞三维图像科学可视化方法的研究

科学可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中或者是计算结果的数据转换为图形或图像,在屏幕上显示出来并进行交互式处理的理论技术或方法。介绍了用反卷积荧光显微成像技术获得活体大鼠胰腺B细胞三维图像及对其进行科学可视化的主要过程和两种常用可视化算法,并运用这两种方法对所得到的三维图像进行处理以分析和研究细胞内分泌囊泡的空间分布。结果显示,当仅观察细胞三维图像的二维切片时,三维图像中的某些重要信息会被忽略,而使用科学可视化方法则可以从三维角度直观观察活体细胞内分泌囊泡的空间分布,并且可以观察到分泌囊泡的释放趋势和整体分布,从而为细胞生物学研究提供重要的信息。