激光扫描共聚焦显微镜荧光探针的选择和应用

激光扫描共聚焦显微镜是检测生物荧光信号的最新技术手段。不仅广泛用于荧光定性、定量测量,还可用于活细胞动态荧光监测、组织细胞断层扫描、三维图象重建、共聚焦图象分析、荧光光漂白恢复、激光显微切割手术等。本文拟就激光扫描共聚焦显微镜常用的检测内容及其相关荧光探针的选择和应用做一简单的介绍。     

应用激光共聚焦扫描显微镜技术检测缺氧人肺微血管内皮细胞内钙离子浓度动态变化

目的：探讨应用激光共聚焦扫描显微镜（LSCM）技术检测缺氧状态的人肺微血管内皮细胞（HPMVEC）内钙离子（Ca2＋）浓度动态变化的价值。方法：HPMVEC常规培养,按观察时间点不同分为5个缺氧培养组（1h hyp组、2h hyp组、4h hyp组、6h hyp组和8h hyp组）以及1个对照组（0h con组）共6个组,每组设8个复孔,应用LSCM技术测定缺氧后HPMVEC内Ca2＋浓度水平及随时间推移的变化。结果：LSCM技术显示HPMVEC内Ca2＋的荧光强度1h hyp组与0h con组比较、2h hyp组与1h hyp组比较、4h hyp组与2h hyp组比较、6h hyp组与4h hyp组比较、8h hyp组与6h hyp组比较有显著差异（P〈0.05）。线性回归分析结果显示Ca2＋荧光强度与缺氧时间成正相关（r=0.969,P〈0.01）。结论：HPMVEC内Ca2＋浓度随缺氧时间增长而增高;LSCM在动态检测缺氧状态下HPMVEC内的Ca2＋浓度变化中具有明显优势。     

激光扫描共聚焦显微镜对人类染色体三维结构的观察

为了获得染色体内部结构的多种信息,以及对染色体形态构建提供有益的尝试,本试验利用荧光染料的特异性标记及激光扫描共聚焦显微镜的连续断层扫描和三维重建的特点,对人类染色体的形态结构进行观测,结果显示：本方法不仅能显示染色体的荧光带纹的分布状况,而且能作染色体内部的一系列光学切片和染色体三维结构的观测。     

共聚焦激光扫描对呼吸窘迫综合症大鼠肺组织的观察

目的：为了更直观地观察和显示呼吸窘迫综合症(acute respiratory distress syndrom,ARDS)典型的病理变化(肺泡内形成一层蛋白质透明膜)。方法：利用百草枯(Paraqual)染毒SD大鼠复制ARDS实验动物模型,取肺病理组织,切片,试剂Goat—Anti-Rat—FITC IgM IgG染色,共聚焦激光扫描显微镜(confocal laser scarming microscope,CLSM)观察。结果：CLSM能清晰到样品内不同层面的病理变化。结论：共聚焦激光扫描显微镜能清晰观察样品内不同层面的结构,相比于传统的光学显微镜,其观察到的图像更直观、更具立体感,能更好表达ARDS的病理变化特征。     

利用激光扫描共聚焦显微镜的肿瘤血管在体成像研究

传统的观察血管的方法需将组织制成切片,然后通过光学显微镜进行观察。显示的只是血管的某一片段而无法观察到血管的全貌。应用激光扫描共聚焦显微镜,可对活体动物血管进行断层成像,从而再现血管的结构。本方法为对肿瘤等病变组织血管进行研究提供了一种新的检测手段。     

活细胞钙动态的共聚焦扫描显微镜检测技术

共聚焦激光扫描显微镜（Confocal Laser Scarming Microscope,CLSM）广泛应用于活细胞内钙敏感探针标记的钙水平的动态测量。较之传统的显微镜CLSM在钙成像分析上有着不可比拟的优越性,但也存在一些缺陷,近些年陆续出现了一些针对这些缺陷的改善措施,如比率法、葡聚糖探针及其他一些新技术与共聚焦显微镜的联合应用等,并且出现了诸如双光子显微镜等新型激光共聚焦显微镜。随着共聚焦钙成像技术的不断发展进步,其今后的应用前景将会越越广阔。     

针孔参数优化对激光扫描共聚焦显微镜荧光成像的影响

激光扫描共聚焦显微镜（LSCM）是一种高分辨率的光学成像仪器,它利用“共轭成像”原理,获得的图片质量远超于普通荧光显微镜。LSCM有两组功能不同的针孔,即照明针孔和探测针孔,这是实现“共轭成像”的关键。由于照明针孔的大小和位置一般是固定的,LSCM主要通过调节探测针孔的大小来获得高质量的成像图片。然而,很多使用者对于LSCM中针孔大小与荧光成像质量的关联缺乏了解。因此,本文阐述了针孔在LSCM中的作用原理及其与显微镜分辨率的关系,并通过小鼠脊髓腹侧白质中的免疫荧光成像分析,发现针孔参数优化对提高LSCM荧光成像质量具有显著影响。这一发现将为LSCM成像分析提供重要参考。     

用激光扫描共聚焦显微镜观察雪松花粉和花粉管

为更直观地观察和显示花粉和花粉管中细胞结构及其细胞核的状态与行为。雪松花粉和花粉管经卡诺液固定,分别以埃氏苏木精、曙红、Hoechst 33243单染和曙红-Hoechst 33342双染后,用冬青油整体透明,在激光扫描共聚焦显微镜下观察。4种染色法观察效果不同;以曙红-Hoechst 33342双染的样品观察效果最佳,在紫外光激发下清晰地显示出细胞核,在488 nm激光激发下不仅能清晰看到花粉和花粉管壁结构,且能分辨管细胞、柄细胞及体细胞的结构特点和空间位置关系。建立了一种快速简便的适于在激光扫描共聚焦显微镜下观察花粉和花粉管中成员细胞结构及其细胞核的状态、行为的制片技术;激光扫描共聚焦显微镜具有独特的共轭成像装置、连续光学扫描、图像三维重组和多通道检测等功能,极好地展示了雪松花粉和花粉管的结构特点,相比于传统的光学显微镜和荧光显微镜,其观察到的图像更清晰、更直观、更具立体感。     

激光扫描共聚焦显微镜观察细菌生物膜形成的方法学研究

目的:建立激光扫描共聚焦显微镜观察生物膜形成过程的方法,为进一步研究生物膜的形成机制奠定基础。方法:以临床分离金葡菌X428为研究对象,在盖玻片上形成生物膜,分别于接种后的4、8、12、16、24和48h取出玻片,采用免疫荧光技术标记多糖和细菌,激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)观察生物膜形成情况。结果:取得了生物膜形成过程的不同时间点的CLSM图像,4h时细菌在盖玻片上粘附形成小菌落,8h和12h细菌聚集成簇,多糖基质产生并逐渐增多,至16h形成成熟生物膜结构;24h和48h生物膜已经播散,其结构变小。结论:应用免疫荧光技术和激光扫描共聚焦显微镜技术研究生物膜形成过程是一种简便可行的方法。     

激光扫描共聚焦显微镜术中活细胞标本的制备

激光扫描共聚焦显微镜是以单个的、活性的、贴壁的细胞标本为主要的研究对象。为了获得适合共聚焦显微镜分析的组织细胞标本,本文讨论了标本制备存在的一些问题并提出了改进的方法。结果显示：组织细胞外环境中盐溶液、ｐＨ值、温度、氧气等均为影响细胞活性的重要因素;而且细胞的贴壁效果也是观测分析的关键条件之一。本文对激光扫描共聚焦显微镜术中的组织细胞学方法进行了探讨,并为此提供一些有实效的实验方法。     

胞外镁离子对SD成年大鼠心肌细胞胞内钙信号的影响

目的：研究胞外不同浓度的镁离子对SD成年大鼠心肌细胞钙瞬变的影响。方法：采用激光共聚焦显微镜系统同步配合阈上电刺激探测心肌细胞钙瞬变。结果：胞外低浓度的镁离子（0 mmol /L,0.5 mmol /L; 正常镁离子浓度为1 mmol/L）可以升高钙瞬变的峰值（P〈0.05）,但不影响钙瞬变的持续时间（以钙瞬变的半高宽表示）（P〉0.05）;胞外高浓度的镁离子（2.5 mmol /L,5 mmol /L,10 mmol /L）均可抑制钙瞬变的峰值（P〈0.05）;其中5 mmol/L和10 mmol/L的胞外镁还能延长钙瞬变的持续时间（P〈0.05）。结论：正常情况下镁对心肌细胞钙瞬变有抑制作用。     

重症休克时平滑肌细胞内的钙动力学变化

使用荧光比率方法研究血管平滑肌细胞钙动力学变化在重症休克血管反应性降低中的作用．复制SD大鼠失血性休克模型,分离肠系膜细动脉血管平滑肌(ASMC)．使用荧光探针Fluo-3／AM、FuraRed双标记比率方法结合激光扫描共聚焦显微成像技术测定单个平滑肌细胞钙动力学变化,观察ATP敏感钾通道(KATP)特异性阻滞剂优降糖对血管反应性和钙动力学影响、实验结果发现休克后2h(失代偿期),血管反应性明显降低,norepinephrine作用带来的平滑肌细胞内钙离子浓度升高的程度明显减弱;加入优降糖可明显提高NE对平滑肌细胞内钙离子的升高作用,改善细动脉对NE的反应性．带来血管反应性部分恢复．     

激光扫描共聚焦显微镜在植物学中的应用

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)是普通光学显微镜与激光和计算机及其相应的软件技术组合的产物,实现了连续光学切片,能在亚细胞水平观察细胞骨架的动态变化、细胞内特异蛋白、钙等离子的变化,并结合电生理等技术观察细胞生理活动与细胞形态及运动变化的相互关系。并广泛应用于生物三维结构重组及动态分析。本文综述了应用激光扫描共聚焦显微镜技术在植物细胞学、植物发育、组织化学以及基因表达、检测等领域取得的进展。     

应用激光共聚焦扫描技术对海马脑片神经元内钙的观察

用微量注射法将荧光剂Ｆｌｕｏ－３注入大鼠海马,对神经元进行在体荧光标记,可清晰地标记多个神经细胞。联合应用激光共聚焦扫描显微镜,观察大鼠海马脑片ＣＡ１锥体细胞在青霉素,谷氨酸模拟致痫及缺糖缺氧时胞内钙的变化。结果显示：无镁时,谷氨酸和青霉素可致海马ＣＡ１锥体细胞胞内钙的缓慢增加;离体缺糖缺氧时ＣＡ１锥体细胞胞内钙亦增多。     

钙结合蛋白CIB1在293T细胞中的表达及亚细胞定位研究

分析和比对钙结合蛋白CIB1在人类、大鼠、小鼠中氨基酸序列差异,并研究CIB1蛋白在293T细胞中的表达及亚细胞定位情况。通过Western Blot分析发现293T细胞本身几乎检测不到CIB1的表达。进一步采用CIB1外源性质粒转染,通过免疫荧光分析实验,在激光共聚焦显微镜下观察转染后不同时间293T细胞中CIB1的表达情况及亚细胞定位变化。实验结果表明,随着转染时间的增加,CIB1在293T细胞中的表达有逐渐增强的趋势,并且发生从细胞核向细胞质的转位现象。该实验结果对了解CIB1亚细胞定位变化及功能研究具有重要参考价值。     

心肌胞内钙瞬变的记录方法——快速二维扫描法与线扫描法

目的:采用共聚焦显微镜快速二维扫描方式和线扫描方式记录心肌胞内钙瞬变,并分析其优缺点。方法:标本为急性分离的SD大鼠心肌单细胞,胞内钙信号由钙指示剂fluo4-AM标记,其变化由共聚显微镜(LSM510META系统)记录。钙瞬变由局部场刺激诱发,刺激器和共聚焦成像系统之间通过触发连接同步工作。结果:快速二维扫描方式可在二维平面上反映全细胞范围内钙瞬变的动态过程,空间信息较全面;特别地,当心肌细胞由于药物或病理状态的改变而出现胞内钙稳态失衡时,快速二维扫描的结果更有利于了解胞内钙变化;其结果可制成动画,真实而直观地再现心肌细胞胞内钙瞬变的动态过程。线扫描方式的时间分辨率较高,也有一定的空间分辨率,可反映钙瞬变的时空特征,并可分析细胞收缩的情况。二种扫描方式所得的结果在实质上是一致的,但各有其侧重点和优缺点,在反映心肌细胞功能状态方面具有互补作用。结论:两种扫描方式所得的结果综合起来更有利于对胞内钙信号变化的特征和意义进行正确解读。     

钙离子浓度动态变化

目的:探讨应用激光共聚焦扫描显微镜(LSCM)技术检测缺氧状态的人肺微血管内皮细胞(HPMVEC)内钙离子(Ca2+)浓度动态变化的价值。方法:HPMVEC常规培养,按观察时间点不同分为5个缺氧培养组(1h hyp组、2h hyp组、4h hyp组、6h hyp组和8h hyp组)以及1个对照组(0h con组)共6个组,每组设8个复孔,应用LSCM技术测定缺氧后HPMVEC内Ca2+浓度水平及随时间推移的变化。结果:LSCM技术显示HPMVEC内Ca2+的荧光强度1h hyp组与0h con组比较、2h hyp组与1h hyp组比较、4h hyp组与2h hyp组比较、6h hyp组与4h hyp组比较、8h hyp组与6h hyp组比较有显著差异(P<0.05)。线性回归分析结果显示Ca2+荧光强度与缺氧时间成正相关(r=0.969,P<0.01)。结论:HPMVEC内Ca2+浓度随缺氧时间增长而增高;LSCM在动态检测缺氧状态下HPMVEC内的Ca2+浓度变化中具有明显优势。     

槲皮素诱导Hep G2自噬与胞内游离Ca2+浓度的变化相关

槲皮素具有诱导细胞自噬、抑制肿瘤细胞增殖等抗癌功能,但其诱导细胞自噬的分子机制还不太清楚. 本文通过激光共聚焦显微镜观察槲皮素对Hep G2细胞自噬的影响; Fluo-3 AM和Cyto-IDTM Green Detection Reagent染色标记, 流式细胞术测定了槲皮素对Hep G2细胞内游离钙离子浓度［Ca2+］_i 及Ca2＋螯合剂BAPTA-AM对自噬水平的影响. 探讨了槲皮素诱导人肝癌细胞 Hep G2自噬过程中［Ca2+］i的变化. 结果表明, 在槲皮素较低浓度范围内(0 ～ 50 μg/mL), 可明显抑制Hep G2细胞增殖, 并以剂量依赖方式诱导细胞自噬. 同时发现,槲皮素刺激Hep G2细胞可使［Ca2+］i明显增加, 进而促进自噬. 而当胞内Ca2＋螯合剂 BAPTA-AM存在时, 细胞的自噬水平受到一定的抑制. 这些结果表明,细胞内［Ca2+］i的升高可促进自噬, ［Ca2+］_i 的降低可能会抑制自噬. Hep G2细胞自噬与细胞内游离钙离子浓度的变化有关系.     

细胞内F-actin的聚合与解聚对肝癌Bel-7402细胞的影响

目的：为探讨癌细胞内F—actin的解聚与聚合对癌细胞的形态、迁移、侵入的影响。方法：利用激光共聚焦显微镜对贴附培养的人肝癌：Bel-7402细胞形态及其细胞内F-actin进行观察;使用流式细胞仪对贴附的Bel一7402细胞及其脱落细胞与Cyt—B处理后Bel-7402细胞内F-actin的含量进行分析。结果：Bel-7402细胞在培养的过程中,癌细胞形态伸展,出现侵入性生长,细胞内F-actin聚合形成粗大的贯通细胞内的F-actin束,F-acfin含量增高;癌细胞在生长过程中,常出现重叠生长,细胞变圆,F_actin解聚变短,F-acfin小体增高,细胞有脱落的趋势,其脱落细胞内的F-actin含量低于贴附细胞。结论：人肝癌：Bel-7402细胞内F-actin的聚合可增加癌细胞的贴附和侵入性：细胞内F-actin的解聚,及Gactin重新聚合形成F-aefin小体可影响到癌细胞脱落及迁移。