蔡司双束电镜Crossbeam(FIB-SEM)助力糖尿病心肌病研究

 　　糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy，DCM)是糖尿病患者死亡的重要原因，但预防或治疗糖尿病心肌病的有效策略仍未确定，一直是医学研究的热点与难点。虽然在糖尿病动物模型和临床患者的心肌中已经观察到心肌细胞代谢和心肌结构的改变，但代谢本身与心脏结构/功能如何相互耦合仍不清楚。

　　在探索DCM奥秘的征程中，科研人员用到了一个关键 “帮手”—— 蔡司双束电镜 Crossbeam(FIB-SEM)。它凭借其独特优势，为糖尿病心肌病研究带来了全新的视角。以往研究心肌超微结构时，传统的透射电镜观察方法存在诸多局限。就像看一幅平面地图，无法全面了解立体的结构和真实世界。而 FIB-SEM 则打破了这种局限，它能像一位 “微观世界建筑师”，为科研人员构建出心肌的纳米级三维结构，让研究从二维平面迈向三维立体空间，更真实客观地观察微观结构。

　　研究成果

　　近日，中山大学中山医学院蔡卫斌教授团队和孙逸仙纪念医院陈慧教授团队合作，在美国心脏协会知名期刊Circulation Research上，作为Featured Article发表了题为“Metabolic Coordination Structures Contribute to Diabetic Myocardial Dysfunction”的研究成果。该研究首次提出“代谢-结构耦联”是DCM的重要发病机制。脂代谢关键分子酰基辅酶A结合蛋白(ACBP)介导了心肌细胞代谢和结构关联的双向调节，有望成为改善糖尿病患者心功能障碍的治疗靶点。在研究小鼠心肌超微结构时，科研人员通过使用蔡司双束电镜 Crossbeam 550 对不同组小鼠心肌组织以纳米级的分辨率进行成像。结合图像处理软件，研究者对样本的序列图像进行了识别、分割、渲染和解析。

　　真实客观的显示了样本的三维立体结构。结果表明，糖尿病小鼠的心肌出现了严重的结构变化：原本有序的肌原纤维变得断裂稀疏、杂乱无章，如同混乱的拼图;线粒体形态结构异常，像被破坏的小房子;脂滴大量堆积，仿佛是堆积如山的杂物。这些结构变化导致心肌收缩功能下降，就像一台零件损坏的机器，无法正常运转。

　　蔡司双束电镜 Crossbeam 系列不仅能展示这些微观结构的变化，还能揭示它们与心肌收缩功能之间的紧密联系，让科研人员更深入地理解糖尿病心肌病的发病机制，为开发治疗糖尿病心肌病的新方法奠定了坚实基础。相信在未来，随着技术的不断进步，FIB-SEM 将在医学研究领域发挥更大的作用，为攻克更多疾病难题贡献力量。

　　作者信息

　　中山大学中山医学院、中山大学实验动物中心蔡卫斌教授、谭静副研究员和中山大学孙逸仙纪念医院妇产科陈慧教授为论文的共同通讯作者。中山大学中山医学院2020级博士吴腾和2019级博士黄统生为共同第一作者。

　　中山大学生命科学学院、水产动物疫病防控与健康养殖全国重点实验室的生物电镜成像中心、中山医学院科研仪器平台等为本研究提供重要技术支持。该研究得到国家自然科学基金项目和广东省基础与应用基础研究基金等项目资助

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