前言
了解活體的骨代謝狀態是研究相關細胞生理活性的一個有效方法。
對骨組織進行堿性磷酸酶(ALP)染色后可以了解成骨細胞的骨形成情況,對骨組織進行抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色可以了解破骨細胞的骨吸收情況。
若在同一切片上進行雙重染色就能同時了解兩者的情況。
另外,它有一個優點是在脫鈣標本里,只要可以雙重染色,無需專用的設備,僅用一般的設備就可以方便地觀察到骨代謝。
在此前提下,我們需要研究探討雙重染色的可行性。
標準標本的制作
用樹脂包埋法或凍結切片法制成的標本作為標準標本,與脫鈣的石蠟切片作比較。
也就是說,酒精固定小鼠肘關節后,用乙二醇甲基丙烯酸甲酯(GMA)包埋,使用硬組織用的切片機制作成2μm的切片,然后進行TRAP與ALP染色。
繼而,制成脫鈣凍結切片。之后,研究并改良在固定、脫鈣、染色各階段中雙重染色的可行性。
照片是小鼠的肘關節的染色標本,作為本實驗的標準標本。
以此作為陽性對照,與脫鈣石蠟切片一起進行染色及染色性的評價。
用30%的庶糖液浸泡經檸檬酸脫鈣的小鼠腰椎及右上肢,然后經OCT復合物的包埋、Tissue-Tek PINO(Sakura Finetek Japan Co.,Ltd.產品)的凍結、Cryo 3(Sakura Finetek Japan Co.,Ltd.產品)的切割,得到5μm的凍結切片。
切片進行酶染色。不僅可以進行TRAP染色與ALP染色的單染色,還可以進行雙重染色。
染色性研究
①是沒有經過福爾馬林固定,只用酒精進行第二次固定的樣品,ALP染色顯強陽性。TRAP染色顯陰性。
②是經福爾馬林16小時固定及③是4天固定后,TRAP與ALP都能很好地染色。
然而,經福爾馬林固定一個月后的臨床樣本(骨軟骨腫)雖然TRAP染色顯陽性,但ALP不能被染色。
脫鈣溶液脫鈣3天(Histra-DC,8~16℃)后的大鼠膝關節。
TRAP與ALP都不能被染色。與此相反,中間的檸檬酸鹽酸鹽脫鈣溶液及最右的EDTA脫鈣溶液都可以使樣品脫鈣后進行TRAP/ALP雙重染色。
關于固定
ALP染色使用不是由福爾馬林固定的新鮮材料,因此若不在短時間內固定,就會失去其酶活性。我們建議使用80%的酒精去固定。請驗證以下情況:
① 小鼠的膝關節不進行第一次固定,直接用酒精浸泡進行第二次固定組。
② 經福爾馬林(4%多聚甲醛溶液)第一次固定小鼠腰椎16小時后,再用酒精進行第二次固定組。
③ 經福爾馬林進行第一次固定小鼠腰椎4天后,再進行第二次固定組。
④ 臨床的樣本經福爾馬林進行第一次固定小鼠腰椎一個月后,再進行第二次固定組。
各組進行TRAP、ALP的雙重染色,并檢驗染色是否可行。在本實驗中,福爾馬林固定時間為16小時至4天的可以進行TRAP、ALP的雙重染色。
關于脫鈣
ALP是含有金屬(Zn)的蛋白。脫鈣作用會使Zn也一并被除去而導致酶失去活性。
為了彌補這個缺點,加入硫酸鋅(ZnSO4),使ALP活化。每100ml的脫鈣溶液加入0.4ml 1%的ZnSO4 溶液,以補充Zn。并且,在作為脫鈣溶液檸檬酸鹽酸鹽緩沖液中添加Zn的同時,加入相同量螯合劑EDTA溶液的相關研究在進行中。
也有研究在酸性脫鈣溶液(甲酸福爾馬林溶液)中的酶是否能反應。結果顯示脫鈣溶液與檸檬酸一樣,在EDTA溶液中能很好地染色。
相反,在甲酸福爾馬林溶液中不能使酶染色。
此外脫鈣方法是用超聲波脫鈣裝置(Histra-DC,普通光度)在8-16℃的低溫下,連續操作3-6天,使樣品脫鈣。脫鈣后用甘氨酸與佛羅那 (Veronal)緩沖液(pH7.4)洗凈,用磷酸鈣在組織上吸附,防止沉淀。
關于染色
染色法使用的是Lorch的Gomori法。
本實驗使用的是同時采用偶氮染色法和偶聯反應法的TRAP/ALP染色試劑盒。
關于切片的厚度,Lorch建議為8μm,同時也研究過普通的4μm切片是否能染色、雙重染色的順序應該先染TRAP和ALP中的哪一個、封片劑是否必須選水溶性封片劑等問題。
染色法的結果是偶氮染色法中,切片過厚就會有酶擴散現象,即骨基質的TRAP染色傾向染成紅色。
即使是4μm的切片,只要增強了反應條件(反應溫度及反應時間),也能充分染色。
也就是說,TRAP染色反應溫度為室溫至37℃,反應時間為30分鐘至45或60分鐘。
ALP染色可在37℃下反應45分鐘至3小時,也可在室溫(10~15℃)下延長反應時間至一晚。
最后,可以得到兩者色調平衡、良好的染色結果。
但是,增強反應條件會使ALP染色的切片上產生更多的色素顆粒。
而TRAP與ALP的染色順序從任意一方開始都可以。
但是,先ALP再TRAP染色時,陽性部位呈現明顯紅色,使用新鮮的破骨細胞染色,能得到相對好的標本。
但是ALP的反應原產物因TRAP溶液而產生白色混濁顆粒狀體,會在組織上沉淀。
因此,先TRAP染色再ALP染色的話會比較好。
封片:用甲基綠,幾秒即可使核染色,水洗后在37℃下干燥,經二甲苯透明,經屈******酚(Marinol)永久封片。
有文獻建議在透明前使用酒精脫水,但這會使反應產物浸出及擴散。
使用1歲小鼠腰椎的EDTA脫鈣石蠟切片進行TRAP/ALP雙重染色。破骨細胞的TRAP染色呈紅色,細胞活性強的細胞(成骨細胞、軟骨細胞)ALP染色為褐色。(上面:弱擴大,下面:強擴大)
結語
TRAP與ALP兩種酶在每次固定、脫鈣、染色后,只要經過若干改良,就可以使脫鈣后的石蠟標本染色。
但是,酶擴散現象,特別是在TRAP染色時這種現象更明顯。
影響因素有多種,主要應該是受固定的影響,若固定不充分,脫鈣時很容易出現問題,從而導致酶擴散現象的發生。
此外必須注意脫鈣自身的影響,也就是說,與非脫鈣標本相比,脫鈣標本觀察到的擴散現象較多。
說明標本脫鈣很可能導致酶擴散。另外,也應考慮切片的厚度或雙重染色的順序影響。今后我們將向這個方向研究。
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