死后间隔时间对恒河猴脑组织髓鞘完整性的影响

Effects of postmortem interval on myelin integrity in rhesus macaque brain tissue

作者信息Anna Novoseltseva, Rhiannon Robinson, Peter Niziolek, Allen Jang, Ting Xie, Ankita Tiwari, Ayman Abdelhakeem, Raymond Nicks, Yvonne Lucas, Qiong Yang, Farzad Mortazavi, David Boas, Hui Wang, Tara L Moore, Douglas L Rosene, Irving J Bigio
PMID42888859
发布时间2026-10-16
DOI10.1111/bpa.70158

实验完整度

高

五种恒河猴脑组织体外PMI模型,结合PS-OCT、qBRM光学定量及免疫组化验证,含功能与机制关联分析

主要模型

老年恒河猴(20.5–28.5岁)离体脑组织切片 死后0、24、72小时4°C保存的离体组织

重点核对

动物数量n=5,每只动物提供0、24、72小时PMI时间点(部分动物缺失时间点) PMI模拟条件:未固定组织切片于Krebs缓冲液中4°C保存0、24或72小时 PS-OCT成像参数:轴向分辨率6 μm、横向分辨率5 μm,扫描初始150 μm深度 qBRM成像:每个样本×PMI组合测量3张切片,4×物镜(NA=0.13) 髓鞘缺陷共识注释:3名独立注释者盲法,至少2人识别且IoU≥20%、±1 z平面容差

摘要

在对人脑切片进行显微镜检查时,死后间隔时间(PMI)会引入与髓鞘相关的伪影,从而干扰神经病理学判读,但这些变化的程度和可检测性仍缺乏充分表征。本研究采用先进光学成像方法,考察受控PMI对恒河猴脑组织髓鞘完整性的影响。五只老年恒河猴(20.5–28.5岁)的脑组织于4°C保存,并在死后0、24和72小时进行分析。白质和灰质的髓鞘完整性通过定量双折射显微镜测量相对延迟量,以及通过偏振敏感光学相干断层扫描定量散射系数、延迟量和体积特征进行评估。PMI增加与进行性髓鞘降解相关,表现为白质(p < 0.01)和灰质(p < 0.001)相对光学延迟量显著降低,同时两个区域散射系数增加(p < 0.001)。形态学分析显示,随着PMI延长,每mm²髓鞘缺陷显著增加(p < 0.001),其特征为肿胀、囊泡和结构不连续。这些发现表明,PMI引起显著可检测的髓鞘变化,并可通过光学成像技术定量,为解读死后神经病理学研究(尤其是人脑组织)提供了关键启示,并确立了在研究方案中标准化考虑PMI的必要性,以确保神经系统疾病研究中的准确病理评估。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
死后间隔时间(PMI)如何影响恒河猴脑组织中髓鞘的光学性质(相对延迟量和散射系数)及形态学完整性,以及这些变化能否被偏振敏感光学成像技术定量检测。
核心机制
PMI诱导髓鞘结构分解,层状结构破坏产生更多小颗粒使散射系数增加,同时髓鞘各向异性组织破坏导致相对延迟量降低;这些光学参数变化与微观结构缺陷累积相关。
主要证据
五只老年恒河猴脑组织在0、24、72小时PMI下,PS-OCT显示白质散射系数从10.4±1.5 mm⁻¹增至15.4±1.2 mm⁻¹,相对延迟量从(0.87±0.12)×10⁻³降至(0.55±0.04)×10⁻³;qBRM显示灰质相对延迟量早期下降后稳定,缺陷密度随PMI显著增加;免疫组化提供定性结构破坏验证。
研究意义
研究首次定量表征PMI对灵长类脑组织髓鞘光学性质的影响,为区分死后伪影与真实髓鞘病理提供定量基线,并支持在死后光学成像研究中建立标准化PMI质控框架。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

离体PMI模型建立与组织处理

在受控条件下模拟死后间隔时间对脑组织的影响。

五只老年恒河猴经深麻醉和Krebs缓冲液灌注后取脑,制备1.8 cm枕叶冠状切片;组织于Krebs缓冲液中4°C保存0、24或72小时,随后4%多聚甲醛4°C固定7天。

2

PS-OCT体积成像与散射系数/延迟量定量

定量评估PMI对白质和灰质散射系数及相对延迟量的影响。

固定组织经PBS洗涤、琼脂糖包埋、连续切片后行PS-OCT成像,扫描初始150 μm深度;通过校准的非线性拟合提取背向散射和散射系数,并计算相对延迟量。

3

qBRM高分辨成像与髓鞘缺陷形态学分析

在单轴突分辨率下定量髓鞘相对延迟量并分类计数PMI诱导的结构缺陷。

灰质30 μm切片和自白质150 μm切片再切的7 μm切片用于qBRM成像;测量相对延迟量、透射率和光轴方向,并由3名盲法注释者基于三维z-stack进行缺陷分类(囊泡、肿胀、分层/泡状)和计数。

4

免疫组化验证髓鞘和轴突结构变化

提供与光学测量相关的分子验证。

对qBRM成像后的相同切片行dMBP和SMI312免疫组化染色,共聚焦显微镜观察。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
离体PMI模型建立
动物年龄范围20.5–28.5岁、n=5;PMI时间点0/24/72小时;保存温度4°C;Krebs缓冲液保存;灌注方案(丙泊酚2.5 mg/kg,冰Krebs缓冲液经心灌注)
阅读提示:Methods 2.1 Experimental animals and study design;2.1.1 Tissue harvesting and preparation;2.1.2 Postmortem interval simulation;Table 1
PS-OCT成像与散射系数定量
PS-OCT分辨率(轴向6 μm、横向5 μm);扫描深度150 μm;散射系数校准phantom μs=6 mm⁻¹;同动物不同PMI样本共包埋于TiO2琼脂块;ROI选择依据
阅读提示:Methods 2.3 Serial-sectioning polarization-sensitive optical coherence tomography;2.5.1 Region of interest selection;Figure 4 legend
qBRM成像与髓鞘缺陷分析
灰质切片30 μm、白质切片7 μm;qBRM 4×物镜NA=0.13;每样本×PMI组合3张切片;z-stack间隔1 μm;3名盲法注释者共识标准(至少2人、IoU≥20%、±1 z平面容差);缺陷亚型定义
阅读提示:Methods 2.4 Quantitative birefringence microscopy;2.5.2 Morphological analysis workflow;2.5.3 Consensus annotation approach;Figures 6 and 7 legends
免疫组化验证
一抗dMBP和SMI312稀释度1:500;一抗孵育条件(室温3小时+4°C 48小时);二抗Alexa Fluor Plus 555/488孵育条件;共聚焦放大倍数10×和40×;为定性评估,未定量共定位
阅读提示:Methods 2.6.4–2.6.5;Supporting Information S3: Additional File 3;Discussion中关于dMBP/SMI312定性评估的说明
统计分析与重复设计
线性混合效应模型以PMI为固定分类因子、动物ID为随机截距;配对比较采用估计边际均值与最小显著差校正;显著性阈值p<0.05;ICC模型类型(双向混合效应、一致性定义);缺陷计数的双因素ANOVA敏感性分析
阅读提示:Methods 2.7 Statistical analysis;Supporting Information S4: Additional File 4;Tables S1 and S2