使用Imaris研究β细胞的全器3D分布|案例分析

细胞生物学

此Imaris等曲面渲染显示了健康的C57BL/6小鼠（脾叶）的选择成像胰腺。langerhans的胰岛素产生胰岛是伪有序的，以说明Imaris交叉引用体积和空间数据的能力。每种颜色对应于具有已知体积和空间X，Y，Z坐标的胰岛。样品测量约1 x 1.4厘米。

由瑞典Umeå大学Ulf Ahlgren领导的研究人员正在使用带有光学投影层造影术（OPT）的Imaris软件来比较糖尿病小鼠模型胰腺中的β细胞分布与正常小鼠的β细胞分布。这项新作品不仅揭示了这些小鼠中胰腺病理生理学的细节，而且还提供了新的综合记录，了解了这些产生这些胰岛素的细胞如何分布在鼠胰腺中。

Beta细胞分布的3D成像

胰腺是一种混合内分泌和外分泌腺，在维持血糖稳态方面起着关键作用。内分泌成分组织到兰格汉斯的胰岛中，仅构成总胰腺质量的1％至2％，并散布在整个腺体的体积中。产生胰岛素的β细胞是Langerhans胰岛中最突出的细胞类型。

研究人员有兴趣开发胰腺中β细胞分布的更好图景，以充分理解糖尿病和代谢压力动物模型的病理生理学。Although beta cell distribution has been studied using stereological approaches, these methods rely on the extrapolation of two-dimensional data and are, therefore, limited for examining changes in the number of beta-cells in the pancreas, particularly if the changes aren’t the same throughout the organ.

研究人员先前已经开发了一系列的OPT方案，这些方案可以在完整的啮齿动物胰腺的整个体积中提取单个分子标记的物体的定量数据和空间坐标。将其OPT方案与Imaris结合使用，使研究人员可以在整个器官量表上研究瘦素缺陷型（OB/OB）小鼠中的β细胞分布。这种表现出肥胖和胰岛素抵抗的小鼠模型被广泛用于研究导致2型糖尿病的代谢障碍。

Ahlgren说：“在我们的许多研究中，Imaris从OPT数据中提取合并体积和3D空间信息的能力是我们的宝贵资产。”“特别是，交叉引用的体积和空间数据的可能性使我们能够对我们研究的模型系统中某些尺寸类别的胰岛进行详细评估。”

分析光投影层析成像数据

在获取小鼠胰腺的OPT图像后，研究人员通过使用iMaris创建细胞的3D等曲面来量化β细胞体积。这表明内部胰岛病变通常在缺乏瘦素的小鼠中形成。然后，研究人员创建了病变的3D等音表面，以量化其体积。

阿尔格伦说：“尽管以前有成千上万的论文描述了这种老鼠模型，但这些病变被忽略了。”“使用使用Imaris创建的3D等音表面，我们证明了这些病变可能占胰腺总胰岛量的15％。”

一旦他们创建了等图，研究人员将根据其体积和空间X，Y，Z坐标和伪Colocolor Islet beta Beta细胞，将Imaris用于伪小岛胰岛，并根据中小型，中等和较大的体积大小类别。这允许观察到某些类别的胰岛与它们的大小或空间分布有关的如何受到胰腺糖尿病疾病进展的影响。使用现有方法论，这种类型的分析将极具挑战性。

根据他们的发现，研究人员假设在缺乏瘦素的小鼠中，高血糖状态增加了对胰岛素的需求，从而导致血流增加，血管扩张和血管结构改变。反过来，这会导致红细胞/血浆从胰岛中的血管泄漏。然后，溢出的红细胞凝结并形成纤维蛋白网状，在胰岛核心内产生可能影响胰岛功能的病变（Scientific Reports 2016）。

综合数据集

研究人员在相关论文中详细介绍了他们的层析成像数据和Imaris文件（Scientific Data 2017）。已发表的数据集包括在肥胖OB/OB小鼠组中的整个胰腺中的β细胞质量的完整分布及其在4至52周之间的瘦肉控制。还包括有关单个胰岛β细胞体积的信息，包括其三维坐标和形状。

Ahlgren说：“这些新数据集构成了鼠标中β细胞质量分布最全面的公共记录。”“它们可以作为计划各种体内或体内实验的有力参考，包括涉及啮齿动物胰腺的计算建模和统计分析。”

根据研究人员的说法，数据集还提供了一种强大的工具，可以通过阐明β细胞分布中的内部和插图内叶片变化来计划立体抽样评估。

调查报告：之间。S.，Kostromina，E.完整胰腺的成像。科学报告6，文章编号：34885。

PAWEEN，S.，Eriksson，M.，Nord，C.，Kostromina，E。＆Ahlgren，U。2017年。瘦肉和肥胖小鼠中胰腺β细胞质量分布的空间和定量数据集。科学数据4，文章编号：170031。