皮膚活力的鑒定方法
一、概述
皮膚經(jīng)低溫儲(chǔ)存并經(jīng)復(fù)溫后,除非是完全壞死失活的皮膚,輕擦表皮就可和真皮分離,其他從外表上看,色澤、柔軟度、彈性與新鮮皮差別不大。所以必須采用一些方法來監(jiān)測(cè)其質(zhì)量和活力,作為能否移植于病人的依據(jù),也是進(jìn)行皮膚儲(chǔ)存研究工作的必要方法和手段。皮膚的生發(fā)層細(xì)胞及附件的細(xì)胞內(nèi)存在許多酶,如琥珀酸脫氫酶(SDH)、乳酸脫氫酶(LDH)、酸性脫氫酶、Tween-60酯酶、細(xì)胞色素氧化酶、單氨氧化酶(MAO)、 吲哚酚醋酯酶(IAE)、磷酸化酶等。目前檢測(cè)皮膚活力的方法很多,如用組織化學(xué)的方法對(duì)各種酶進(jìn)行定性或定量試驗(yàn),采用微型呼吸計(jì)測(cè)定細(xì)胞的氧耗,同位素標(biāo)記法測(cè)定蛋白質(zhì)或DNA的合成,光學(xué)顯微鏡或電子顯微鏡觀察組織形態(tài)與細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的改變,以及復(fù)原移植或細(xì)胞培養(yǎng)觀察皮片成活率及細(xì)胞生長(zhǎng)狀態(tài)等。
二、琥珀酸脫氫酶測(cè)定法
琥珀酸脫氫酶(SDH)大部分存在于細(xì)胞的線粒體內(nèi),測(cè)定原理是SDH使琥珀酸脫去兩個(gè)H形成延胡索酸,而這兩個(gè)H作用于四氮唑藍(lán)(blue tetrazolium,BT)還原形成藍(lán)色顆粒雙甲臢(diformazan)。結(jié)果顯示有高度的SDH活性者呈藍(lán)色,活性較低者呈紅色,無活性者不著色。該方法快速簡(jiǎn)便,可作為皮膚保存方法選擇及臨床使用前活力判斷的一種手段,但是其準(zhǔn)確性不如定量試驗(yàn)。
Montagna(1962,1995)和Fromisano(1954)均指出,表皮基底細(xì)胞層SDH活性最強(qiáng),胞質(zhì)內(nèi)充滿表達(dá)酶活性的顆粒,其分布與線粒體一致,此顆粒在棘細(xì)胞層逐漸減少,在顆粒層很少。毛囊、汗腺、皮脂腺及其導(dǎo)管的SDH活性均很強(qiáng),主要存在于基底細(xì)胞,而真皮的SDH活性很低。因此,皮膚SDH活性與其代謝和細(xì)胞增殖有關(guān)。琥珀酸脫氫酶主要功能是使琥珀酸脫氫生成延胡索酸,是能量代謝三羧酸循環(huán)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。此酶含量的多少可以反映出細(xì)胞和組織的活力。測(cè)定的原理為:
測(cè)定的步驟為把皮片秤重,剪成小塊,放入特制的桑氏管內(nèi),抽出空氣,裝入氮?dú)?。然后將桑氏管上端的試液(琥珀?紅四氮唑)倒入,在37℃水浴中孵化1h,取出皮片。SDH使琥珀酸脫去的兩個(gè)H原子,使紅四氮唑(三苯四氮唑,2,3,5-triphenyl tetrazolium chloride,TTC)形成紅色沉淀,即紅色甲氮唑(formazan)。經(jīng)乙二醇乙醚浸出4h后,將浸出液用波長(zhǎng)490μm的分光光度計(jì)比色,讀出光密度數(shù)(optimal density,OD),按OD/mg皮片重量計(jì)算出測(cè)定值及百分率,即可得出代表皮膚活力的數(shù)值。
新鮮皮膚SDH活力(X1)=OD/mg皮片重量
保存后皮膚SDH活力(X2)=OD/mg皮片重量
保存后皮膚SDH活性的百分率(%)=X2/X1×100
三、臺(tái)盼藍(lán)染色法
臺(tái)盼藍(lán)(trypan blue,TB)是一種細(xì)胞活體組織染色劑,又稱錐藍(lán)染色。具體方法是將要測(cè)定的皮片剪成小塊,用胰酶消化成上皮細(xì)胞混懸液。吸入0.1ml加入0.1%臺(tái)盼藍(lán)液0.4ml混合后,在顯微鏡下觀察100個(gè)上皮細(xì)胞。染有藍(lán)色的為死細(xì)胞,不著色的為活細(xì)胞。數(shù)出活細(xì)胞數(shù)就可算出百分率。此方操作簡(jiǎn)便,不需特殊設(shè)備,1h就可得結(jié)果,但有時(shí)會(huì)有假陽(yáng)性。
四、測(cè)定放射同位素標(biāo)記摻入檢測(cè)法
較常用的放射同位素標(biāo)記物有3H-核酸、14C-亮氨酸蛋白、14C-葡萄糖、14C-甘氨酸蛋白和35S-硫酸鈉黏多糖等。14C-亮氨酸摻入法是將以放射性同位素14C標(biāo)記的亮氨酸作為示蹤物,利用在表皮細(xì)胞蛋白合成代謝中,亮氨酸參與表皮片基底層細(xì)胞代謝增殖的狀況,當(dāng)與摻入的14C一起參與皮片蛋白質(zhì)合成代謝時(shí),測(cè)定其示蹤的放射性含量,再計(jì)算出14C-亮氨酸的摻入量,能較好地了解到皮片細(xì)胞代謝情況及反映出皮膚活力的高低。
3H-尿嘧啶核苷(3H-UR)摻入法是將標(biāo)記的3H-UR摻入后作為示蹤劑,然后測(cè)定其表皮細(xì)胞內(nèi)RNA的量,并觀察蛋白質(zhì)RNA合成代謝的狀況,還可將3H-胸腺嘧啶核苷摻入以測(cè)定同位素與細(xì)胞內(nèi)DNA的摻入率,當(dāng)上皮細(xì)胞的活力減退時(shí),則同位素的摻入率就降低。
上述同位素?fù)饺氲木唧w測(cè)定方法為:將要測(cè)定的皮膚標(biāo)本用胰酶消化成上皮細(xì)胞混懸液,然后加入相應(yīng)的同位素并蛋白摻入,或加入3H及相應(yīng)的核苷以測(cè)定同位素與細(xì)胞內(nèi)的RNA或DNA的摻入率,在37℃孵化一定的時(shí)間,再用三氯醋酸中止其反應(yīng),洗脫未與蛋白質(zhì)結(jié)合的同位素后,將標(biāo)本置于液閃的記錄儀內(nèi),結(jié)合的放射性以dpm/mg組織表示,可以計(jì)算出該皮膚的活力高低。放射同位素標(biāo)記摻入是一種較準(zhǔn)確的皮膚活力測(cè)定方法,但因其同位素具有放射性,儲(chǔ)存和運(yùn)輸不便,操作時(shí)易污染環(huán)境,需要專業(yè)人員操作以及專門的防護(hù)設(shè)備,且應(yīng)用設(shè)備也較昂貴,不便于在基層醫(yī)院推廣使用。
五、皮膚氧耗量測(cè)定法
這是一種新型的電化學(xué)氣敏分析法,其主要原理是有活力的組織均有代謝,所以要耗氧。在恒溫的營(yíng)養(yǎng)液內(nèi),與有活力的皮膚接觸的微電極(鉑、銀電極)表面氧分壓下降,可以通過放大器測(cè)出氧分壓下降的程度,從而可以推算出皮膚的活力,操作過程可在1h內(nèi)完成。測(cè)定值用kPa/60s表示,其測(cè)量值代表皮片的活力,測(cè)量值高者,皮片活力高,反之則皮片活力低。
六、皮塊培養(yǎng)法
利用組織塊培養(yǎng)的方法,對(duì)皮膚塊進(jìn)行培養(yǎng)觀察,測(cè)量其在培養(yǎng)液中皮片向外生長(zhǎng)的速度及面積,具體的方法是把要測(cè)定的皮片用銳刀切成小塊,放入24孔培養(yǎng)皿內(nèi),然后加入組織培養(yǎng)液,在37℃的二氧化碳孵箱內(nèi)培養(yǎng)。7d后如皮塊周圍有上皮細(xì)胞向外擴(kuò)展生長(zhǎng),則證實(shí)測(cè)定的皮塊具有活力,并根據(jù)皮塊擴(kuò)展生長(zhǎng)的周徑及時(shí)間,利用顯微鏡圖像分析系統(tǒng)測(cè)量出其皮片生長(zhǎng)的面積及速率。該方法需要專門的細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)與設(shè)備,培養(yǎng)時(shí)間周期長(zhǎng),適用于實(shí)驗(yàn)觀察、研究之用。
七、皮片生物移植法
此法是臨床中最直接可靠的皮片活力鑒定方法,無論是何種皮片及儲(chǔ)存的方法,最終結(jié)果是以皮片能否在生物體內(nèi)移植存活為鑒定標(biāo)準(zhǔn)。因此,這也是筆者當(dāng)前燒傷創(chuàng)面治療及皮片動(dòng)物移植實(shí)驗(yàn)中最具體的生物學(xué)方法。它把要測(cè)定的皮片剪成小塊移植于小鼠或大鼠的背部,5~7d后觀察皮片成活的情況,如果皮片柔軟,色澤轉(zhuǎn)紅,則說明具有良好的活力。也可用同樣方法將皮膚移植于病人的供皮區(qū),如果移植后4~5d,皮片轉(zhuǎn)紅,無水皰形成,則說明被測(cè)定的皮片具有100%的活力。但此方法不適合于臨床救治大面積和深度燒傷病人切(削)痂覆蓋創(chuàng)面。
八、四氮唑鹽WST-1法
WST-1是體外合成的一種新型的細(xì)胞活化劑,其化學(xué)名稱為4-[3-(4-碘苯基)-2-(4-硝苯基)-2-H-5四氮唑]-1,3-苯碘酸鈉。它的作用原理是:利用體內(nèi)具有活力的組織或細(xì)胞中的RS(線粒體琥珀酸四氮唑反應(yīng)體系),作用在亞細(xì)胞的呼吸鏈反應(yīng)中的NADH(還原型輔酶Ⅰ)、NAD+(輔酶Ⅰ)脫氫(H)反應(yīng)與體內(nèi)具有活力的細(xì)胞組織中的呼吸鏈EC(電子偶聯(lián)反應(yīng)體系)結(jié)合,將H結(jié)合到WST-1的甲氮唑苯環(huán)上,打開其四氮唑苯環(huán)而成顯色反應(yīng),其反應(yīng)底物變?yōu)榧椎?。因此,只有體內(nèi)測(cè)定的組織細(xì)胞具有活力,其變化的高低必然反映出上述體內(nèi)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的加H反應(yīng)過程的多少,因而呈現(xiàn)出的甲氮唑成色反應(yīng)也越重??梢愿鶕?jù)這種成色反應(yīng)來間接反映某一組織細(xì)胞活力的高低。該法簡(jiǎn)單易行、靈敏迅速,只需3~4h就可完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。具體方法為:取備用皮片,室溫下用磷酸鹽緩沖液(PBS)沖洗3遍,各實(shí)驗(yàn)組均檢測(cè)8塊直徑為10mm的圓形小皮片。將小皮片分別置入96孔無菌塑料培養(yǎng)皿,每孔加入PBS 200μl,再加入WST-1 20μl。設(shè)立等劑量空白(未加皮片)對(duì)照組。置37℃的CO2孵箱內(nèi)3h,棄去皮片,培養(yǎng)液置入雙波長(zhǎng)酶聯(lián)儀,在450/690nm波長(zhǎng)下測(cè)定OD值。實(shí)驗(yàn)組OD值減去對(duì)照組OD值,結(jié)果為皮片實(shí)測(cè)的OD值。
WST-1為水溶性細(xì)胞組織的活化劑,它較MTT、XTT和MTS的新型四氮唑鹽的細(xì)胞活化劑更敏感、更穩(wěn)定、無放射性、反應(yīng)時(shí)間更短,不用漂洗及具有操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn),且價(jià)格低廉,已被國(guó)內(nèi)大中型醫(yī)院燒傷科皮庫(kù)或有關(guān)的研究單位所采用。
九、SYTO/EB雙重染色法
SYTO/EB活力測(cè)定方法為先將皮塊切片,撈片后PBS洗3次,每次3min,滴加SYTO 13工作液50μl,37℃避光孵育20min,PBS洗3次,每次3min,滴加50μl EB(1μg/ml),在冰浴中避光30min。PBS洗3次,每次3min。然后在488/520nm波長(zhǎng)光譜激發(fā),Olympus熒光顯微鏡下觀察細(xì)胞計(jì)數(shù)。熒光顯微鏡下活細(xì)胞發(fā)亮綠色熒光,死細(xì)胞發(fā)紅色熒光,通過辨識(shí)兩種顏色的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù),然后計(jì)算出活力的百分比。
SYTO/EB活力測(cè)定和WST-1活力測(cè)定方法的比較無明顯差異。
SYTOTM核酸染色劑是一組新的穿透性核酸染色劑,該染色劑可穿透活細(xì)胞膜,與核酸DNA/RNA結(jié)合,在一定的激發(fā)和發(fā)射光譜下發(fā)出熒光。該系列各種染色劑之間在細(xì)胞穿透性、與核酸結(jié)合后熒光的增強(qiáng)度、激發(fā)/發(fā)射光譜和DNA/RNA結(jié)合活性特異性等方面有所差異,因此可以對(duì)多種細(xì)胞和細(xì)菌進(jìn)行染色。研究SYTO與其他染色劑相比有許多特性:①用乙醇可將其從核酸上去除,但不能用氯仿和丁醇將其去除,這一點(diǎn)與EB和其他摻入性染色劑相反;②它與核酸的結(jié)合不受非離子去垢劑的影響;③因?yàn)樗慕Y(jié)合方式與Hoechst或DAPI不同,因而不能被BrdU淬滅;④該系列染色劑均為陽(yáng)性離子,因此與帶負(fù)電荷的離子物質(zhì)如核酸可以發(fā)揮最大結(jié)合活性。
而另外一種常用的染色劑EB也可以與核酸結(jié)合,但由于其分子量較大不能自由穿過細(xì)胞膜,只有在細(xì)胞死亡或細(xì)胞損傷細(xì)胞膜出現(xiàn)裂隙時(shí)才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),與DNA結(jié)合發(fā)出紅色熒光。根據(jù)兩種染色劑的特性,同時(shí)對(duì)皮膚組織進(jìn)行雙重染色,然后在一定的激發(fā)/發(fā)射光譜的激發(fā)下可以同時(shí)顯示皮膚組織活細(xì)胞和失去活力細(xì)胞的分布。由于在熒光顯微鏡下兩種染色劑所發(fā)出的熒光顏色不同,可以對(duì)兩種不同顏色染色的細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù),計(jì)算后即可得到皮膚組織的活力。
兩種方法在機(jī)制上是有根本區(qū)別的,其中WST-1是一種間接測(cè)定法,以細(xì)胞內(nèi)線粒體的呼吸功能來反映組織活力,代表了組織內(nèi)各種細(xì)胞成分的活力總值。而SYTO/EB法可以從形態(tài)上直接觀察到組織不同部位各種細(xì)胞的活力狀態(tài),因此能夠?qū)λ枰课坏募?xì)胞進(jìn)行活力的計(jì)算,在實(shí)際工作中可應(yīng)用于特殊的實(shí)例。兩種方法測(cè)定的活力值非常接近。SYTO/EB染色測(cè)定法整個(gè)過程只需1h左右,較WST-1法操作時(shí)間更短,而且結(jié)果敏感性與WST-1測(cè)定結(jié)果相近。另外該法的操作更為簡(jiǎn)便,只需一臺(tái)熒光顯微鏡即可完成活力的檢測(cè),不失為一種敏感的、快速的皮膚活力檢測(cè)方法。
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