Elastica-MassonおよびPrip-Acid-Schiff染色腎臓切片を使用した構造化された照明顕微鏡によるフットプロセス、ミトコンドリア、および基底膜の定量分析

はじめに：腎臓病の病因と関連するフットプロセスの消耗とミトコンドリア核分裂。電子顕微鏡は視覚化のための金標準的な方法ですが、電子顕微鏡の観察可能な領域は光学顕微鏡よりも小さいです。腎疾患の病変部位が焦点を合わせている可能性があるため、これらの微細構造変化を定量的に評価する代替方法を開発することが重要です。 方法：構造化照明顕微鏡（SIM）を使用して、Elastica-Masson Trichrome（EMT）および周期酸シフ（PAS）染色腎臓切片を分析しました。 結果：EMT染色により、足プロセスの3次元（3D）構造が明らかになりましたが、ポンコーキシリジン酸フクシンアゾフィロキシン溶液は蛍光を誘導しました。フーリエ変換による成分周波数へのフットプロセス画像の変換により、パワースペクトル（PS）の（1/4）2-（1/16）2の同心円が、足プロセスの通常の周期構造に関する情報が含まれていることが示されました。PSによって評価されるフットプロセスの完全性は、タンパク尿と負の相関がありました。EMT染色切片は、ミトコンドリア損傷を伴うマウスおよび尿細管間質性腎炎の患者に断片化されたミトコンドリアを明らかにしました。フーリエ変換は、関連するミトコンドリア損傷を定量化しました。免疫グロブリンA（IGA）腎症患者の定量化されたミトコンドリア損傷は、腎生検後の推定糸球体ろ過率（EGFR）の低下を予測しましたが、生検ではEGFRと相関しませんでした。640 nmレーザーで励起されたPAS染色セクションは、変動値の係数と組み合わされ、膜性腎症ステージI. 結論：腎臓の微細構造は、SIMを使用して臨床診療で準備されたセクションから定量化されます。

INTRODUCTION: Foot process effacement and mitochondrial fission associate with kidney disease pathogenesis. Electron microscopy is the gold-standard method for their visualization, but the observable area of electron microscopy is smaller than light microscopy. It is important to develop alternative ways to quantitatively evaluate these microstructural changes because the lesion site of renal diseases can be focal. METHODS: We analyzed elastica-Masson trichrome (EMT) and periodic acid-Schiff (PAS) stained kidney sections using structured illumination microscopy (SIM). RESULTS: EMT staining revealed three-dimensional (3D) structures of foot process, whereas ponceau xylidine acid fuchsin azophloxine solution induced fluorescence. Conversion of foot process images into their constituent frequencies by Fourier transform showed that the concentric square of (1/4)2-(1/16)2 in the power spectra (PS) included information for normal periodic structures of foot processes. Foot process integrity, assessed by PS, negatively correlated with proteinuria. EMT-stained sections revealed fragmented mitochondria in mice with mitochondrial injuries and patients with tubulointerstitial nephritis; Fourier transform quantified associated mitochondrial injury. Quantified mitochondrial damage in patients with immunoglobulin A (IgA) nephropathy predicted a decline in estimated glomerular filtration rate (eGFR) after kidney biopsy but did not correlate with eGFR at biopsy. PAS-stained sections, excited by a 640 nm laser, combined with the coefficient of variation values, quantified subtle changes in the basement membranes of patients with membranous nephropathy stage I. CONCLUSIONS: Kidney microstructures are quantified from sections prepared in clinical practice using SIM.