应用案例｜电镜在膜性肾病临床诊断中的应用

膜性肾病是一种常见的肾小球疾病，是肾病综合征中较为常见的类型之一，主要病变部位是肾小球的滤过膜。正常情况下，肾小球可以有效地过滤血液杂质，将废物和多余水分滤出，有用的物质如蛋白质等保留在血液中。患膜性肾病时，肾小球过滤功能出现异常，滤过屏障受损，血浆蛋白质能够轻易地通过肾小球进入原尿，从而导致患者血液中蛋白质大量流失，并且废物的排出也可能受到影响，最终影响到肾脏功能。

膜性肾病可分为原发性膜性肾病和继发性膜性肾病。原发性膜性肾病是一种自身免疫性疾病，病因大多不明；继发性膜性肾病则是由其他疾病或因素诱发，如系统性红斑狼疮、乙型肝炎病毒感染、药物（如金制剂、青霉胺）、恶性肿瘤等。

膜性肾病对肾小球结构的改变主要体现为：免疫复合物沉积，上皮侧足细胞损伤，肾小球基底膜增厚/损伤，这些改变都会影响肾小球滤膜的形态，进而影响肾小球的滤过性功能。为了更加直观描述这些结构的改变，以下列出正常状态的肾小球结构图和患膜性肾病后肾小球结构的不同结构改变图。（图片源自《Heptinstall’s Pathology of the Kidney（第七版）》）

图1 正常形态的肾小球结构图

图1是正常肾小球结构简图，其中绿色为上皮细胞（足细胞），深灰色为肾小球基底膜，黄色为肾小球内皮细胞，红色为肾小球系膜细胞。四类细胞在滤过系统中发挥的的作用如下：

图2 膜性肾病不同阶段肾小球结构变化图

图2为患膜性肾病不同阶段肾小球形态变化图，内皮细胞、外皮细胞、足细胞、系膜细胞的颜色仍然与图1保持一致，额外标注的免疫复合物的颜色为，黑色代表脏层上皮细胞（足细胞）下 / 基底膜上的免疫复合物，白色代表免疫复合物吸收后的透亮区。

图2中的A、B、C、D分辨代表病理学判定膜性肾病的四个不同发展阶段，即在病理诊断时的I、II、III、IV期（电镜病理），它们的典型结构特征和在病患身上的症状对应情况如下：

肾小球基底膜和上皮细胞间的足突间隙区域有散在或规则分布的较小的电子致密物质沉积，这些沉积物类似免疫复合物，是膜性肾病早期免疫反应的表现；此外可以观察到足细胞发生融合现象。此阶段，患者可能尚未出现明显的临床症状或者仅有少量蛋白尿。

肾小球上皮细胞下出现电子致密物沉积，随着病情的发展，免疫复合物的沉积位置从足突间隙区域逐渐转移到上皮细胞下，并且沉积的物质可能增多。这一时期患者基底膜的损伤进一步加重，血浆中的蛋白质更容易漏出到尿液中，蛋白尿通常会逐渐增多，可能开始出现水肿、低蛋白血症等临床症状。

免疫复合物不仅存在于肾小球上皮细胞下，还开始向基底膜内渗透，基底膜增厚更加显著，且形态不规则。这一阶段患者的临床症状可能会加重，大量蛋白尿持续存在，水肿范围可能扩大，低蛋白血症也会更加明显，肾功能可能开始出现一定程度的下降。

免疫复合物被吸收，基底膜的结构被严重破坏，病理图像表现为基底膜不规则且出现透亮区域。该阶段患者的肾功能损害严重，可能出现肾衰竭的症状，如少尿或无尿、血肌酐和尿素氮显著升高。

上世纪50-60年代，电镜图像检测技术开始被用于肾脏病理研究领域。研究人员首次通过电镜观察到膜性肾病患者肾小球中存在一些特殊的超微结构变化，如基底膜增厚和电子致密物沉积等，这为膜性肾病的诊断提供了全新视角。

20 世纪70-80年代，随着电镜技术的更加成熟和研究人员对肾脏病理认识的加深，电镜在膜性肾病诊断中的关键作用逐渐被确立。在该时期，研究人员通过大量的研究和临床实践，使用电子显微镜明确了膜性肾病在不同发展阶段的结构特征，并为其进行了明确的分期（I-IV期）。这些电镜下的分期标准被广泛应用于临床诊断，使得医生能够更精准地判断膜性肾病的病情严重程度和疾病进展情况。

进入 21 世纪，在现代临床诊断中，电镜检查与光镜检测、免疫荧光检测一起构成了肾脏病检查的必备搭档。检测技术的不断完善，如光电多维复合检测等新技术的出现，进一步提高了电镜在膜性肾病诊断中的应用价值。对于膜性肾病的诊断，电镜检查能够提供常规免疫荧光检测无法获取的超微结构信息，尤其是在确定免疫复合物沉积位置、基底膜的厚度变化以及足细胞损伤程度等方面具有无可替代的优势。

图3、图4为使用扫描电镜拍摄患膜性肾病大鼠的肾脏病理图片。图3中黄框内标识了肾小球上皮细胞（足细胞）足突融合的情况；图4中箭头处指出了电子致密物（免疫复合物）沿着基底膜上皮侧分布的情况，深色斑块即为电子致密物。图3和图4属于膜性肾病的典型病变的电镜病理图。

TEM（透射电镜）灯丝亮度高，设备分辨能力强，在肾脏病理分析诊断过程中被广泛使用。现代电镜技术的进步也将SEM（扫描电镜）分辨能力带入1nm级别，虽然在成像速度和极限分辨能力上与TEM仍然存在一定差别，但是在肾脏病理图像常用拍摄倍数下的成像质感已经与TEM设备较为接近。图5为同批次患膜性肾病大鼠肾脏样本相同视野下SEM和TEM的成像质感对比（左-TEM，右-SEM）。

对于常规的病理检测而言，扫描电子显微镜能装载更多的病理样品，适应高频次高效率的检测场景，使用难度和购置维护成本较低，检测效率也远远高于透射电子显微镜。

与透射电子显微镜相比，利用扫描电子显微镜的低加速电压可实现较好的衬度反差，同时在不损失分辨率的条件下获得优于透射电子显微镜的成像视野。这将有利于介观尺度信息与微观尺度信息的联合检测及数据链接，例如通过免疫荧光标记物定位，扫描电子显微镜大视野高分辨筛选，聚焦离子束定点获取感兴趣样品区域，透射电子显微镜定性病理病因，超微单颗粒冷冻电镜成像已经成为连接病理检测、科学研究，药物开发三个维度的新技术手段，新工作流程。

本文旨在提供一种场发射扫描电子显微镜应用于肾脏病理检测及科学研究的可能性，对肾脏病理样品扫描电子显微镜成像进行了有益的探索，取得了值得借鉴的高分辨高反差成像数据。在未来的工作中，纳克微束将继续关注研发生产和实际应用场景的紧密结合，与用户一起积极探索并解决电子显微镜成像的热点、难点问题，和行业一起成长。

本技术文章中扫描电镜图像由FE-1050T产品拍摄。