本发明涉及生物医学,具体地,涉及一种确定tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观结构的方法。
背景技术:
1、心律失常引起的心源性猝死是无心脏器质性改变的患者死亡的主要原因。儿茶酚胺敏感性室速(cpvt)是一种遗传性的离子通道病,主要发生于7-12岁的儿童,发病率约为1/10000。其主要的临床特征为运动或情绪激动所诱发的多形性或双向性室速。部分儿茶酚胺敏感性室速患者的首发症状即为晕厥或猝死。但目前具体的发病机制仍未明确。
2、儿茶酚胺敏感性室速的诊断主要依靠具有特征性的心电图及基因检测确诊。对于典型cpvt患者,心电图运动负荷试验或注射儿茶酚胺类药物可以有效诱发出多形性或双向性室速。并且在未经任何治疗的情况下,发生心律失常的阈值及心律失常的形态可重复出现。
3、目前cpvt主要分为三型,分别为cpvt1型、cpvt2型及cpvt3型。cpvt1型是由ryr2基因突变所引起常染色体显性遗传病,约占cpvt患者总数的50-60%。cpvt2型是由casq2基因突变引起的常染色体隐性遗传病,约占cpvt患者总数的5%。cpvt3型由tecrl基因缺陷引起,由法国的devalla教授在2016年首次发并报道。然而目前缺乏对于tecrl基因缺陷患者在未出现心脏器质性改变前就发生cpvt的发病机制清晰的阐述。
4、tecrl主要位于内质网,与tecr基因高度同源。tecrl基因的缺陷会伴随有ryr2和casq2的减少。而在hipsc-cm细胞上的研究发现tecrl基因缺陷还会导致细胞内外钙离子失衡,从而导致dads发生的增加。
5、近年来,越来越多研究cpvt发病机制的小鼠模型得以构建,但主要包括ryr2基因突变的小鼠模型,如ryr2(r4496c,n2386i,a165d)等表现出cpvt的典型临床表现。casq2位点突变的小鼠模型casq2(casq2d307h,casq2deltae9/deltae9)可体外模拟cpvt。具有这些突变的小鼠均表现出了运动或压力诱发的心律失常,体内钙环境的紊乱及线粒体超微结构的受损。但目前为止,仍没有tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观三维立体结构的研究。因此,tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观三维立体结构对于研究tecrl缺失对心脏功能改变的影响有着至关重要的作用。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷,本发明的目的是提供一种确定tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观结构的方法。
2、本发明是通过以下技术方案实现的:
3、本发明提供一种确定tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观结构的方法,该方法包括:
4、获取小鼠心肌细胞切片的电镜图;
5、根据所述电镜图,获取每个切片中线粒体的轮廓和位置信息;
6、根据每个切片中线粒体的轮廓信息,将线粒体多层切片合并为线粒体的三维模型;
7、根据所述三维模型,得到线粒体体积、数量以及线粒体与细胞核距离的数据分布情况,从而得到tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观结构。
8、进一步地,所述根据所述电镜图,获取每个切片中线粒体的轮廓和位置信息,包括:
9、识别所述电镜图,得到线粒体的边缘轮廓点;
10、将每层的边缘轮廓点形成多边形,得到每个切片中线粒体的多边形轮廓。
11、进一步地,基于卷积神经网络深度模型识别所述电镜图。
12、进一步地,将每层的边缘轮廓点形成凸边多边形。
13、进一步地,所述将线粒体多层切片合并为线粒体的三维模型,包括:对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓。
14、进一步地,在所述对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓之前,包括:
15、计算相邻两层切片的线粒体多边形的面积重合度和中心点距离;
16、根据所述面积重合度和中心点距离,判断相邻两层的线粒体多边形是否同属一个线粒体;
17、若相邻两层的线粒体多边形的中心点距离不超过线粒体长度的1/10,并且面积重合度超过70%,则相邻切片的线粒体多边形属于同一个线粒体。
18、进一步地,所述对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓,其中:相邻层的线粒体多边形轮廓采用三角形缝合方式进行合并。
19、进一步地,所述对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓,包括:
20、计算多边形的中心点,从多边形中心作多条等角度的辅助射线,其与每层切片上多边形轮廓相交于多个点,多个点为该层线粒体轮廓的层定位点,相邻层的层定位点一一对应;
21、用三角形面缝合上下两层线粒体轮廓的层定位点,其中,下层编号为i与i+1节点与上一层编号为i的节点确定一个三角形,上层编号为i与i+1节点与上一层编号为i+1的节点确定一个三角形,从而形成线粒体的三维表面。
22、进一步地,所述根据所述三维模型,得到线粒体体积、数量以及线粒体与细胞核距离的数据分布情况,包括:
23、根据每层切片的厚度和线粒体轮廓信息,得到每层的局部线粒体体积,将每层的局部线粒体体积合并求和,得到完整线粒体体积。
24、进一步地,所述根据所述三维模型,得到线粒体体积、数量以及线粒体与细胞核距离的数据分布情况,包括:
25、根据线粒体的位置信息,计算合并后的线粒体中心与细胞核中心的距离,并统计合并后的线粒体数量。
26、与现有技术相比,本发明具有如下至少之一的有益效果:
27、本发明以小鼠心肌细胞的切片电镜图作为输入,通过获取每个切片中线粒体的轮廓和位置信息,将线粒体多层切片合并为线粒体的三维模型,得到线粒体体积、数量以及线粒体与细胞核距离的数据分布情况,从而得到tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观结构。本发明首次研究了tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观三维立体结构,从而为儿茶酚胺敏感性室速的病理生理机制研究提供有力的工具。
1.一种确定tecrl缺失小鼠cpvt模型中心肌细胞的微观结构的方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述电镜图,获取每个切片中线粒体的轮廓和位置信息,包括:
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于卷积神经网络深度模型识别所述电镜图。
4.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,将每层的边缘轮廓点形成凸边多边形。
5.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述将线粒体多层切片合并为线粒体的三维模型,包括:对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在所述对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓之前,包括:
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓,其中:相邻层的线粒体多边形轮廓采用三角形缝合方式进行合并。
8.根据权利要求5或7所述的方法,其特征在于,所述对属于同一个线粒体的多边形轮廓通过缝合方式形成三维外轮廓,包括:
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述三维模型,得到线粒体体积、数量以及线粒体与细胞核距离的数据分布情况,包括:
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述三维模型,得到线粒体体积、数量以及线粒体与细胞核距离的数据分布情况,包括: