电子显微镜 (EM) 使用电子束而不是光对样本进行成像，分辨率低至 0.1 nm，比光学显微镜好大约 1000 倍。虽然许多诊断中的 EM 很大程度上被免疫组织化学和分子技术所取代，但 EM 对于肾脏、神经肌肉和纤毛病理学的特定临床问题仍然至关重要。

透射电子显微镜 (TEM)

TEM 通过样品的超薄切片（60-100 nm）传输电子束。电子与样本相互作用，产生的图案被投影到荧光屏或数字检测器上。致密结构（细胞核、核糖体、糖原）散射更多电子并呈现黑色（电子致密）；密度较低的结构（细胞质基质）显得轻（电子透明）。

TEM 的样品制备要求很高。组织固定在戊二醛（二甲胂酸缓冲液中 2.5%）中，与福尔马林相比，可以更好地保留超微结构。四氧化锇后固定可稳定脂质。样品通过分级乙醇脱水，用环氧树脂浸润，并在60℃下聚合24-48小时。使用金刚石刀在超薄切片机上切割超薄切片，收集在铜网上，并用重金属（乙酸双氧铀、柠檬酸铅）染色以增强对比度。

扫描电子显微镜 (SEM)

SEM 用电子束扫描样品表面，检测从表面原子发射的二次电子。这会产生分辨率为 1-10 nm 的三维地形图像。 SEM 用于检查组织的表面结构，纤毛、微绒毛、内皮表面和异物。样品需要临界点干燥并用金或铂溅射涂层来传导电子。

TEM 的诊断应用

肾脏病理学仍然是 TEM 最重要的诊断应用。肾小球疾病按超微结构表现分类：狼疮性肾炎（系膜下、内皮下、上皮下）的电子致密沉积物、薄基底膜肾病（基底膜厚度<200 nm）、Alport综合征（肾小球基底膜不规则变薄、增厚和片状化），以及微小病变性疾病中的足突消失。 EM 对于分类遗传性肾炎 至关重要，建议作为不明原因蛋白尿和血尿标准检查的一部分。

神经肌肉病理学： 电镜可识别肌肉和神经活检中的结构异常。具体发现包括线形杆状体（先天性肌病）、中央核心疾病（缺乏线粒体的核心结构）、管状聚集体和线粒体结晶内含物。在周围神经中，电镜可检测无髓鞘神经纤维丢失、轴突变性和脱髓鞘模式。

纤毛病理学： 鼻或支气管活检的电镜显示纤毛的超微结构。动力蛋白臂缺陷、径向辐条缺陷和微管转位可诊断原发性纤毛运动障碍（卡塔格纳综合征）。必须对至少 50 个纤毛进行横截面检查才能进行最终评估。

传染病： 电镜可直接观察组织中的病毒颗粒，在培养或 PCR 阴性的情况下提供感染诊断。特征性病毒形态可识别疱疹病毒（二十面体核衣壳）、腺病毒、多瘤病毒（肾移植中的 BK 病毒）和新出现的病原体。

肿瘤病理学： 电镜可解决特定的超微结构特征：黑素体（黑色素瘤）、伯贝克颗粒（朗格汉斯细胞组织细胞增多症）、致密核心神经分泌颗粒（神经内分泌肿瘤）和 Weibel-Palade 小体（血管内皮肿瘤）。虽然 IHC 已取代 EM 用于大多数肿瘤诊断，但 EM 对于 IHC 尚无定论的罕见未分化肿瘤仍然有用。

免疫电子显微镜

免疫金标记将 IHC 与 EM 结合起来。与胶体金颗粒 (5-20 nm) 缀合的抗体与目标抗原结合，在 TEM 下可见电子密集点。该技术将蛋白质定位到特定的亚细胞区室，例如，证明光学显微镜下的颗粒染色模式对应于线粒体或溶酶体蛋白质的积累。免疫金可以在超薄切片上（包埋后）或树脂包埋之前（预包埋）进行。

限制

EM 需要专业、昂贵的设备（通常每台仪器 300,000-800,000 美元）和训练有素的技术人员。样品制备需要 3-5 天。由于检查的区域很小，抽样误差是一个重大风险。福尔马林固定的组织可用于 EM，但与戊二醛固定的组织相比，其超微结构退化。许多经典的 EM 诊断（肿瘤分类）现在都是通过 IHC 进行，从而减少了大多数实验室针对肾脏和神经肌肉病例的临床量。