Jama nosowa ssaków zawiera różne rodzaje tkanek i narządów, które pełnią różne funkcje. Jama nosowa stanowi wejściową część górnych dróg oddechowych, która umożliwia przepływ powietrza do i z płuc. Wdychane powietrze przechodzi przez jamę nosową, gdzie jest poddawane kondycjonowaniu temperatury i wilgotności 1 oraz czyszczeniu lub filtrowaniu w celu usunięcia substancji drażniących i toksycznych oraz zakaźnych mikroorganizmów 2. Oba zabiegi są przeprowadzane przez nabłonek nosa i tkanki podnabłonkowe, w tym gruczoły i naczynia, i mają kluczowe znaczenie dla ochrony dolnych dróg oddechowych i płuc. Oprócz swojej roli w oddychaniu i obronie nabłonka, tkanka nosa zawiera również obwodowe aparaty czuciowe układu węchowego i trójdzielnego, które wykrywają szeroką gamę substancji chemicznych w przepływającym powietrzu. W zależności od tego, który system jest aktywowany, sensoryczne wykrywanie substancji chemicznych w nosie może wywołać zmysł węchu, podrażnienie lub ból 3,4.
Obwodowy układ węchowy jest złożony i składa się z kilku anatomicznie oddzielonych węchowych narządów czuciowych w jamie nosowej. Wśród nich największy jest główny nabłonek węchowy (MOE), który stanowi około 45-52% nabłonka nosa u gryzoni 5 i znajduje się w okolicy tylnej. W okolicy przednio-brzusznej znajduje się para rurkowatych struktur znanych jako narząd lemieszowo-nosowy 6, które znajdują się po obu stronach przegrody nosowej. Dwa dodatkowe małe grupy węchowych neuronów czuciowych, znane jako narząd przegrody Masera 7,8 i zwój Gruneberga 9, znajdują się odpowiednio wzdłuż przegrody brzusznej i grzbietowego obszaru wejściowego jamy nosowej. Te narządy obwodowe zawierają nabłonek nerwowy o charakterystycznych cechach morfologii, ekspresji markerów komórkowych i funkcji fizjologicznych. Razem wykrywają tysiące cząsteczek zapachowych z wyjątkową czułością 10-12.
Oprócz węchowych narządów zmysłów, w jamie nosowej znajdują się również inne systemy sensoryczne. Wiadomo, że peptydergiczne włókna nerwowe nerwu trójdzielnego są obecne w nabłonku nosa, zwłaszcza w nabłonku oddechowym 13,14. Niektóre z tych włókien wykrywają drażniące i toksyczne substancje chemiczne i są odpowiedzialne za inicjowanie odruchów ochronnych, takich jak kaszel i kichanie 4,15. Drażniące związki zapachowe i gorzkie mogą być również wykryte przez niedawno odkrytą populację samotnych komórek chemosensorycznych (SCC), z których wiele jest unerwionych przez włókna nerwowe nerwu trójdzielnego 16-19. Te SCC znajdują się w większej gęstości w obszarze wejściowym jamy nosowej i kanalików wlotowych lemieszowo-nosowych, co sugeruje, że mogą również pełnić funkcję ochronną 16-18. W związku z tym nabłonek nosa może znacznie różnić się funkcją, morfologią i składem komórek w zależności od ich lokalizacji anatomicznej.
Nawet w obrębie pojedynczego i wyspecjalizowanego nabłonka występują różnice regionalne. MOE jest jednym z takich przykładów. MOE wyściela różne małżowiny, które są skomplikowanymi i zwiniętymi strukturami. Z ich powodu różne regiony MOE doświadczają różnych natężeń przepływu powietrza, a tym samym różnych szybkości dyfuzji i usuwania cząsteczek zapachowych unoszących się w powietrzu 20. Wiadomo również, że węchowe neurony czuciowe (OSN) wyrażające dany receptor zapachowy znajdują się w jednej z czterech obwodanych stref MOE 21,22. W dużej mierze nie wiadomo, w jaki sposób ta różnica lokalizacji wpływa na reakcję OSN na substancje zapachowe. Ponadto niektóre populacje OSN wykazują preferencje regionalne. OSN eksprymujące cyklazę guanylylu-D (GC-D) mają rozkłady strefowe faworyzujące regiony ślepej uliczki ektoturbinatów 23,24. Niedawno znaleźliśmy subpopulację kanonicznych OSN, która wyraża przejściowy kanał potencjału receptora M5 (trpM5) i jest preferencyjnie zlokalizowana w regionach bocznych i brzusznych 25. Wyniki te wskazują, że MOE nie jest jednorodny. Jednak to, w jaki sposób te regionalne różnice wpływają na kodowanie węchowe, nie jest zrozumiałe. Dzieje się tak po części dlatego, że dokładne badania fizjologiczne MOE i nosa zostały ograniczone przez trudności w uzyskaniu nienaruszonego nabłonka nosa z zachowaną organizacją anatomiczną przy użyciu obecnych metod.
Nabłonek nosa jest głównie otoczony przez przednie kości czaszki, w tym kości nosowe, szczękowe, podniebienne, jarzmowe i sitowe. U dorosłych myszy i innych modeli gryzoni kości te są twarde i trudne do usunięcia bez uszkodzenia ściśle przylegającej tkanki nosowej, zwłaszcza delikatnych małżowin usznych. Często odwapnienie oparte na chemikaliach stosuje się w celu zmiękczenia kości, aby umożliwić kriosekcję tkanek nosa do badań morfologicznych, immunohistochemicznych i hybrydyzacji in situ; Jednak w zależności od wieku zwierzęcia proces odwapnienia może trwać przez noc do 7 dni 24,26-28. Zabieg ten jest również ograniczony, ponieważ wymaga zachowania utrwalacza tkanki. Ponadto chemiczne odwapnienie może być ostre i wpływać na znakowanie immunologiczne niektórych wrażliwych przeciwciał 29,30. Do badań fizjologicznych wymagana jest żywa tkanka, dlatego eksperymenty te są często przeprowadzane na izolowanych OSN lub wycinkach MOE uzyskanych od noworodków, których kości czaszki są cienkie i miękkie 17,31,32. W badaniach fizjologicznych można również wykorzystać całe preparaty do montażu poprzez rozszczepienie głowy 25,33,34, ale zwykle tylko przyśrodkowa powierzchnia nosa jest łatwo dostępna, co ogranicza zapisy fizjologiczne w innych obszarach.
Tutaj opisujemy skuteczną, ręczną metodę odkostniania w celu przygotowania nienaruszonych tkanek nosa z zachowaną oryginalną organizacją anatomiczną i morfologią. Sekwencyjnie usuwamy główne kości przedniej części czaszki pod mikroskopem preparacyjnym, aby odsłonić prawie całkowicie nienaruszony nabłonek nosa, zachowując nienaruszone cienkie kości małżowin usznych, chyba że myszy są bardzo stare i konieczna jest kriosekcja. Rozszerzamy również metodę, aby zachować połączenie między tkankami nosa a opuszkami węchowymi, a także resztą mózgu, ułatwiając w ten sposób jednoczesne badanie zarówno obwodów obwodowych, jak i centralnych. Nasza metoda może być stosowana do przygotowania utrwalonej paraformaldehydu, a także świeżej, żywej tkanki nosa. W związku z tym oczekuje się, że nasza metoda ułatwi badania morfologiczne, immunohistochemiczne i fizjologiczne nad oddychaniem, węchem oraz uszkodzeniem i chorobą nosa.