Rzęski to organelle czuciowe oparte na mikrotubulach, które rozciągają się od powierzchni komórki do środowiska zewnątrzkomórkowego. W zależności od organizacji mikrotubul rzęski można podzielić na dwa typy - "9 + 0" lub "9 + 2". Funkcjonalnie, na podstawie ich ruchliwości, można je sklasyfikować jako rzęski ruchliwe lub nieruchome 1. Rzęski pierwotne to termin powszechnie używany do określenia nieruchomych rzęsek "9 + 0". Mają one dziewięć równoległych mikrotubul dubletowych (oznaczonych przez "9"), a centralna para mikrotubul jest nieobecna w osłonce centralnej (oznaczonej przez "0"). Jednak niektóre rzęski "9+0", takie jak rzęski węzłowe, które regulują lateralizację zarodka, są ruchliwe 2. Z drugiej strony, ruchliwe rzęski charakteryzują się, oprócz dziewięciu równoległych dubletów mikrotubul, dodatkową centralną parą dubletów mikrotubul i są związane z białkami motorycznymi dyneiny w celu ułatwienia ruchliwości. Ponadto niektóre rzęski "9 + 2", takie jak rzęski węchowe, są nieruchome 3. Komórki wyściółki wyściełającej komory mózgu i kanał centralny rdzenia kręgowego charakteryzują się ruchliwymi rzęskami, które napędzają płyn mózgowo-rdzeniowy (CSF) wzdłuż komór mózgu 4.
Ogólnym celem tej metody jest ułatwienie badania dynamiki ruchliwych rzęsek i nieprawidłowości strukturalnych. Zdrowie i rozwój mózgu w dużym stopniu zależą od sprawnego krążenia płynu mózgowo-rdzeniowego w komorach mózgu. Na przykład prawidłowy przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego i równowaga płynów wymagają prawidłowego bicia i funkcjonalnych rzęsek wyściółki 5,6, które z kolei odgrywają kluczową rolę w regulacji kierunkowego ruchu komórek nerwowych i migracji komórek macierzystych 7. W związku z tym nieprawidłowa funkcja lub struktura rzęsek wyściółki może prowadzić do nieprawidłowego przepływu płynu mózgowo-rdzeniowego, co jest związane z wodogłowiem, stanem chorobowym, w którym dochodzi do nieprawidłowego gromadzenia się płynu mózgowo-rdzeniowego w komorach mózgu. Może to w konsekwencji powodować wzrost ciśnienia śródczaszkowego i postępujące powiększenie głowy, drgawki, widzenie tunelowe i upośledzenie umysłowe 8.
Przewaga tej techniki nad istniejącymi metodami polega na tym, że po raz pierwszy pozwoliła ona na zgłoszenie trzech różnych typów komórek wyściółki: I, II i III, w oparciu o ich unikalną częstotliwość i kąt dudnienia rzęsek. Te komórki wyściółki są zlokalizowane w określonych regionach komór mózgu. Ponadto można wykazać wpływ wieku i środków farmakologicznych, takich jak alkohol i cilostazol, na zmianę typów komórek wyściółki lub ich lokalizacji, co nie było możliwe przed tą klasyfikacją komórek wyściółki. Cilostazol jest inhibitorem fosfodiesterazy-3, enzymu, który metabolizuje cAMP do AMP, a także reguluje wewnątrzkomórkowy poziom wapnia 9. Wykorzystanie szybkiej analizy obrazowania fluorescencyjnego umożliwia obrazowanie i ilościowe określenie unikalnych wewnątrzkomórkowych właściwości oscylacji wapnia komórek wyściółki. Na przykład zarówno alkohol, jak i cilostazol znacząco zmieniły częstotliwość dudnienia wyściółki rzęskowej, a także właściwości wewnątrzkomórkowego oscylacji wapnia, co z kolei może prowadzić do zmiany objętości płynu mózgowo-rdzeniowego przez rzęski wyściółki 10. Podsumowując, technika ta była kluczem do dostarczenia pierwszych dowodów na istnienie trzech różnych typów komórek wyściółki o różnych właściwościach oscylacji wapnia.
W następnej sekcji znajduje się szczegółowy przegląd procedury krok po kroku, zwracając szczególną uwagę na przygotowanie i obsługę tkanek.