$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Mikroskopia świetlna, w tym mikroskopia konfokalna i dwufotonowa, okazała się skutecznym narzędziem do badania procesów neuronalnych in vivo, między innymi1,2. Chociaż typowa rozdzielczość przestrzenna na poziomie mikroskopu świetlnego (LM) wynosi około 200 nm, ostatnie postępy technologiczne wykorzystujące różne źródła światła, takie jak mikroskopia ekstremalnego ultrafioletu i miękkiego promieniowania rentgenowskiego, znacznie zwiększyły tę rozdzielczość do prawie 10 nm rozdzielczości przestrzennej3,4,5. Inne osiągnięcia technologiczne w obrazowaniu obejmują połączone obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego z histologią i zapewniają nowatorską metodę pomiaru grubości osłonki mielinowej in vivo, parametru, który tradycyjnie można było zmierzyć tylko na poziomie mikroskopu elektronowego (EM)6,7. Chociaż te postępy na poziomie LM stanowią doskonałe narzędzie do badania procesów życiowych, szczegółowy widok i charakterystykę struktur, takich jak kontakty synaptyczne, można osiągnąć tylko za pomocą EM, który oferuje rozdzielczość sięgającą 0,5 nm. Jednak obserwacja na poziomie EM wymaga, aby próbki były martwe i zmienione w pewien sposób, za pomocą chemicznych utrwalaczy i procesów odwadniania, w celu zachowania cytoarchitektury. W związku z tym badanie próbek biologicznych w wysokiej rozdzielczości może być trudne ze względu na uszkodzenia spowodowane promieniowaniem wiązki elektronów, niski kontrast, odchylenia strukturalne membran, a nawet obecność artefaktów, które mogą wystąpić po odwodnieniu i zatopieniu żywicy epoksydowej8,9,10.
Zachowanie próbek w ich natywnej formie do analizy strukturalnej można osiągnąć za pomocą "Cryo EM of Vitrified Sections" lub CEMOVIS, metody przekroju, która polega na szybkim zamrożeniu i zatopieniu próbki w szklistym lodzie oraz zbadaniu przekrojów pod EM w temperaturze kriogenicznej11,12. Procedura ta pozwala na badanie próbek, gdy są jeszcze stałe i w pełni uwodnione, eliminując w ten sposób artefakty spowodowane procesami dehydracji13. Metoda ta obejmuje jednak dodatkowe urządzenia do krioultramikrotomii, a także dodatkowe urządzenia na standardzie EM, w celu umożliwienia tej obserwacji w bardzo niskich temperaturach, co generuje znaczne dodatkowe koszty. Ponadto podejście opracowane w ramach projektu CEMOVIS wyklucza stosowanie technik znakowania immunologicznego, ponieważ przeciwciała zwykle muszą być inkubowane w temperaturze pokojowej. Alternatywnie możliwe jest połączenie analizy ultrastrukturalnej z procedurami immunohistochemicznymi przy użyciu podejścia zamrażającego i substytucji, podczas którego próbki krioutrwalone są powoli rozmrażane, gdy są zanurzone w krioochronnych chemikaliach, a następnie są zatapiane w specjalistycznych żywicach, takich jak Lowicryls. Znakowanie immunologiczne po osadzeniu można następnie przeprowadzić na takim materiale12. Jednak techniki zamrażania i krioutrwalania są czasochłonne. Wymagają one instalacji dodatkowego sprzętu i nadal wymagają wystawienia próbek na działanie rozpuszczalnika organicznego i chemicznego utrwalacza, które mogą zmienić cytoarchitekturę, pomimo użycia niskiej temperatury14,15. W związku z tym, pomimo całego postępu technologicznego zarówno na poziomie LM, jak i EM, chemiczne utrwalanie tkanki mózgowej, szczególnie za pomocą akroleiny, pozostaje tanią i efektywną czasowo metodą łączenia immunohistochemii z EM16.
W ostatnich dziesięcioleciach podjęto wiele prób znalezienia mieszaniny aldehydów, które zapewniają najlepszą konserwację tkanek. Przed 1960 rokiem jedynym chemicznym utrwalaczem, który dawał akceptowalne wyniki dla EM, był tetratlenek osmu. Jednak tetratlenek osmu jest wysoce toksyczny i drogi, co wyklucza jego stosowanie przez układ naczyniowy do naprawy narządów, takich jak mózg. Akroleina została wprowadzona pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku jako niezawodna metoda konserwacji tkanek zwierzęcych odpowiednia do obserwacji EM struktur komórkowych17. Wnika głębiej w tkankę i reaguje szybciej niż inne aldehydy, gdy jest używany do utrwalania przez zanurzenie i pozwala na dobre zachowanie składników cytoplazmatycznych, przy minimalnym skurczu tkanki17. Taka cecha daje utrwalaniu akroleiny wyraźną przewagę nad innymi aldehydami, gdy jest stosowane w świeżej tkance, umożliwiając dokładniejszą lokalizację żywych związków molekularnych, takich jak enzymy i inne białka18. Rzeczywiście, przez lata była zatwierdzana jako łatwa, wydajna i tania metoda utrwalania do wizualizacji na poziomie EM u wielu gatunków, w tym i gryzoni, ponieważ skutecznie stabilizuje peptydy i białka, zachowuje antygenowość i zapewnia stosunkowo nienaruszoną ultrastrukturę, gdy jest stosowana w połączeniu z innym utrwalaczem aldehydowym16,18,19,20,21. Od tego czasu protokoły wiązania akroleiny u gryzoni zostały ustandaryzowane i szeroko stosowane, szczególnie przez grupę Pickel, w celu wdrożenia podwójnego immunoznakowania dla EM16,22. Kilka grup stosowało utrwalanie akroleiny w tkance mózgowej naczelnych innych niż ludzie23. Jednakże, zgodnie z naszą wiedzą, istnieje tylko jeden opublikowany protokół skutecznie opisujący chemiczne wiązanie akroleiny u naczelnych innych niż ludzie, który jest zgodny z immunoznakowaniem EM24.
W tym artykule przedstawiamy łatwą i niezawodną metodę skutecznego chemicznego unieruchamiania mózgów naczelnych za pomocą akroleiny, co pozwala na potencjalnie długoterminową konserwację wraz z wstępnym wbudowaniem immunoznakowania i badania EM transmisji.