Образование тромба колотой раны, приводящего к остановке кровотечения, является одним из самых важных событий в жизни1. Тем не менее, несмотря на эту важность, знание того, что происходит структурно во время формирования тромба, будь то в вене, артерии, атеросклеротическом событии или окклюзионном сгустке, было ограничено разрешением и глубиной визуализации. Традиционная световая микроскопия ограничена по глубине по сравнению с полностью сформированным тромбом колокольной раны, от 200 до 300 мкм вZ1, и по уровню разрешения по сравнению с размером тромбоцитарных органелл и расстоянием между ними, часто менее 30нм2. Двухфотонная световая микроскопия может обеспечить необходимую глубину изображения, но не приводит к значительному повышению разрешения. Самые последние достижения в световой микроскопии, например, методы сверхвысокого разрешения, все еще ограничены разрешением, на практике ~20 нм в XY и в два раза больше в Z, и ограничены по глубине, не больше, чем в обычной световой микроскопии. Кроме того, световая микроскопия со сверхвысоким разрешением, как и большая часть исследовательской световой микроскопии, основана на флуоресцентной микроскопии, методе, который по своей сути смещен в сторону небольшого набора белков-кандидатов, для которых существуют хорошие антитела или хорошие меченыеконструкции. В заключение следует отметить, что обычная сканирующая электронная микроскопия может в лучшем случае визуализировать поверхность формирующегося тромба, обогащенного тромбоцитами.
Чтобы преодолеть эти технические ограничения в определении характеристики структуры тромба, мы преследовали три цели. Во-первых, воспроизводимо получить определенную колотую рану в вене или артерии мыши, которая затем может быть легко стабилизирована in situ с помощью химической фиксации. Во-вторых, применять препаративную процедуру, которая подчеркивает сохранение мембраны, что согласуется с целью определения положения отдельных тромбоцитов в формирующемся тромбе. В-третьих, используйте метод непредвзятой визуализации, который в одном изображении можно масштабировать от нанометра до почти миллиметра.
Широкоугольная электронная микроскопия была выбрана в качестве основного метода визуализации по одной важной причине: при визуализации с помощью электронного микроскопа можно увидеть огромное количество особенностей внутри клетки, которые очерчивают ее органеллы и особенности внутри органелл. Небольшие объекты, такие как рибосомы, могут быть распознаны. Этот диапазон особенностей виден потому, что электронно-плотные красители тяжелых металлов, уранил, свинец и осмий, которые используются в электронной микроскопии для получения контраста, связываются с широким спектром молекул. На изображении, полученном с помощью электронного микроскопа, можно увидеть многое из того, что есть, в то время как при использовании иммунофлуоресценции и белкового мечения можно увидеть только то, что светится. Это означает, например, сайты антигенов, присутствующие на данном отдельном виде белка. В случае меченой молекулы, часто белка, это место (участки), где находится этот белок. Все остальные молекулы темные и не подсвечиваются. Однако практичен ли такой выбор электронной микроскопии? Тромб колотой раны имеет размеры 300 на 500 мкм, а при размере пикселя 3 нм это изображение 100 000 на 167 000 пикселей. Качественная камера электронного микроскопа имеет размеры 4000 на 4000 пикселей. Это означает, что примерно 1000 кадров должны быть сшиты/смешаны, чтобы получить одно изображение. Именно такая возможность присутствует в большинстве электронных микроскопов, произведенных за последние 15 лет. Предметный столик микроскопа компьютеризирован, а изображения могут быть сшиты с помощью компьютера. Именно это обоснование привело к выбору, лежащему в основе формулирования представленного протокола.
В заключение мы представляем ниже ряд этапов, которые дают воспроизводимую рану в вене или артерии мышей, которая затем, после этапов фиксации in situ и последующих этапов внедрения, может быть визуализирована с помощью монтажной широкозонной просвечивающей электронной микроскопии в масштабе nm, а в сшитом изображении, визуализированном в масштабе, близком к mm, масштабе фактического in situ неподвижный тромб. Масштабируемость такого рода необходима для понимания образования тромбов как проблемы в гематологии/здоровье и как системы биологии развития, в которой тромбоциты являются основным типом клеток. Эти достижения обеспечивают главное достоинство электронной микроскопии, а именно, человек видит то, что есть, а не только то, что светится. Для ознакомления с подробным протоколом подготовки образцов для последовательной блочной сканирующей электронной микроскопии лица (SBF-SEM) читатель может ознакомиться с недавней статьей Joshi et al.4.