Conexões neurais observadas em 3D

Uma equipe de pesquisadores do Insti­tuto Max Planck de Bio­química, na Ale­manha, lid­er­a­dos pelo físico espan­hol Rubén Fernández-Busnadiego, con­seguiu obter ima­gens em 3D das vesícu­las e fil­a­men­tos envolvi­dos na comu­ni­cação entre os neurônios. O método é baseado em uma nova téc­nica de micro­scopia eletrônica, que res­fria as célu­las tão rap­i­da­mente que as suas estru­turas biológ­i­cas podem ser con­ge­la­dos enquanto ainda estão total­mente ativas.

“Nós usamos crioto­mo­grafia eletrônica, uma nova téc­nica baseada em micro­scopia de con­ge­la­mento ultra-rápido de célu­las, a fim de estu­dar e obter ima­gens tridi­men­sion­ais da sinapse, a estru­tura celu­lar em que a comu­ni­cação entre os neurônios ocorre no cére­bro dos mamíferos” disse Rubén Fernández-Busnadiego, prin­ci­pal autor do estudo, que é a capa desse mês do Jour­nal of Cell Biol­ogy e é físico do Insti­tuto Max Planck de Bio­química, na Alemanha.

Durante a sinapse, uma célula pré-sináptica (emis­sor) lib­era neu­ro­trans­mis­sores para outra pós-sináptica um (recep­tor), gerando um impulso elétrico no mesmo, per­mitindo assim a infor­mação ner­vosa a ser trans­mi­tida. Durante este estudo, os pesquisadores se con­cen­traram em peque­nas vesícu­las (medindo cerca de 40 nanômet­ros de diâmetro), as quais lib­eram e recebem os neu­ro­trans­mis­sores dos ter­mi­nais pré-sinápticos.

“Graças à uti­liza­ção de deter­mi­na­dos trata­men­tos far­ma­cológi­cos e do avançado método de análise de ima­gens em 3D que desen­volve­mos, é pos­sível obser­var a enorme quan­ti­dade de estru­turas fil­a­men­tosas que estão den­tro dos ter­mi­nais pré-sinápticos e que inter­agem dire­ta­mente com as vesícu­las sináp­ti­cas, assim como apren­der sobre o seu papel cru­cial na resposta da ativi­dade elétrica do cére­bro “, explica Fernández-Busnadiego.

Esta visu­al­iza­ção tridi­men­sional de sinapses mostra a tomo­grafia das vesícu­las sináp­ti­cas de entrega (amarelo), mem­brana celu­lar (roxo), conec­tores entre vesícu­las (ver­melho), fil­a­men­tos para anco­rar as vesícu­las na mem­brana celu­lar (azul), microtúbu­los (verde escuro), mate­r­ial de espaço sináp­tico (verde claro) e den­si­dade pós-sináptica (laranja). (Crédito: Fernández-Busnadiego et al.)

Os fil­a­men­tos conec­tam as vesícu­las e tam­bém as ligam com a área ativa, a parte da mem­brana celu­lar a par­tir do qual os neu­ro­trans­mis­sores são lib­er­a­dos. De acordo com o físico espan­hol, estas estru­turas fil­a­men­tosas agem como bar­reiras que blo­queiam a livre cir­cu­lação das vesícu­las, mantendo-os em seu lugar até que o impulso elétrico chega, bem como para deter­mi­nar a facil­i­dade com que eles se fun­dem com a membrana.

Ima­gens abaixo de zero

A téc­nica em que estas descober­tas são baseadas, crioto­mo­grafia eletrônica, que per­mite obter ima­gens tridi­men­sion­ais do inte­rior das célu­las e para min­i­mizar quais­quer alter­ações à sua estru­tura. Isso é pos­sível porque as célu­las não são reparadas com reagentes quími­cos, mas são vit­ri­fi­cadas — em out­ras palavras, eles são con­ge­la­dos tão rápido que a água den­tro deles não tem tempo para cristalizar, e per­manece em estado sólido.

Essas amostras, que são sem­pre man­ti­dos em tem­per­at­uras de nitrogênio líquido (abaixo de –140 º C), pode ser visto com microscó­pios espe­cial­mente equipa­dos. Além disso, este método não requer qual­quer tipo de preparação adi­cional, ou seja, a den­si­dade das estru­turas biológ­i­cas podem ser obser­va­dos diretamente.

Fonte: Sci­ence Daily

Adapted from mate­ri­als pro­vided by FECYT — Span­ish Foun­da­tion for Sci­ence and Tech­nol­ogy, via EurekAlert!, a ser­vice of AAAS.

Jour­nal Reference:

1. Fernandez-Busnadiego et al. Quan­ti­ta­tive analy­sis of the native presy­nap­tic cytoma­trix by cry­o­elec­tron tomog­ra­phy. The Jour­nal of Cell Biol­ogy, 2010; 188 (1): 145 DOI: 10.1083/jcb.200908082

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