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Método Estereológico

(Quantificação de Sinapses no Sistema Nervoso Central)

 

Sinapses | Processamento do tecido | Cortes em secção semifina | Cortes em secção ultrafina

Contagem de Sinapses

 

"Você é suas sinapses. Elas são o que você é"

Joseph LeDoux, 2002 (in Synaptic Self)

Por Simone Bittencourt

 

          As sinapses são junções especializadas  que enviam sinais de um neurônio para outro, ou ainda para glândulas e músculo. No encéfalo, as sinapses permitem que neurônios do sistema nervoso central formem circuitos neurais interconectados e crussiais para controle de outros sistemas do corpo. O número de sinapse no encéfalo de uma criança é estimado em 1.000 trilhões, esse número declina com a idade chegando a ordem de 100 a 500 trilhões no adulto. Distúrbios patológicos também são capazes de influenciar no número de sinapses. Fisiologicamente quanto maior o número de sinapses, maior a capacidade de realizar uma tarefa, seja ela motora, comportamental ou de aprendizado. Nesse sentido, estimar o número de sinapses (inibitórias, excitatórias, dopaminérgicas...) de uma região pode traduzir o grau de comprometimento da região e do indivíduo. Além de auxiliar no entendimento das vias lesadas durante um certo processo patológico, pode direcionar estudos terapêuticos apropriados.

 

                    A estereologia, é o método mais utilizado para contagens, seja de células, de sinapses ou de qualquer outro constituinte de um organismo. Por meio dessa metodologia obtemos um número estimado do objeto estudado, sem subestimar ou sobreestimar o resultado o que poderia ocorrer em contagens utilizando métodos convencionais.

                    

 

:: Processamento do tecido para contagem de sinapses  ::

  

Para garantir um aumento da significância dos dados obtidos podem ser utilizados 5 animais experimentais, dessa forma reduz-se a média de erro da variabilidade biológica (Gundersen & Osterby, 1981).

     Os animais serão profundamente anestesiados (tionembutal, 50 mg/kg, i.p.) e perfundidos com paraformaldeído 2% e glutaraldeído 2,5%, estas concentrações favorecerão uma melhor visibilidade do contorno das sinapses.  Alguns autores sugerem que o encéfalo permaneça no crânio do animal por aproximadamente 1 hora após a perfusão, isso minimizará agressões no encéfalo quando da sua retirada do crânio.  O encéfalo será removido e mantido em uma solução fixadora (glutaraldeído a 2,5%, paraformaldeído a 2% em tampão cacodilato 0,1M, pH 7,4) por 24h, em temperatura ambiente.

 

           Serão feitos cortes coronais de um hemisfério encefálico (aproximadamente 1 mm de espessura) para identificação da estrutura de interesse.  Deve-se ter o cuidado em selecionar níveis similares da estrutura de interesse para todos os animais.  Um Atlas  (como o de Swanson, 1992) e uma lupa devem ser utilizados para facilitar a identificação da área do encéfalo para contagem.  Para facilitar a visibilidade da área de interesse, as fatias podem ser coradas com azul de toluidina, durante 2-3 min.  Em seguida serão retirados 3 fragmentos com aproximadamente 1mm3 de uma mesma região, o que contribui para que tenhamos uma variabilidade em uma mesma região, que por sua vez, contribui para um resultado mais próximo do real (Gundersen & Osterby, 1981).  Também será tomado o cuidado em escolher níveis similares da região de interesse em cada animal.

 

 
   
 

Após a etapa acima, os fragmentos de tecido serão incluídos em resina epox levados à estufa para a polimerização (Silva et al., 2000)

 

Cortes em Secção Semifina:

     Após aparar os blocos para retirada do excesso de resina, deve-se fazer cortes semifinos, com espessura de 300 nm, com auxílio do ultramicrótomo (Reichert - Ultracuts S/FC S).  Esses cortes serão colocados em lâmina e corados com azul de toluidina a 1% para possibilitar a identificação da área que será utilizada para a contagem sináptica.  A partir da identificação da área desejada, os blocos serão aparados novamente para que apenas a área de contagem permaneça.

 

Cortes em Secção Ultrafina:

          Com o ultramicrótomo, serão obtidos 11 cortes “seriados” por fragmento de tecido incluído em resina. Cada fatia deverá aproximadamente 85 nm de espessura.  Os 11 cortes serão colocados em telas de cobre (Fig.2) cobertas com Formvar.  Os cortes quando fotografados, formarão 10 dissectors por bloco, o que renderá um total de 30 dissectors por animal, o que garantirá uma considerável variabilidade entre os campos.

          Para visibilizar os contornos das sinapses, por meio de microscopia eletrônica, os tecidos serão corados previamente em uranila e chumbo.

 

 

     Fig. 2. Representação do tecido sobre a tela de cobre.  Está sendo representado somente um corte sobre a tela, porém, serão colados 11 cortes os quais deverão estar alinhados como uma tênia.

    

 

A espessura de 85 nm foi escolhida com base nos estudos de Elias e colaboradores. Estes autores investigaram o tamanho médio das sinapses através da visibilidade, por meio de microscópio eletrônico, de 10 cortes seriados de um tecido cerebral.  Os tecidos foram fotografados e analisados em uma magnitude primária de 10.000X, de onde obtevem-se cortes com aproximadamente 85 nm em serie seria a ideal para conter as sinapses a serem analisadas (Elias et al., 1983).

 

 

Contagem de sinapses

          O exame do material será realizado através do Microscópio Eletrônico de Transmissão (JEOL - JEM-1200 EXII).  Para fotografar nós utilizamos uma emissão de elétrons de 80,0kV e a magnitude de 5.000X.  Serão fotografadas as mesmas áreas nas 11 fatias de tecido.  Quando da revelação do negativo, o aumento de 3X é suficiente, perfazendo um aumento final de 15,000X, de onde procedemos a contagem das sinapses.  O material geralmente é revelado em papel Kodabrome Print F3 (18 x 24cm).

          Com as fotografias em mãos será utilizado o método de dissector para contagem das sinapses (Sterio, 1984; Granados-Rojas et al., 2002).  O princípio do dissector diz que:  se o perfil de uma partícula aparecer em um plano do dissector e não aparecer no plano seguinte, ele representará uma partícula e será contado.  Esse método também impõe a utilização do sistema teste de moldura de contagem sobre as fotografias para impedir que o mesmo perfil sináptico seja contado duas vezes.

 

          Ex.: Ilustração dos dissectors.  O plano 1 será comparado com o plano 2, este com o plano 3, e assim sucessivamente.

 

           O sistema de moldura é formado por linha proibida (linha continua) e por linha permitida (linha pontilhada).  Os perfis contáveis deverão estar dentro da moldura ou tocando a sua linha permitida, desde que não passe pela linha proibida.  Dessa forma, deve-se obedecer a regra do dissector que diz que o perfil só é contável quando aparece no primeiro plano e não aparece no segundo.

 

O número total de sinapses será determinado com base na densidade numérica da sinapse assimétrica e no volume total de referência.  Nesse sentido, estimaremos o número de sinapses por unidade de volume (densidade numérica = Nv) e multiplicaremos esse parâmetro pelo volume de referência V(referência).   Esses dois cálculos estão exemplificados a seguir.

 

Nsinapses = V(referência) x Nv

 

 

Ex.:  Estimação do volume da camada molecular do giro denteado de acordo com o principio de Cavalieri

A formação hipocampal de um rato será inteiramente seccionada, em sentido coronal, em fatias de 30 µm, através do criostato (Leica CM 1850).  Serão tomadas amostras sistemáticas uniformes a cada 10 cortes, sendo que o primeiro corte foi escolhido aleatoriamente.  Ao todo foram recolhidas 11 fatias para a estimação do volume da camada molecular do giro denteado.  A distância entre cortes ou espessura ( T ) foi de 300 µm.  Estas amostras serão dispostas em lâminas, tomando-se sempre o cuidado de voltar para cima o lado que recebeu o primeiro corte, e coradas com cresil violeta para possibilitar uma melhor visualização dos limites do hipocampo.  Posteriormente, as imagens do hipocampo serão capturadas por um microscópio acoplado a um terminal de computador, e terão suas imagens impressas num aumento de 20X do tamanho original.  Um sistema teste de pontos será sobreposto ao acaso sobre as 11 fatias.

           Para o cálculo do volume da camada molecular do giro denteado, através do princípio de Cavalieri, dispomos da seguinte fórmula:

 

V := T . (a/p) . ∑P

 

Donde V é o volume a ser calculado; T é a espessura da fatia obtida; a/p é a área associada com cada ponto no sistema teste utilizado e ∑P é o número total de pontos obtidos nas fatias analisadas (Gundersen & Jensen, 1987, Michel & Cruz-Orive, 1988).

          Tomar-se-á o cuidado em corrigir a retração tecidual da área analisada, para isso, efetuaremos os cálculos com base na fórmula (Van Aden & Uylings, 1985):

 

V(referência)corrigido = V(referência) x (1 - retração)

Donde:

V = volume                

 

 

Estimação da densidade numérica da sinapse da camada molecular do giro denteado:

Após contar as sinapses, respeitando a regra do dissector, correlaciona-se as mesmas ao volume em que estão inseridas.  Para isso, aplica-se a seguinte fórmula:

 

 

Donde NV é a densidade numérica;  (a/f) é a área associada a cada moldura; h é a distância entre cortes analisados;  P é a somatória do número de pontos, do sistema teste de pontos, associados a moldura, que atingem o espaço de referência;  Q-  é o número de perfis amostrados pela moldura de amostragem no plano de referência e que não são vistos no plano de análise.

 

Provavelmente os dados serão avaliados através do programa ANOVA.

 

   
 
Referências Consultadas:
 

Cammermeyer, J. (1968).  Submerged heart method to prevent intracardial influx

      of air prior to perfusion fixation of the brain.  Acta Anat (Basel), 67: 321-337.

Elias, H.; Hyde, D.M.; Scheaffer, R.L.  A Guide to Practical Stereology, Karger, San 
      Francisco, 1983
Fiala, J.C.; Harris, K.M. (2001) . Extending Unbiased Stereology of Brain Ultrastructure
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Gallyas, F; Hsu, M; Buzsaki, G. (1993).  Four modified silver methods for thick sections

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Granados-Rojas, L.; Larriva-Sahd, J.; Cintra, L.; Gutiérrez-Ospina, G.; Rondán, A.; 
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Gundersen HJ, Jensen EB. (1987).  The efficiency of systematic sampling in stereology 
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Michel RP, Cruz-Orive LM. (1988).  Application of the Cavalieri principle and vertical 
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Sterio DC. (1984). The unbiased estimation of number and sizes of arbitrary particles 
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Swanson, L.W. (1992).  Brain Maps: Structure of the rats brain.  Amsterdam: Elsevier, p. 240.

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