Двухфотонная визуализация механорецепторов телец Мейсснера в живой ткани

Тельца Мейсснера (МС) — это механорецепторы в коже, которые в основном реагируют на низкочастотные вибрационные стимулы, например, при скольжении по поверхности. Они отвечают за чувствительность к легкому прикосновению.

Исследователи из Технологического института Нагои (NITech) и Университета Нагои (NU) разработали метод визуализации in vivo для наблюдения за тельцами Мейсснера в живой коже. Этот метод может помочь раскрыть механизм работы механорецепторов, стать новым диагностическим инструментом для неврологических заболеваний и ускорить изучение возрастной нейродегенерации.

Ранее тельца Мейсснера изучали на срезах фиксированных тканей. Теперь же команда NITech-NU впервые использовала двухфотонную микроскопию для наблюдения за МС in situ в кончиках пальцев живых мышей. Этот метод позволяет визуализировать живую ткань на глубине до миллиметра с высоким разрешением и низкой фототоксичностью.

Для визуализации МС ученые использовали нетоксичный долгоживущий флуоресцентный липофильный краситель, который позволяет проводить длительные наблюдения за одним и тем же объектом. «Флуоресцентный краситель сохранялся у мышей не менее 5 недель, и мы успешно визуализировали одни и те же тельца Мейсснера в лапке мыши трижды в течение пяти дней», — поясняет ведущий автор исследования, аспирант NITech Фам Куанг Чунг.

Основной принцип механотрансдукции в МС заключается в том, что легкое механическое давление на кожу вызывает физическую деформацию тельца, что приводит к генерации потенциала действия. Ученые планируют исследовать эти изменения в структуре МС под давлением с помощью новой методики. Для этого они сконструировали специальную камеру, которая изолирует и стабилизирует лапку мыши для двухфотонной визуализации. Эту камеру можно модифицировать для создания контролируемого весового или вибрационного воздействия, приводящего к различным морфологическим изменениям МС.

Текущее ограничение метода заключается в том, что используемый краситель маркирует только нейронные компоненты тельца Мейсснера. «Чтобы создать более полную модель структуры и функции МС, необходимы усилия по разработке совместимых с двухфотонной микроскопией методов маркировки in vivo для других компонентов, таких как пластинчатые клетки и коллагеновая капсула», — отмечает руководитель исследования доктор Сано.

Возможность длительной нетоксичной визуализации МС in vivo имеет значение для здоровья человека. Плотность телец Мейсснера у человека снижается с возрастом, а их форма, размер и плотность меняются при ряде неврологических заболеваний, например, периферических нейропатиях. «Наш новый метод визуализации in vivo впервые позволяет отслеживать структурные изменения в человеческих тельцах Мейсснера в динамике для диагностики неврологических заболеваний и изучения старения», — заключает соавтор работы, старший научный сотрудник NU доктор Мията.

Статья «Two-photon imaging of DiO-labelled Meissner corpuscle in living mouse's fingertip» опубликована в IEEE Transactions on Haptics (DOI: 10.1109/TOH.2016.2574718).