Gewebe Präparation

Gewebe Präparation

Die Grundlage unserer Forschung wird lange vor der eigentlichen Bildgebung geschaffen. Zunächst müssen Gehirnpräparate so verarbeitet werden, dass ihre feinen anatomischen Strukturen erhalten bleiben und für hochauflösende Analysen zugänglich werden. Für diesen Prozess werden spezialisierte Geräte, kontrollierte Temperaturen und ein hohes Maß an manueller Präzision benötigt.

Die Präparate werden zunächst in ein spezielles Einbettungsmedium eingebracht, das die empfindlichen Strukturen stabilisiert. Anschließend werden sie in einem Großschnitt-Kryostat bei −50 °C in serielle Schnitte im Mikrometerbereich geschnitten. Jeder Schnitt wird direkt nach der Präparation bei −80 °C eingefroren, mit dem Ziel die Gewebestruktur langfristig zu erhalten. Bei einem menschlichen Gehirn können so bis zu rund 3.000 Einzelschnitte entstehen.

Für weiterführende Analysen werden ausgewählte Schnitte aufgetaut, mit Glycerin eingedeckt und über Nacht beschwert. Das Ziel besteht in einer möglichst gleichmäßigen, blasenfreien Präparation. Insbesondere bei großflächigen Schnitten erweist sich dieser Schritt als besonders anspruchsvoll: Das sorgfältige Entfernen kleinster Luftblasen kann bis zu zwei Stunden pro Präparat in Anspruch nehmen und erfordert ein hohes Maß an Sorgfalt, um eine Beschädigung des empfindlichen Gewebes zu vermeiden.

Eine besondere Herausforderung stellt die Arbeit mit großformatigen Whole-Brain-Schnitten dar. Im Gegensatz zu den kleineren Gewebestücken oder einzelnen Hirnregionen, ermöglichen diese Präparate den Blick auf zusammenhängende Strukturen im größeren anatomischen Kontext. Ihre Verarbeitung verbindet technische Präzision mit einer hohen Expertise und Geduld.

Zum Seitenanfang

Färbung mit Kresylviolett

Nach der 3D-PLI Messung werden ausgewählte Gewebeschnitte erneut aufgearbeitet, um zusätzliche histologische Informationen zu gewinnen. Dazu werden die Präparate abgedeckt und für verschiedene Färbeverfahren vorbereitet. Ein häufig eingesetztes Verfahren ist die Färbung mit Kresylviolett.

Diese Färbung bindet an Strukturen der Nervenzellen, insbesondere an RNA-reiche Bereiche im Zellkörper, wodurch die Zellkörper von Neuronen deutlich sichtbar werden. Somit lassen sich die zytoarchitektonischen Strukturen des Gehirngewebes, also die Verteilung, Dichte und Organisation von Nervenzellen in unterschiedlichen Hirnarealen,  sehr gut darstellen.

Die Kresylviolett Färbung ergänzt damit die zuvor gewonnenen 3D-PLI Daten um eine zelluläre Ebene. Beide Methoden zusammen ermöglichen eine umfassendere Charakterisierung der strukturellen Organisation des Gehirns.

Silberfärbung

Eine weitere eingesetzte Methode ist die Silberfärbung, die insbesondere zur Darstellung myelinisierter Nervenfasern genutzt wird. Myelin ist eine Lipid reiche Isolierschicht, die die Axone im Gehirn umgibt und für die schnelle Weiterleitung von Signalen von entscheidender Bedeutung ist.

Durch die Silberimprägnation werden diese Myelinstrukturen selektiv angefärbt und somit im Gewebeschnitt sichtbar gemacht. Je nach Färbeprotokoll erscheinen die Faserverläufe dabei als feine, kontrastreiche Strukturen, welche die Organisation der Nervenfaserbahnen im Gehirn deutlich hervorheben.

Diese Methode ergänzt andere Verfahren wie die Kresylviolett Färbung, da sie nicht die Zellkörper, sondern vor allem die Faserarchitektur betont. So entsteht ein detailliertes Bild der strukturellen Organisation des Gehirns auf unterschiedlichen Ebenen – von der zellulären Architektur bis hin zum Verlauf der Faserbahnen.

Färbung mit Luxol Fast Blue

Nach der 3D-PLI-Analyse kann derselbe Schnitt mit Luxol Fast Blue gefärbt werden, um die Eigenschaften des Myelins, das die Nervenfasern umgibt, sichtbar zu machen. Die Färbung hebt Myelinstrukturen deutlich hervor und ermöglicht eine differenzierte Beurteilung des Myelinisierungsgrads, regionaler Unterschiede und möglicher demyelinisierender Veränderungen. Gleichzeitig ermöglicht Luxol Fast Blue ein besseres Verständnis bestimmter Muster im Polarisationssignal von 3D-PLI: Unterschiede in der Retardierung oder Faserorganisation lassen sich unmittelbar mit der tatsächlichen Myelinverteilung abgleichen. Dadurch wird die Interpretation der 3D-PLI-Daten deutlich vertieft.

Durch die Kombination beider Methoden entsteht ein umfassenderes Bild der strukturellen und mikrostrukturellen Eigenschaften desselben Gewebes, da die optischen Informationen von 3D-PLI direkt mit den biochemischen und morphologischen Merkmalen des Myelins verknüpft werden können.

Zum Seitenanfang