STED-микроскопии с разрешением в 96 нм подвергались живые трансгенные мыши, экспрессирующие GFP в нейронах, спустя 4 дня после краниоэктомии. Исследование повторяли дважды в неделю в течение одного месяца. В анализ флуктуаций размеров были включены только те шипики, которые присутствовали в поле наблюдения в течение всего времени исследования, так как только такие шипики вносят вклад в процессы обучения и памяти. В результате медианные геометрические размеры шипиков были оценены следующим образом: длина шейки – 812 нм, голова шипика – 0,41 мкм2 , ширина шейки – 238 нм. У 80% наблюдаемых шипиков регистрировали спонтанные флуктуации всех перечисленных величин на 10-50%, длительность флуктуации составила в среднем 3-4 дня. Эти наблюдения свидетельствуют о стохастическом характере процесса формирования шипиков. Флуктуации размеров головы и шейки слабо коррелируют между собой, что указывает на различные клеточные механизмы регуляции этих величин.

Для моделирования бокового амиотрофического склероза (БАС) использовали трансгенных мышей с повышенной экспрессией гена супероксиддисмутазы 1. При визуализации фокусировку производили на пирамидальные нейроны V слоя моторной коры. У животных наблюдали снижение общего количества шипиков, но одновременно с этим и увеличение усредненного размера головки шипика, благодаря чему различие в суммарной площади синаптической области между экспериментальной и контрольной группами оказалось незначительным.

Таким образом, впервые с применением метода STED-микроскопии показана динамика геометрических размеров дендритных шипиков неокортекса мыши in vivo. На модели БАС у мышей показано, что разработанная технология визуализации может помочь расширить понимание патогенеза нейродегенеративных заболеваний.

Первоисточник: Steffens H., Mott A. C., Li S. , Stable but not rigid: Chronic in vivo STED nanoscopy reveals extensive remodeling of spines, indicating multiple drivers of plasticity , Science Advances , 7(24) , DOI: 10.1126/sciadv.abf2806