Genes & CellsGenes & CellsГены и КлеткиGenes and Cells2313-18292500-2562Human Stem Cells Institute12051610.23868/gc120516ArticlesСтатьиResearch ArticleSupravital lanthanoid staining for scanning electron microscopy of biological objectsСуправитальное контрастирование лантаноидами для визуализации структуры биологических образцов на сканирующем электронном микроскопеNovikovI. AНовиковИ. АSubbotA. MСубботА. МFedorovA. AФедоровА. АGriboedovaI. GГрибоедоваИ. ГAntonovE. NАнтоновЕ. НVakhrushevI. VВахрушевИ. ВResearch Institute of Eye DiseasesНаучно-исследовательский институт глазных болезнейInstitute on Laser and Information Technologies of the RASИнститут проблем лазерных и информационных технологий РАНInstitute of Biomedical ChemistryНаучно-исследовательский институт биомедицинской химии имени В.Н. Ореховича15062015102VOL 10, NO2 (2015)ТОМ 10, №2 (2015)909605012023Copyright ©; 2015, Eco-VectorCopyright ©; 2015, Эко-Вектор2015Eco-VectorЭко-Векторhttps://genescells.ru/2313-1829/article/view/120516

Since modern scanning electron microscopes are capable of low-vacuum mode and back-scattered electron detection, no other sample preparation, except for heavy metal staining, is necessary. Rare earth chlorides were used as contrast agents to study ocular tissues, cell cultures, and small invertebrates. It has been shown that supravital lanthanoid staining, if adjusted to meet the requirements of modern technology, significantly increases contrast of back-scattered electron images along with their informative value. Not only the microrelief but also internal structures (5-10 μm beneath the surface) of the samples can be visualized without 'classical' sample preparation. Selective accumulation of lantanoids in cell membranes is likely to be due to their binding to calcium ATPases. The developed method of lanthanoid staining enables the use of scanning electron microscopy for subsurface examination of biological objects

Технология современной сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) позволяет исследовать образцы при низком вакууме и в режиме детекции обратно-рассеянных электронов, что дает возможность отказаться от избыточных этапов пробоподготовки, если клеточные структуры контрастированы «тяжелыми» элементами. В качестве контрастирующего вещества нами использовались хлориды редкоземельных металлов. Исследовались образцы тканей глаза, клеточные культуры и мелкие беспозвоночные Показано, что адаптированное к современному уровню техники суправитальное контрастирование с использованием лантаноидов существенно увеличивает контрастность и информативность изображений в обратно-рассеянных электронах, позволяя исследователю получать информацию не только о микрорельефе образца, но и о его строении на глубине до 5-10 мкм, избегая при этом «классической» пробоподготовки Избирательное накопление лантаноидов в пространственной позиции клеточных мембран, вероятно, обусловлено их фиксацией в зоне кальциевых АТФаз. Разработанный метод контрастирования лантаноидами позволяет визуализировать на СЭМ структуру подповерхностного слоя биологических образцов

scanning electron microscopylanthanoidscontrast agentcell cultureсканирующая электронная микроскопиялантаноидыконтрастирующее веществоклеточная культураMiller T.W., Tormey J. M. Calcium displacement by lanthanum in subcellular compartments of rat ventricular myocytes: characterisation by electron probe microanalysis. Cardiovasc. Res. 1993; 27(12): 2106-12.Shaklai M., Tavassoli M. Lanthanum as an electron microscopic stain. J. Histochem. Cytochem. 1982; 30(12): 1325-30.Doggenweiler C.F., Frenk S. Staining properties of lanthanium on cell membranes. PNAS USA 1965; 53(2): 425-30.Zancanaro C., Sbarbati A., Franceschini F. et al. The chemoreceptor surface of the taste disc in the frog, Rana esculenta. An ultrastructural study with lanthanum nitrate. Histochem. J. 1990; 22(9): 480-6.Leslie R.A. The effects of ionic lanthanum and hypertonic physiological salines on the nervous systems of larval and adult stick insects. J. Cell Sci. 1975; 18(2): 271-86.Mills C.J., Buhl A.E., Ulrich R.G. et al. Ultrastructural localization and quantification of extracellular calcium binding sites in mouse vibrissa and human scalp follicles. Skin Pharmacol. 1993; 6(4): 259-67.Вахрушев И.В., Антонов Е.Н., Попова А.В. и др. Разработка тканеинженерных имплантов для регенерации костной ткани на основе полилактогликолидных скаффолдов нового поколения и мультипотентных мезенхимальных клеток пульпы молочного зуба (SHED-клеток), Клеточные технологии в биологии и медицине 2012; 1: 29-33.Kuo J., editor. Electron microscopy: methods and protocols. Third Edition. New York: Humana Press; 2014.Wu J., Yang J., Liu Q. et al. Lanthanum induced primary neuronal apoptosis through mitochondrial dysfunction modulated by Ca2 and Bcl-2 family. Biol. Trace Elem. Res. 2013; 152(1): 125-34.Ferreira-Gomes M.S., Gonzalez-Lebrero R.M., de la Fuente M. C. et al. Calcium occlusion in plasma membrane Ca2 + -ATPase. J. Biol. Chem. 2011; 286(37): 32018-25.Moreira О.C. , Rios P.F., Barrabin H. inhibition of plasma membrane Ca(2 + )-ATPase by CrATP. LaATP but not CrATP stabilizes the Ca(2 + )-occluded state. BBA 2005; 1708(3): 411-9.Glynn I.M., Karlish S.J. Occluded cations in active transport. Annu. Rev. Biochem. 1990; 59:171-205.