戊二醛,分子式為C5H8O2,是一種有機化合物,呈帶有刺激性氣味的無色透明油狀液體,常用作殺菌劑、食品工業加工助劑、消毒劑、鞣革劑、木材防腐劑、藥物和高分子合成原料等。
戊二醛和多聚甲醛分子中的醛基均能與蛋白質結合形成分子間的交聯, 影響蛋白質構象而使之固定, 而戊二醛與蛋白質分子中的氨基、肽鏈N-端氨基等伯胺基、雜環上的亞胺基、巰基、羥基以及酰胺基反應形成更加穩定的產物,故戊二醛與多聚甲醛常常用在生物組織固定上。
在分子形態學實驗中, 免疫組化組織標本的固定標本用4%多聚甲醛(paraform, PFA)固定, 電鏡標本則用2.50%戊二醛(glutaraldehyde,GA)固定, 而免疫電鏡的標本則用0.05%~0.50% GA和4% PFA混合固定液固定。這樣會存在取材不同, 因小鼠個體差異, 造成實驗對比可能產生差異。
如果有一種統一的固定試劑可以實現多種場景下的應用,就可以有效的避免這種差異。該研究中配制了兩種不同規格的固定液(0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液和0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液)分別進行灌注固定, 直接讓固定液在脈管系統內迅速達到動物體內各器官進行固定, 縮短了將實驗動物處死、剖開胸腔、取出組織修剪并投入固定液固定的時間,從而減少了組織離體時間對免疫組化結果的影響, 也能達到電鏡標本快速固定并同時取得多種臟器的要求。然后再將組織投入相應的固定液(電鏡的2.50%戊二醛和免疫反應的4%多聚甲醛)中保存以完成后續實驗。
▲圖1:A: 用0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠; B: 用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠; C: 用4%多聚甲醛固定液灌注的小鼠; D: 陰性對照。
熒光標記免疫組織化學 用0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠和用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠骨架結合蛋白表達量無明顯差異(圖1)。
▲圖2 用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠心肌的免疫膠體金標記:A: 膠體金標記; B: 陰性對照。
冷凍超薄切片及免疫膠體金標記 電鏡觀察到在閏盤處有較多膠體金顆粒的標記(圖2), 表明心肌閏盤處有該骨架結合蛋白的表達, 也說明這一固定液配比能較好保存抗原活性。
▲圖3 透射電鏡下各種灌注液灌注的小鼠心肌的超微結構:(A、B)用0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠; (C、D)用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠; (E、F)用2.50%戊二醛灌注的小鼠。*: 肌絲;→: 內質網。
▲圖4 透射電鏡下各種灌注液灌注的小鼠腎臟的超微結構:(A、B)用0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠;(C、D)用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠;(E、F)用2.50%戊二醛灌注的小鼠。←: 溶酶體;▲: 線粒體。
▲圖5 透射電鏡下各種灌注液灌注的小鼠肝臟的超微結構:(A、B)用0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠; (C、D)用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠; (E、F)用2.50%戊二醛灌注的小鼠。▲: 線粒體;→: 內質網。
不同固定液處理后超微結構觀察:用0.05%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠超微結構保存較差, 肌絲(圖3A)、溶酶體(圖4A)、內質網(圖3A和圖5A)和線粒體(圖4A和圖5A)等細胞結構不清晰。而用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液灌注的小鼠組織超微結構保存較好, 能清晰顯示細胞核、細胞膜、內質網(圖5C)、線粒體(圖4C和圖5C)、溶酶體(圖4C)和肌絲(圖3C)等細胞結構。
本文設計了戊二醛0.10%和0.05%的兩種低濃度比例的混合液。結果表明, 采用0.10%戊二醛+4%多聚甲醛混合液可以大大減少實驗動物個體差異所帶來的實驗結果偏差, 減少了實驗動物的需求量并簡化了實驗的過程。灌注的小鼠組織既能夠較好地保存抗原的免疫原性而得到較滿意的免疫組織化學結果, 又能夠較好地固定細胞超微結構, 從而達到較好的電鏡標本的固定效果。