Autoradiographie. Radioautographie Methode der Autoradiographie in der Zytologie

Autoradiographie

Autoradiographie, Radioautographie, ein Verfahren zur Untersuchung der Verteilung radioaktiver Substanzen in einem zu untersuchenden Objekt, indem dem Objekt eine fotografische Emulsion auferlegt wird, die gegenüber radioaktiver Strahlung empfindlich ist. Die im Objekt enthaltenen radioaktiven Substanzen scheinen sich selbst zu fotografieren (daher der Name). Die A.-Methode findet breite Anwendung in Physik und Technik, in Biologie und Medizin – überall dort, wo Isotopentracer eingesetzt werden.

Nach dem Entwickeln und Fixieren der fotografischen Emulsion wird darauf ein Bild erhalten, das die untersuchte Verteilung zeigt. Es gibt mehrere Möglichkeiten, eine fotografische Emulsion auf ein Objekt aufzutragen. Eine fotografische Platte kann direkt auf die polierte Oberfläche der Probe aufgebracht werden, oder es kann eine warme flüssige Emulsion auf die Probe aufgebracht werden, die, wenn sie verfestigt ist, eine Schicht bildet, die dicht an der Probe anliegt, und nach Belichtung und Fotoentwicklung untersucht wird. Die Verteilung der radioaktiven Stoffe wird durch den Vergleich der Schwärzungsdichte des Films von Prüf- und Referenzprobe untersucht (sog. Makroradiographie). Die zweite Methode besteht darin, die durch ionisierende Partikel in einer fotografischen Emulsion gebildeten Spuren mit einem optischen oder Elektronenmikroskop (Mikroradiografie) zu zählen. Diese Methode ist viel empfindlicher als die erste. Für Makroautographen werden Dia- und Röntgenemulsionen verwendet, für Mikroautographen spezielle feinkörnige Emulsionen.

Ein fotografisches Bild der Verteilung radioaktiver Substanzen im Untersuchungsobjekt, das nach der A.-Methode erhalten wird, wird als Autoradiogramm oder Radioautogramm bezeichnet.

Auf der Reis. 12 und 3 Beispiele für Autoradiogramme sind angegeben. Das A.-Verfahren kann das Vorhandensein radioaktiver Elemente in verschiedenen Erzen, die Verteilung natürlicher radioaktiver Elemente in den Geweben pflanzlicher und tierischer Organismen usw. nachweisen.

Das Einbringen von mit Radioisotopen markierten Verbindungen in den Körper und die weitere Untersuchung von Geweben und Zellen nach der Methode von A. ermöglicht es, genaue Daten über die jeweiligen Zellen oder zellulären Strukturen zu erhalten, in denen bestimmte Prozesse ablaufen, bestimmte Substanzen lokalisiert sind und zu die Zeitparameter einer Reihe von Prozessen festlegen. So ermöglichte beispielsweise die Verwendung von radioaktivem Phosphor und A. den Nachweis eines intensiven Stoffwechsels in einem wachsenden Knochen; die Verwendung von Radiojod und A. ermöglichte die Klärung der Aktivitätsmuster der Schilddrüse; die Einführung markierter Verbindungen – Vorläufer von Proteinen und Nukleinsäuren, und A. halfen, die Rolle bestimmter zellulärer Strukturen beim Austausch dieser lebenswichtigen Verbindungen zu verstehen. Die A.-Methode ermöglicht es, nicht nur die Lokalisierung eines Radioisotops in einem biologischen Objekt zu bestimmen, sondern auch seine Menge, da die Anzahl der reduzierten Silberkörner in der Emulsion proportional zur Anzahl der darauf einwirkenden Teilchen ist. Die quantitative Analyse von Makroautographen erfolgt mit den üblichen Methoden der Photometrie (siehe Photometrie) , und Mikroautogramme - durch Zählen unter einem Mikroskop von Silberkörnern oder Spuren, die in der Emulsion unter der Einwirkung ionisierender Teilchen entstanden sind. A. erfolgreich mit der Elektronenmikroskopie zu kombinieren (siehe Elektronenmikroskopie). Siehe auch Radiographie.

Zündete.: Boyd D. A. Autoradiographie in Biologie und Medizin, trans. aus dem Englischen, M., 1957; Zhinkin L. N., The use of radioactive isotopes in histology, in dem Buch: Radiotracers in histology, L., 1959, p. 5-33; Perry R., Quantitative Autoradiography, Methods in Cell Physiology, 1964, v. Ich, Kap. 15, p. 305-26.

N. G. Chruschtschow.

Reis. 2. Autoradiogramm (Druck), das die Verteilung von Phosphor (32 P) in Tomatenblättern zeigt. Die Pflanze wurde zuvor in eine Lösung mit radioaktivem Phosphor gelegt. Helle Bereiche entsprechen erhöhten Konzentrationen des radioaktiven Isotops; Es ist ersichtlich, dass Phosphor am Stängel und in den vaskulären Teilen der Blätter konzentriert ist.

Reis. 1. Mikroradiogramm einer Nickelprobe. Die Diffusion von mit dem radioaktiven Isotop 113 Sn markiertem Zinn in Nickel wird untersucht. Die Verteilung von radioaktivem Zinn zeigt, dass die Diffusion hauptsächlich entlang der Korngrenzen von Nickel erfolgt.

Große sowjetische Enzyklopädie. - M.: Sowjetische Enzyklopädie. 1969-1978 .

Synonyme:

Sehen Sie in anderen Wörterbüchern, was "Autoradiographie" ist:

- (aus Auto ... und Radiographie) ein Verfahren zur Aufzeichnung der Verteilung radioaktiver Substanzen in einem Objekt. Auf die Oberfläche wird ein Film mit einer strahlungsempfindlichen Emulsion aufgebracht (geschnitten). Radioaktive Substanzen machen sozusagen Bilder von sich selbst ... ... Großes enzyklopädisches Wörterbuch

- (Radioautographie), ein Verfahren zur Messung der Verteilung von Radioaktivität. c c in dem zu untersuchenden Objekt (entsprechend ihrer eigenen Strahlung), bestehend aus dem Auftragen einer Schicht aus nuklearer fotografischer Emulsion darauf. Die Verteilung wird durch die Dichte der entwickelten Schwärzung bestimmt ... ... Physikalische Enzyklopädie

Eine Methode zur Untersuchung der Verteilung radioaktiver Substanzen (Isotope) in einem zu untersuchenden Objekt oder Verbindungen. Es besteht darin, auf ein Objekt (oder beispielsweise ein Chromatogramm) eine gegenüber radioaktiver Strahlung empfindliche fotografische Emulsion aufzubringen und einen Abdruck zu erhalten, ... ... Wörterbuch der Mikrobiologie

Vorhanden, Anzahl Synonyme: 4 Autoradiographie (2) Makroautoradiographie (1) ... Synonymwörterbuch

Autoradiographie. Siehe Radioautogramm. (Quelle: "English Russian Explanatory Dictionary of Genetic Terms". Arefiev V.A., Lisovenko L.A., Moskau: VNIRO Publishing House, 1995) ... Molekularbiologie und Genetik. Wörterbuch.

Autoradiographie- Methode zur Untersuchung der Verteilung von Radioaktivität. Komponenten in der zu untersuchenden Probe durch ihre eigene Strahlung, indem sie auf die für die radioaktive Einwirkung empfindliche Probe einwirken. Emulsionsstrahlung. Die Verteilung wird durch die Dichte der entwickelten Schwärzung bestimmt ... ... Handbuch für technische Übersetzer

Autoradiographie- * Autoradiographie * Autoradiographie siehe ... Genetik. Enzyklopädisches Wörterbuch

- (aus Auto ... und Radiographie), ein Verfahren zur Aufzeichnung der Verteilung radioaktiver Substanzen in einem Objekt. Auf die Oberfläche wird ein Film mit einer strahlungsempfindlichen Emulsion aufgebracht (geschnitten). Radioaktive Substanzen machen sozusagen Bilder von sich selbst ... ... Enzyklopädisches Wörterbuch

Bücher

Autoradiography in Biology and Medicine, J. Boyd, Das Buch gehört einem der Schöpfer der Autoradiographie-Methode. Die ersten acht Kapitel sind der Theorie der Frage gewidmet. Sie betrachten die Theorie des fotografischen Prozesses, Eigenschaften und Merkmale ... Kategorie: Grundlagen des medizinischen Wissens Verleger:

Die Radioautographie ist eine relativ neue Methode, die die Möglichkeiten sowohl der Licht- als auch der Elektronenmikroskopie immens erweitert hat. Dies ist eine hochmoderne Methode aufgrund der Entwicklung der Kernphysik, die es ermöglichte, radioaktive Isotope verschiedener Elemente zu erhalten. Für die Radioautographie insbesondere Isotope jener Elemente, die von der Zelle verwendet werden oder an von der Zelle verwendete Substanzen binden können und die Tieren verabreicht oder Kulturen in Mengen zugesetzt werden können, die den normalen Zellstoffwechsel nicht stören. Da ein radioaktives Isotop (oder eine damit markierte Substanz) in gleicher Weise wie sein nicht radioaktives Gegenstück an biochemischen Reaktionen teilnimmt und dabei Strahlung aussendet, lässt sich der Weg von Isotopen im Körper mit verschiedenen Nachweismethoden verfolgen Radioaktivität. Eine Möglichkeit, Radioaktivität nachzuweisen, basiert auf ihrer Fähigkeit, auf fotografischen Film wie Licht zu wirken; radioaktive Strahlung durchdringt jedoch das schwarze Papier, das zum Schutz des Films vor Licht verwendet wird, und hat die gleiche Wirkung auf den Film wie Licht.

Um die von radioaktiven Isotopen emittierte Strahlung auf licht- oder elektronenmikroskopischen Untersuchungspräparaten nachweisen zu können, werden die Präparate in einer Dunkelkammer mit einer speziellen fotografischen Emulsion bedeckt und danach einige Zeit im Dunkeln belassen. Dann werden die Dias entwickelt (auch im Dunkeln) und fixiert. Bereiche des Medikaments, die radioaktive Isotope enthalten, beeinflussen die darüber liegende Emulsion, in der unter Einwirkung der emittierten Strahlung dunkle "Körner" erscheinen. So erhalten sie Radio-Autogramme (aus dem Griechischen. Radio- strahlend Autos- mich und Grafik- schreiben).

Zunächst hatten Histologen nur wenige radioaktive Isotope; Zum Beispiel verwendeten viele der frühen Studien mit Autoradiographie radioaktiven Phosphor. Später wurden viel mehr dieser Isotope verwendet; Besonders verbreitet ist das radioaktive Wasserstoffisotop Tritium.

Die Autoradiographie wurde und wird immer noch sehr häufig verwendet, um zu untersuchen, wo und wie bestimmte biochemische Reaktionen im Körper ablaufen.

Mit radioaktiven Isotopen markierte chemische Verbindungen, die zur Untersuchung biologischer Prozesse verwendet werden, werden als Vorstufen bezeichnet. Vorstufen sind in der Regel Substanzen, die denen ähneln, die der Körper über die Nahrung aufnimmt; Sie dienen als Bausteine für den Aufbau von Geweben und werden in die komplexen Komponenten von Zellen und Geweben auf die gleiche Weise eingebaut wie unmarkierte Bausteine in sie eingebaut werden. Der Gewebebestandteil, in den der markierte Vorläufer eingebaut wird und der Strahlung emittiert, wird als Produkt bezeichnet.

In Kultur gezüchtete Zellen befinden sich, obwohl sie vom gleichen Typ sind, zu jedem Zeitpunkt in unterschiedlichen Stadien des Zellzyklus, es sei denn, es wird besondere Sorgfalt darauf verwendet, ihre Zyklen zu synchronisieren. Durch die Injektion von Tritium-Thymidin in die Zellen und anschließende Autogramme ist es jedoch möglich, die Dauer der verschiedenen Stadien des Zyklus zu bestimmen. Der Zeitpunkt des Einsetzens eines Stadiums – der Mitose – kann ohne markiertes Thymidin bestimmt werden. Dazu wird eine Zellprobe aus der Kultur in einem Phasenkontrastmikroskop beobachtet, was es ermöglicht, den Ablauf der Mitose direkt zu verfolgen und zeitlich einzustellen. Die Dauer der Mitose beträgt normalerweise 1 Stunde, obwohl sie bei einigen Zelltypen bis zu 1,5 Stunden dauert.

Methode der Radioautographie

Radioautographie, Definition, Geschichte.

Die Methode der Autoradiographie basiert auf der Einführung einer mit einem radioaktiven Atom "markierten" Verbindung in das zu untersuchende Objekt und der Identifizierung des Ortes ihres Einschlusses durch fotografische Strahlungsregistrierung. Die Grundlage zum Erhalten eines Bildes ist die Wirkung von ionisierenden Teilchen, die während des Zerfalls eines radioaktiven Atoms auf einer nuklearen photographischen Emulsion gebildet werden, die Silberhalogenidkristalle enthält.

Die Entdeckung der Methode der Autoradiographie steht in direktem Zusammenhang mit der Entdeckung des Phänomens der Radioaktivität. 1867 wurde die erste Beobachtung über die Wirkung von Uransalzen auf Silberhalogenide veröffentlicht (Niepce de St.Victor). 1896 beobachtete Henry Becquerel die Beleuchtung einer fotografischen Platte mit Uransalzen ohne vorherige Belichtung. Dieses Experiment gilt als der Moment der Entdeckung des Phänomens der Radioaktivität. Die auf biologisches Material angewendete Autoradiographie wurde erstmals in den 1920er Jahren von Lacassagne und Lattes (Lacassagne, Lattes 1924) verwendet; der histologische Block aus verschiedenen Organen von Tieren wurde nach dem Einbringen von Isotopen mit seiner flachen Seite auf die Röntgenplatte gedrückt und belichtet. Ein histologischer Schnitt wurde im Voraus hergestellt und einem Standard-Färbeverfahren unterzogen. Das resultierende Autogramm wurde getrennt vom Schnitt untersucht. Diese Methode ermöglicht es, die Intensität des Isotopeneinbaus in eine biologische Probe abzuschätzen. In den 1940er Jahren verwendete Leblond die Autoradiographie, um die Verteilung des Jodisotops in Schnitten der Schilddrüse nachzuweisen (Leblond C.P. 1943).

Die ersten Versuche, die Autoradiographie mit der Elektronenmikroskopie zu kombinieren, wurden in den 1950er Jahren unternommen (Liquir-Milward, 1956). Die elektronenmikroskopische Autoradiographie ist ein Sonderfall der konventionellen Autoradiographie, bei der auch Silberkörner gezählt und deren Verteilung berücksichtigt werden. Die Besonderheit des Verfahrens ist die Verwendung einer sehr dünnen Emulsionsschicht. Derzeit wird eine Auflösung von etwa 50 nm erreicht, was 10-20 Mal höher ist als bei der Lichtmikroskopie.

Gegenwärtig wurde das Autoradiographieverfahren um die Möglichkeit ergänzt, die Anzahl der Silberkörner automatisch mit Hilfe von Videoanalysatoren abzuschätzen. Häufig werden zur Verstärkung des Tag-Signals (in der Regel handelt es sich um hochenergetische Isotope) verschiedene Arten von Szintillatoren verwendet, die auf Platten aufgebracht (phosphorbeschichtete Verstärkungsfolie) oder in eine Emulsion (PPO) imprägniert werden – in diesem Fall , beleuchtet Photonenemission eine herkömmliche fotografische Platte oder einen Film.

Fotografisches Prinzip der Bildgewinnung, fotografische Emulsion

Bei einer Röntgenuntersuchung wird die Rolle eines Detektors für nuklearen Zerfall von einer fotografischen Emulsion übernommen, in der beim Passieren eines ionisierenden Teilchens ein latentes Bild zurückbleibt, das dann während der Entwicklung sichtbar wird, ähnlich wie bei der Entwicklung eines gewöhnlichen fotografischen Films.

Fotoemulsion ist eine Suspension von Silberhalogenid-Mikrokristallen in Gelatine. Mikrokristalle haben strukturelle Defekte, die als Empfindlichkeitszentren bezeichnet werden. Nach dem Gurney-Mott-Modell können diese Störungen im Ionengitter eines Kristalls Elektronen einfangen, die freigesetzt werden, wenn ein Alpha- oder Beta-Teilchen das Leitungsband des Kristalls passiert, wodurch das Ion in ein Atom umgewandelt wird . Das resultierende latente Bild kann durch ein Verfahren sichtbar gemacht werden, das aktivierte Silberhalogenidkristalle in Körner aus metallischem Silber umwandelt (dieser Vorgang wird als chemische Entwicklung bezeichnet). Als Entwickler kann jedes Mittel mit ausreichender Reduktionsaktivität verwendet werden (in der Photographie und Autoradiographie werden typischerweise Metol, Amidol oder Hydrochinon verwendet). Nach der Belichtung der belichteten Kristalle werden die verbleibenden Silberhalogenidmikrokristalle mit einem Fixiermittel (üblicherweise Hyposulfit) aus der Emulsion entfernt. Nukleare fotografische Emulsionen sind durch Auflösung (Körnung) und Empfindlichkeit gekennzeichnet. Der erste wird durch die Größe der Silbersalz-Mikrokristalle bestimmt und ist umgekehrt proportional zu letzterem. Die fotografische Emulsion zeichnet sich durch eine reduzierte Empfindlichkeit gegenüber sichtbarem Licht aus, es muss jedoch im Dunkeln damit gearbeitet werden, um das Auftreten von Artefakten auszuschließen.

Die Emulsion kann in Form eines fertigen Films mit Substrat auf das Medikament aufgebracht werden oder durch Eintauchen des Medikaments in eine erhitzte flüssige Emulsion – so entsteht eine dünne gleichmäßige Schicht, die auf übliche Weise entwickelt wird. Vor dem Auftragen der Emulsion für die Lichtmikroskopie wird der Objektträger normalerweise mit der gewünschten histologischen Färbung gefärbt, jedoch blasser als gewöhnlich, um das Zählen von Silberkörnern in allen Bereichen zu ermöglichen. Das Medikament wird für eine bestimmte Zeit ausgesetzt, dann wird es entwickelt.

In der Autoradiographie verwendete Isotope.

In der Autoradiographie können je nach Studienziel und verfügbarem Material verschiedene Isotope verwendet werden. Das von einem ionisierenden Teilchen auf einer nuklearen fotografischen Emulsion erzeugte Bild hängt von der Energie des Teilchens und der Art seiner Wechselwirkung mit Materie ab.

Alphateilchen, die von identischen radioaktiven Kernen emittiert werden, haben die gleiche Energie ( E) und gleicher Weglänge ( R) , verbunden durch die folgende Beziehung:

R = kE3/2

Wo k – eine Konstante, die das Medium charakterisiert, in dem sich die Teilchen ausbreiten. Der Bereich der Partikel im Herzen wird durch seine Dichte und elementare Zusammensetzung bestimmt. Die Bragg-Klymen-Beziehung ermöglicht die Abschätzung der Reichweite in einem Stoff mit Atommasse A und Dichte durch die Reichweite von Alpha-Teilchen in Luft (R0) d:

R= 0,0003 (R0 / d) A1/2

Da die Ionisierungskraft von Alphateilchen sehr hoch ist, erleichtert dies die fotografische Registrierung der Isotopenverteilung und ermöglicht auch die Verwendung von Nicht-Emulsionsmaterialien zur Registrierung. Die Spur von Alpha-Partikeln, die von einer Quelle auf Autogrammen emittiert wird, sieht aus wie ein Strahl aus geraden Segmenten, normalerweise 15-50 Mikrometer lang, die von einem Punkt ausgehen, wodurch Sie die Stelle des Einschlusses eines radioaktiven Etiketts genau lokalisieren können. Alpha-Partikel werden jedoch von Isotopen mit großen Ordnungszahlen emittiert, was ihre Verwendung als biologische Markierung einschränkt.

Spuren von Alpha-Partikeln werden in histologischen Röntgenaufnahmen oft als Artefakt beobachtet - das Ergebnis der Eigenstrahlung von Isotopen im Objektträger.

Betastrahlung ist durch ein kontinuierliches Spektrum der Anfangsenergie von Teilchen gekennzeichnet - von Null bis E max, bestimmt für jedes Isotop. Die Formen des Spektrums unterscheiden sich erheblich. Somit beträgt die wahrscheinlichste Energie der vom Tritem emittierten Teilchen 1/7 von E max, 14C - etwa ¼, 32P - etwa 1/3. Die maximale Energie der Betastrahlung verschiedener Isotope variiert von 18 keV bis 3,5 MeV - in einem viel größeren Bereich als Alphastrahlung. Bei kurzlebigen Isotopen ist die maximale Energie in der Regel höher.

Der Durchgang von Betateilchen und monoenergetischen Elektronen durch Materie wird von zwei Haupttypen von Wechselwirkungen begleitet. Bei der Wechselwirkung mit einem umlaufenden Elektron kann das Teilchen Energie darauf übertragen, die ausreicht, um das Atom zu ionisieren (das Elektron aus der Umlaufbahn zu entfernen). In seltenen Fällen ist diese Energie so hoch, dass die Bahn des freigesetzten Elektrons beobachtet werden kann. Aufgrund der Massengleichheit von Teilchen und Elektron kommt es zu einer Abweichung von der Ausgangsbewegung. Die Wechselwirkung des zweiten Typs mit Atomkernen führt zum Auftreten von Bremsstrahlungs-Röntgenstrahlen. Letzteres wird zwar von der Emulsion nicht registriert, aber der Wechselwirkungsakt des Teilchens mit dem Kern lässt sich durch eine scharfe Unterbrechung der Flugbahn nachweisen.

Wiederholte Wechselwirkungen mit umlaufenden Elektronen führen zu einer Krümmung der Flugbahn, die normalerweise wie eine gewundene Linie aussieht, insbesondere im letzten Teil, wenn die Geschwindigkeit des Teilchens abnimmt und die ionisierende Kraft zunimmt. Die Länge der Trajektorie übersteigt deutlich die Entfernung vom Start- bis zum Endpunkt der Strecke - dem Lauf. Aus diesem Grund sind auch monoenergetische Elektronen durch das Vorhandensein eines nach oben durch R max begrenzten Bereiches gekennzeichnet, der für diese Strahlung typisch ist. Aufgrund der geringeren Ionisationsverluste sind Beta-Teilchen schwieriger zu detektieren als Alpha-Teilchen. Sie bilden keine durchgehenden Spuren (mit Ausnahme der weichsten Strahlung von Tritium - in diesem Fall ist die Wahrscheinlichkeit, mehr als einen Emulsionskristall zu passieren, jedoch gering), die Dichte und Anzahl der entwickelten Kristalle variieren innerhalb verschiedener Grenzen. Die Reichweite eines Beta-Teilchens in einem anderen Element lässt sich anhand der Formel abschätzen:

R = RA1 (Z/A)A1/ (Z/A)

In einem weiten Wertebereich von E max Die maximale Laufleistung steht in Beziehung zur maximalen Energie durch die Beziehung:

R m= 412 E max 1,265 – 0,0954 InE max

Der Unterschied in den Reichweiten, der Ionisierungsfähigkeit und der Dichte der entwickelten Emulsionskristalle für Teilchen mit unterschiedlichen Energien kann verwendet werden, um die Verteilung von Elementen zu unterscheiden, wenn sich ihre Isotope signifikant in E max unterscheiden, wie im Fall von Tritium und 14C. Die Unterscheidung der Verteilung zweier Isotope erfolgt durch Auftragen von zwei Emulsionsschichten auf die Probe, wobei die erste Schicht überwiegend weiche Strahlung registriert, die zweite - hart. Laut einigen Arbeiten können verschiedene Isotope zuverlässig anhand der Größe der entwickelten Emulsionskristalle getrennt werden - Kristalle, die von dem Beta-Teilchen von Tritium betroffen sind, das eine höhere Ionisationskraft hat, sind größer.

Innere Konversionselektronen entstehen, wenn ein Gammaquant mit sehr geringer Strahlungsenergie absorbiert und ein Elektron aus der inneren Hülle eines Atoms herausgelöst wird. Diese Elektronen ähneln weichen Beta-Teilchen, aber im Gegensatz zu letzteren sind sie monoenergetisch. Das Vorhandensein interner Konversionselektronen ermöglicht die Verwendung von Isotopen wie 125I.

Derzeit sind die am häufigsten verwendeten Isotope emittierende Beta-Teilchen. In der Regel wird Tritium zur Markierung in histologischen Untersuchungen verwendet. Die ersten Autogramme unter Verwendung von Tritium wurden bereits in den 1950er Jahren angefertigt (Fitzgerald et al. 1951), aber seine weit verbreitete Verwendung begann, nachdem Tritium-markiertes Thymidin im Brookhaven Laboratory erhalten wurde. Da Wasserstoff Teil aller organischen Substanzen ist, kann man mit Tritium eine Vielzahl von Verbindungen erhalten, die eine radioaktive Markierung tragen. Je niedriger die Energie des emittierten Teilchens ist, desto kürzer ist die Spur, die es beim Bewegen in einer fotografischen Emulsion hinterlässt, und desto genauer kann der Ort des markierten Atoms lokalisiert werden. Die Weglänge von Tritium-Beta-Partikeln beträgt etwa 1-2 μm, die wahrscheinlichste Energie liegt bei 0,005 MeV, und die Spur besteht in den meisten Fällen aus einem einzelnen Silberkorn, was es ermöglicht, die Strahlungsquelle nicht nur in relativ großen Zellen zu lokalisieren Strukturen wie dem Zellkern, aber auch in einzelnen Chromosomen.

Die Einführung von "markierten" Metaboliten in den Körper ermöglicht es, den Einbau des Isotops in die Zellen tierischer Gewebe zu verfolgen, was es ermöglicht, eine Vielzahl von biochemischen Prozessen in einem lebenden Organismus zu untersuchen.

Absolute Daten zu erhalten - die Konzentration der markierten Substanz im Untersuchungsobjekt ist selten das Ziel der radioautographischen Forschung, dazu ist es notwendig, eine Reihe von Bedingungen zu kennen, deren Bestimmung schwierig ist. Daher werden quantitative radioautographische Studien normalerweise durchgeführt, indem die Konzentration von Silberkörnern über dem Testobjekt und der Kontrolle verglichen wird, während die Kontrolldaten bequemerweise als eins oder 100 % genommen werden.

Eigenschaften einiger verwendeter Isotope

in der Radioautographie biologischer Objekte

Methode der Radioautographie

Radioautographie, Definition, Geschichte.

Fotografisches Prinzip der Bildgewinnung, fotografische Emulsion

In der Autoradiographie verwendete Isotope.

Alphateilchen, die von identischen radioaktiven Kernen emittiert werden, haben die gleiche Energie ( E) und gleicher Weglänge ( R) , verbunden durch die folgende Beziehung:

R = kE 3/2

Wo k – eine Konstante, die das Medium charakterisiert, in dem sich die Teilchen ausbreiten. Der Bereich der Partikel im Herzen wird durch seine Dichte und elementare Zusammensetzung bestimmt. Die Bragg-Klymen-Beziehung ermöglicht es, anhand der Reichweite von Alpha-Teilchen in Luft (R 0) die Reichweite in einem Stoff mit Atommasse A und Dichte abzuschätzen d:

R= 0,0003 (R0 / d) A 1/2

Spuren von Alpha-Partikeln werden in histologischen Röntgenaufnahmen oft als Artefakt beobachtet - das Ergebnis der Eigenstrahlung von Isotopen im Objektträger.

R = R A1 (Z/A) A1 / (Z/A)

In einem weiten Wertebereich von E max Die maximale Laufleistung steht in Beziehung zur maximalen Energie durch die Beziehung:

R m= 412 E max 1,265 – 0,0954 InE max

Der Unterschied in den Reichweiten, der Ionisationsfähigkeit und der Dichte der entwickelten Emulsionskristalle für Teilchen mit unterschiedlichen Energien kann verwendet werden, um die Verteilung von Elementen zu diskriminieren, wenn sich ihre Isotope signifikant in E max unterscheiden, wie im Fall von Tritium und 14 C. Diskriminierung von Die Verteilung von zwei Isotopen erfolgt durch Auftragen von zwei Emulsionsschichten auf eine Probe, wobei die erste Schicht überwiegend weiche Strahlung registriert, die zweite - hart. Laut einigen Arbeiten können verschiedene Isotope zuverlässig anhand der Größe der entwickelten Emulsionskristalle getrennt werden - Kristalle, die von dem Beta-Teilchen von Tritium betroffen sind, das eine höhere Ionisationskraft hat, sind größer.

Eigenschaften einiger verwendeter Isotope

in der Radioautographie biologischer Objekte

Beta-Partikel von radioaktivem Phosphor können in einer Kernemulsion bis zu mehreren Millimetern weit fliegen, die Spur besteht aus Dutzenden selten lokalisierter Silberpartikel – mit radioaktivem Phosphor lässt sich beispielsweise nur die Verteilung des Isotops in Geweben untersuchen , kann eine Lokalisation in einzelnen Zellstrukturen nicht festgestellt werden.

Radioaktiver Schwefel und Kohlenstoff können verwendet werden, um das Isotop in einzelnen Zellen zu lokalisieren, sofern sie groß oder ausreichend weit voneinander entfernt sind, was in Blutausstrichen oder Zellsuspensionen erreicht werden kann.

Auflösungs- und Methodenfehler, Methodenfehler.

geometrischer Fehler– aufgrund der Tatsache, dass das emittierte Teilchen in einem beliebigen Winkel auf die Oberfläche der Fotoschicht gerichtet werden kann. Folglich befindet sich das Silberkorn in der Fotoschicht möglicherweise nicht genau über dem radioaktiven Atom, sondern je nach Bewegungsrichtung der Teilchen und Weglänge (Energie) mehr oder weniger verschoben.

Fotofehler entsteht dadurch, dass ein Silberkorn, bestehend aus Tausenden von Metallatomen, viel größer ist als ein radioaktives Atom. Daher muss die Lokalisierung eines kleineren Objekts anhand der Position des größeren beurteilt werden.

Bei der Verwendung von Tritium, das sich durch eine geringe Energie (Laufleistung) der emittierten Teilchen und nuklearen fotografischen Emulsionen mit geringer Korngröße auszeichnet, liegt die Auflösung des Autoradiographieverfahrens innerhalb der Auflösung optischer Systeme - 1 μm. Somit haben diese Fehler keinen signifikanten Einfluss auf das Ergebnis.

Um eine bessere Auflösung zu erreichen, ist es notwendig, die Schnittdicke, die Emulsionsschicht und den Abstand zwischen ihnen zu reduzieren. Die Probe sollte leicht unterbelichtet sein.

Auto-Absorptionseffekt: Die Anzahl der Silberkörner hängt vom Absorptionsgrad der Strahlung durch zelluläre Strukturen ab, aufgrund der geringen Reichweite und niedrigen Energie von Beta-Partikeln ist ihre Absorption im Gewebe ziemlich groß, was zum Verlust der Markierung führen kann, so die Frage die Dicke der Abschnitte wird wichtig. Es hat sich gezeigt, dass die Anzahl der Silberkörner nur bei einer Schnittdicke von nicht mehr als 5 Mikron proportional zur Radioaktivität des Gewebes ist.

Die relative Anzahl von Beta-Partikeln, die die Absorberschicht mit einer Dicke passiert haben X kann nach dem Baer'schen Gesetz geschätzt werden -

N x/N 0 = e - m x

Wobei m der Absorptionskoeffizient ist (der Kehrwert der Schichtdicke, bei deren Durchgang die Anzahl der Partikel abnimmt). e einmal. Der Wert des Absorptionskoeffizienten kann ungefähr aus dem Wert von R geschätzt werden m(maximale Reichweite), bekannt für alle Isotope, unter Verwendung der Beziehung m R m= 10, was für nicht zu harte Strahlung gilt.

Wenn sich in einer Schicht von Einheitsdicke pro Zeiteinheit n Teilchen zur Oberfläche bewegen, dann in einer Probe mit einer Dicke X Oberfläche wird N Teilchen erreichen:

Hintergrund und Artefakte: Auch mechanische Einflüsse – Kratzer, Emulsionsrisse, die zur Bildung eines latenten Bildes führen, und Hintergrundstrahlung – können zu Messfehlern führen, die bei der Bearbeitung von Autographen berücksichtigt werden müssen. Der Hintergrund wird berücksichtigt, indem die Anzahl der Silberkörner im leeren Bereich des Präparats gezählt wird. Fehler werden auch als Ergebnis der histologischen Verarbeitung von Schnitten eingeführt - Verdrahtung für Alkohole (Dehydratisierung), Paraffineinbettung, Färbung. Diese Verfahren können die Größe und das Verhältnis von Zellstrukturen beeinflussen.

Strahlenwirkung markierter Metaboliten: Aufgrund der geringen Strahlungsenergie verursacht Tritium eine signifikante Ionisation in der Zelle, viel stärker als die Strahlungswirkung von Kohlenstoff-Beta-Partikeln. Als Ergebnis werden bei verlängerter Wirkung einer markierten Verbindung, beispielsweise 3 H-Thymidin, Zellen zerstört und sterben ab, was zu einem Stillstand des Gewebewachstums führt. Zunächst ist die Spermatogenese gestört. Es gibt Hinweise auf mutagene und karzinogene Wirkungen markierter Metaboliten. Die beobachteten zytologischen Veränderungen bestehen in einer Unterbrechung der Passage des mitotischen Zyklus durch Zellen, Veränderungen in der Zellploidie und dem Auftreten von Chromosomenaberrationen. Aber anscheinend kann die schädigende Wirkung des Isotops auf Zellen die Ergebnisse der Studie nur unter Bedingungen eines langen Experiments merklich beeinflussen.

Quantifizierung der Radioaktivität

In der Regel wird im Experiment nicht die absolute, sondern die relative Menge des enthaltenen Isotops bestimmt. Der Einschlussgrad des Etiketts kann auf zwei Arten beurteilt werden – densitometrisch – was eher auf Makroautographen und das direkte Zählen von Silberkörnern über Objekten anwendbar ist. Dieses zeitaufwändige Verfahren kann derzeit am Computer durchgeführt werden. Ein digitales Bild eines histologischen Präparats wird von einer speziellen Software verarbeitet, um darauf automatisch Zellen und Zellstrukturen hervorzuheben und die Anzahl der Silberkörner zu zählen. Stellt sich die Frage der quantitativen Bewertung, ist es notwendig, den Effizienzbegriff einzubeziehen. Am häufigsten wird unter Effizienz die Anzahl der Silberkörner verstanden, die während der Registrierung eines radioaktiven Zerfalls gebildet werden. Die Wirksamkeit des Verfahrens wird von vielen Faktoren beeinflusst, vor allem von der Dicke des Objekts und der Emulsion.

In Studien mit einem Szintillationszähler wurde eine hohe Korrelation zwischen der durchschnittlichen Anzahl der Zerfälle pro Minute und der Anzahl der Silberkörner gefunden. Nach Hunt (Hunt und Foote, 1967) entspricht die Bildung eines Korns in der im Experiment verwendeten Emulsion 5,8 radioaktiven Zerfällen, d. h. die Effizienz der Methode beträgt 17,8 %.

Zur Quantifizierung von Tritium in makroskopischen Präparaten können Proben mit Standardaktivität verwendet werden, die auf demselben Autograph montiert sind.

Eine genaue Einschätzung der Radioaktivität der verglichenen biologischen Objekte ist sehr schwierig.

Ein klassisches Beispiel einer radioautographischen Studie ist die Arbeit über die Akkumulation von 32 P in der DNA von Ackerbohnenwurzelzellen (Howard und Pelc, 1953). In diesem Experiment wurde durch die Einteilung des Mitosezyklus in vier Perioden (Mitose - M, G 1 - präsynthetische Periode, S - DNA-Synthese, prämitotische Periode G 2) erstmals gezeigt, dass die Periode der DNA-Synthese einen begrenzten Zeitraum einnimmt Teil der Interphase, zeitlich getrennt vom Beginn und Ende der Mitose. Die Daten von Howard und Pelk fanden später in genaueren Experimenten mit einem spezifischen DNA-Vorläufer, 3 H-Thymidin, eine Bestätigung.

Methoden zur Beurteilung der Proteinsynthese. Die häufigsten Vorstufen zur Beurteilung der Gesamtproteinsynthese in radioautographischen Studien sind 3 H-Leucin, 3 H-Methionin, 3 H-Phenylalanin. Beispielsweise wurde die Synthese von Gesamtprotein im Gehirn von Ratten während der ersten Wochen der postnatalen Entwicklung unter Verwendung einer Leucinmarkierung untersucht (Pavlik und Jakoubek, 1976). Um die Synthese von Histonen und ihre Wirkung auf die Transkriptionsregulation zu untersuchen, werden die basischen Aminosäuren 3 H-Lysin und 3 H-Arginin verwendet, und 3 H-Tryptophan wird verwendet, um die Synthese saurer Proteine zu untersuchen. Die Einschlussdichte der Aminosäuremarkierung entspricht der Intensität der Proteinsynthese und spiegelt somit die funktionelle Aktivität des Neurons wider. Die radioautographische Methode ermöglicht den Vergleich der Eigenschaften der Proteinsynthese in verschiedenen tierischen Geweben unter experimenteller Exposition und ermöglicht es uns, die Dynamik von Veränderungen auf der Ebene einzelner Zelltypen und Zellstrukturen (Zellkern, Zellkörper, Neuronenfortsätze - axonal Transport).

Gegenwärtig wird die Autoradiographie häufig verwendet, um das Gehirn in Studien zu untersuchen, bei denen Radioliganden für bestimmte Rezeptoren verwendet werden. So wurden Karten der Verteilung verschiedener Rezeptoren in den Gehirnstrukturen von Tieren und Menschen erstellt.

Die Autoradiographie wird auch zur Visualisierung von Gelen in der Biochemie und in Kombination mit Immunoassays (RIA) verwendet.

Verweise:

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4. Bokshtein S.Z. Ginzburg S.S. et al. Elektronenmikroskopische Autoradiographie in der Metallkunde M., „Metallurgie“

Autoradiogramm a fija, Autoradiographie, Autoradiographie Verfahren zur Untersuchung der Verteilung radioaktiver Substanzen in einem zu untersuchenden Objekt durch Aufbringen einer gegenüber radioaktiver Strahlung empfindlichen fotografischen Emulsion auf das Objekt. Die im Objekt enthaltenen radioaktiven Stoffe Fotos von sich machen(daher der Name). Die Methode der Autoradiographie findet breite Anwendung in Physik und Technik, in Biologie und Medizin, überall dort, wo Isotopentracer eingesetzt werden.

Zweite Methode besteht darin, die Spuren zu zählen, die durch ionisierende Partikel in einer fotografischen Emulsion entstehen, unter Verwendung optisch bzw Elektronenmikroskop (Mikroradiographie). Diese Methode ist viel empfindlicher als die erste. Für Makroautographen werden Dia- und Röntgenemulsionen verwendet, für Mikroautographen spezielle feinkörnige Emulsionen.

Ein fotografisches Bild der Verteilung radioaktiver Substanzen im Untersuchungsobjekt, das durch Autoradiographie erhalten wird, wird als bezeichnet Autoradiogramm oder Radioautogramm.

Die Einführung von mit Radioisotopen markierten Verbindungen in den Körper und die weitere Untersuchung von Geweben und Zellen durch Autoradiographie ermöglicht:

erhalten Sie genaue Informationen über welche Zellen oder Zellstrukturen, bestimmte Prozesse ablaufen,
lokalisierte Substanzen,
Legen Sie die Zeitparameter für eine Reihe von Prozessen fest.

Beispielsweise ermöglichte die Verwendung von radioaktivem Phosphor und Autoradiographie den Nachweis eines intensiven Stoffwechsels im wachsenden Knochen; die Verwendung von Radiojod und Autoradiographie ermöglichte die Klärung der Aktivitätsmuster der Schilddrüse; Die Einführung markierter Verbindungen – Vorläufer von Proteinen und Nukleinsäuren – und die Autoradiographie trugen dazu bei, die Rolle bestimmter Zellstrukturen beim Austausch dieser lebenswichtigen Verbindungen zu klären. Die Methode der Autoradiographie ermöglicht es, nicht nur die Lokalisierung eines Radioisotops in einem biologischen Objekt zu bestimmen, sondern auch seine Menge, da die Anzahl der reduzierten Silberkörner der Emulsion proportional zur Anzahl der sie beeinflussenden Teilchen ist. Quantitative Analyse Makroautogramme werden mit den üblichen Methoden der Photometrie und Mikroautogramme durch Zählen von Silberkörnern oder Spuren, die in der Emulsion unter Einwirkung ionisierender Teilchen entstanden sind, unter einem Mikroskop durchgeführt. Die Autoradiographie beginnt erfolgreich mit der Elektronenmikroskopie kombiniert zu werden

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Autoradiographie. Radioautographie Methode der Autoradiographie in der Zytologie

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