Observation of Dendritic Spines of Purkinje Cell Using High-Voltage Electron Microscopy

고압전자현미경을 이용한 소뇌 조롱박세포 가지돌기가시 관찰

The morphological features of neuronal dendritic spines are changed their shapes, sizes and density in response to physiological or pathological conditions . Therefore, exact analysis of spines warrants understanding of neuronal function. The size of the spine is at the borderline of resolution with light microscopy. High voltage electron microscopy Provide excellent resolution of the spines with proper stain techniques thanks to its higher resolution and penetration power. We evaluated more effective staining method for observing dendritic spines after labeling Purkinje cells with anti-calbindin 28 kD immunohistochemistry or Golgi staining methods. 4 fm thickness sections were observed with high voltage electron microscopy and some morphometric analyses were performed. Both Golgi staining and immunohistochemistry revealed the detail structures of the Purkinje cell such as soma, dendrites, and dendritic spines. High voltage electron micrographs with Golgi staining provide more precise morphology and are easy to measure. Average density of spine is $24.5{\pm}3.6/10{\mu}m$ and its length is $1.12{\pm}0.22{\mu}m$. For quantitative analysis of the spines, high voltage electron, micrographs with Golgi staining are more effective. This preliminary result is expected to be useful for further study of spine plasticity in various conditions.

신경세포 가지돌기가시의 형태를 분석하는 것은 신경세포의 기능을 이해하는데 중요하다. 가지돌기가시는 광학현미경 해상도의 한계근처에 있는 구조물로 투과전자현미경 및 공초점헌미경 등을 이용한 연구들이 보고 되고 있다. 고압전자현미경은 높은 해상도와 투과능력 덕분에 두꺼운 절편의 관찰이 용이하여 신경세포의 가지돌기가시 등을 관찰하는데 유용한 것으로 알려져 있다. 고압전자현미경을 이용하여 신경세포의 가지돌기가시를 효과적으로 관찰하는방법을 확인하고 기본적인 형태학적 자료를 축적하고자 하였다. 생쥐 소뇌에 위치하는 조롱박세포의 가지돌기가시를 anti-calbindin 28kD항체 및 Golfi 염색으로 표지한 후 $4{\mu}m$두께의 절편을 제작하여 impregnation방법으로 각각 처리하여 표본을 제작한 후, 초고압전자현미경으로 관찰하여 효과적인 관찰방법을 찾고, 영상분석 기법을 이용하여 가지돌기가시의 밀도와 가시의 길이를 측정하였다. 초고압전자현미경 관찰 결과, 면역조직화학법과 Golgi법 모두 조롱박세포의 가지돌기가시를 관찰할 수 있었으나 Golgi법으로 준비된 표본이 가시를 정량적으로 분석하기에 더욱 적합하였다. 명상분석 결과로는 가지돌기 가시의 평균밀도가 $24.5{\pm}3.6$개/$10{\mu}m$였고, 가시의 평균길이는 $1.12{\pm}0.22{\mu}m$였다. 본 연구를 통해서 Gogli 법으로 염색된 조롱박세포를 고압전자현미경으로 관찰할 경우, 가지돌기가시를 정량적으로 관찰할만한 만족스러운 영상을 얻을 수 있었고, 추후 경사를 주어 촬영한 두 장의 사진을 이용하여 3차원적으로 분석하면 좀 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단되며, 이는 소뇌의 신경가소성을 이해하는데 중요한 자료가 될 것이다.