Microscopia de força atômica no estudo da superfície endotelial de bifurcações arteriais cerebrais humanas

Resumo

Objetivo: Apresentar o estudo morfológico do endotélio vascular de artérias cerebrais humanas e discutir aplicações e limitações da microscopia de força atômica (AFM) no estudo da patologia vascular. Material e métodos: Foram utilizadas amostras do segmento M1 e da bifurcação da artéria cerebral média, com e sem doença aterosclerótica. Imagens topográficas, obtidas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), das amostras fixadas quimicamente e desidratadas mediante ponto crítico foram confrontadas com imagens de amostras não fixadas, obtidas por AFM. Resultados: As células endoteliais nos segmentos retos de M1 e da bifurcação da ACM, sem doença aterosclerótica, são alongadas e alinhadas com o eixo axial do vaso, porém poligonais e sem orientação preferencial na bifurcação aterosclerótica. A bifurcação com aterosclerose apresenta uma monocamada endotelial altamente irregular e corrugada que invagina na luz do vaso e mostra características heterogêneas na superfície da membrana. A resolução das imagens de MEV foi superior àquela obtida nas imagens de AFM a baixa magnificação. Nas imagens de AFM, a parte lateral e as uniões celulares são pouco definidas e a varredura em altas magnificações diminui a resolução. Contudo, é possível determinar a topografia tridimensional da superfície celular, podendo-se, ao mesmo tempo, realizar estudos funcionais. Conclusão: Apesar da combinação única de alta resolução de imagem e operação sob condições próximas às fisiológicas, a AFM em amostras flexíveis apresenta resolução que depende do tipo de cantilever e do grau de hidratação da amostra. Por isso, em amostras vasculares as condições fisiológicas terão de ser estritamente reproduzidas.

Abstract

Objective: To present the morphologic study of the vascular endothelium of the human brain arteries and discuss applications and limitations of the atomic force microscopy (AFM), in the study of vascular pathology. Material and methods: Samples of the M1 segment of the middle cerebral artery and of its bifurcation, with and without atherosclerotic disease, were used for this study. Samples chemically fixed and dehydrated through critical point served as reference for the study of samples not fixed by atomic force microscopy. Results: The endothelial cells in M1 and the bifurcation of the middle cerebral artery, without atherosclerotic compromise are elongated and aligned with the axis of the vessel, but are polygonal and without preferential orientation at the bifurcation with atherosclerotic compromise. The bifurcation with atherosclerosis presents an endothelial monolayer highly irregular that outstands in the lumen of the vessel and shows heterogeneous features on the surface of the membrane. The resolution of images of scanning electron microscopy is greater than the one obtained from the AFM images of low magnification. In AFM images, the sides and the cellular unions are poorly defined and scanning at high magnifications decreases the resolution. However, it is possible to verify the three-dimensional topography of the cell surface while it is possible the achievement functional studies. Conclusions: Despite the unique combination of high resolution image and operating under physiological conditions, the AFM on flexible samples displays resolution dependent on the type of cantilever and degree of hydration of the sample. So in vascular samples physiological conditions must be strictly reproduced.

Palavras-chave

Endotélio vascular - Microscopia de força atômica - Microscopia eletrônica de varredura

Key words

Vascular endothelium - Atomic force microscopy - Scanning electron microscopy

¹Neurocirurgião.

²Professor livre-docente do Departamento de Radiologia da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (FMUSP) e chefe do Serviço de Neurorradiologia Intervencionista do Hospital das Clínicas da FMUSP.

³Doutora em Química, Escola Politécnica da USP.

⁴Laboratório de Biologia Vascular do Instituto do Coração (InCor) de São Paulo.

⁵Professora-associada, Laboratório de Filmes Finos, Instituto de Física da USP.