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Autorradiografía

Autorradiografía de un corte coronal del cerebro, tomado de una rata embrionaria. El marcador de unión GAD67 se expresa en gran medida en la zona subventricular . Una autorradio...

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Autorradiografía de un corte coronal del cerebro, tomado de una rata embrionaria. El marcador de unión GAD67 se expresa en gran medida en la zona subventricular .

Una autorradiografía es una imagen en una película de rayos X o emulsión nuclear producida por el patrón de emisiones de desintegración (por ejemplo, partículas beta o rayos gamma ) de una distribución de una sustancia radiactiva . Alternativamente, la autorradiografía también está disponible como imagen digital (autorradiografía digital), debido al reciente desarrollo de detectores de gas de centelleo [ 1 ] o sistemas de fosfoimagen de tierras raras [ 2 ] . La película o emulsión se coloca frente a la sección de tejido marcada para obtener la autorradiografía (también llamada autorradiograma ). El prefijo "auto-" indica que la sustancia radiactiva se encuentra dentro de la muestra, a diferencia de la historradiografía o la microrradiografía, en las que la muestra se marca mediante una fuente externa. Algunas autorradiografías pueden examinarse microscópicamente para localizar granos de plata (como en el interior o el exterior de células u orgánulos), proceso que se denomina microautorradiografía. Por ejemplo, se utilizó la microautorradiografía para examinar si la atrazina estaba siendo metabolizada por la planta de antocerota o por microorganismos epífitos en la capa de biopelícula que rodeaba la planta. [ 3 ]

Aplicaciones

En biología , esta técnica puede utilizarse para determinar la localización tisular (o celular) de una sustancia radiactiva, ya sea introducida en una vía metabólica, unida a un receptor [ 4 ] [ 5 ] o enzima, o hibridada a un ácido nucleico. [ 6 ] Las aplicaciones de la autorradiografía son amplias y abarcan desde las ciencias biomédicas hasta las ciencias ambientales y la industria.

autorradiografía de receptores

El uso de ligandos radiomarcados para determinar la distribución tisular de los receptores se denomina autorradiografía de receptores in vivo o in vitro, dependiendo de si el ligando se administra en la circulación (con posterior extracción y seccionamiento del tejido) o se aplica a las secciones de tejido, respectivamente. [ 7 ] Una vez conocida la densidad del receptor, la autorradiografía in vitro también puede utilizarse para determinar la distribución anatómica y la afinidad de un fármaco radiomarcado hacia el receptor. En la autorradiografía in vitro , el radioligando se aplica directamente sobre secciones de tejido congelado sin administrarlo al sujeto. Por lo tanto, no puede seguir completamente la distribución, el metabolismo y la degradación en el organismo vivo. Sin embargo, dado que el objetivo en las criosecciones está ampliamente expuesto y puede entrar en contacto directo con el radioligando, la autorradiografía in vitro sigue siendo un método rápido y sencillo para evaluar fármacos candidatos, ligandos para PET y SPECT . Los ligandos generalmente se marcan con 3 H ( tritio ), 18 F ( flúor-18 ), 11 C ( carbono-11 ) o 125 I ( yodo radiactivo ). En comparación con los estudios in vitro , la autorradiografía ex vivo se realizó después de la administración del radioligando en el cuerpo, lo que puede disminuir los artefactos y se acerca más al entorno interno.

La distribución de transcritos de ARN en secciones de tejido mediante el uso de oligonucleótidos o ácidos ribonucleicos complementarios radiomarcados ("ribosondas") se denomina histoquímica de hibridación in situ . Los precursores radiactivos de ADN y ARN, [ ³H ] -timidina y [ ³H ] -uridina respectivamente, pueden introducirse en células vivas para determinar la cronología de varias fases del ciclo celular. Las secuencias virales de ARN o ADN también pueden localizarse de esta manera. Estas sondas suelen estar marcadas con ³²P , ³³P o ³⁵S . En el ámbito de la endocrinología del comportamiento, la autorradiografía puede utilizarse para determinar la captación hormonal e indicar la localización de los receptores; se puede inyectar a un animal una hormona radiomarcada o realizar el estudio in vitro .

Tasa de replicación del ADN

La tasa de replicación del ADN en una célula de ratón que crece in vitro se midió mediante autorradiografía, obteniéndose 33 nucleótidos por segundo. [ 8 ] La tasa de elongación del ADN del fago T4 en E. coli infectada con el fago también se midió mediante autorradiografía, obteniéndose 749 nucleótidos por segundo durante el período de aumento exponencial del ADN a 37 °C (99 °F) . [ 9 ]  

Detección de la fosforilación de proteínas

La fosforilación consiste en la adición postraduccional de un grupo fosfato a aminoácidos específicos de las proteínas, y dicha modificación puede provocar un cambio drástico en la estabilidad o la función de una proteína en la célula. La fosforilación de proteínas se puede detectar mediante autorradiografía, tras incubar la proteína in vitro con la quinasa apropiada y γ-32P-ATP. El fosfato radiomarcado de este último se incorpora a la proteína, que se aísla mediante SDS-PAGE y se visualiza en una autorradiografía del gel. (Véase la figura 3 de un estudio reciente que muestra que la proteína de unión a CREB es fosforilada por HIPK2 . [ 10 ] )

Detección del movimiento de azúcares en el tejido vegetal

En fisiología vegetal , la autorradiografía se puede utilizar para determinar la acumulación de azúcares en el tejido foliar. [ 11 ] La acumulación de azúcares, en lo que respecta a la autorradiografía, puede describir la estrategia de carga del floema utilizada en una planta. [ 12 ] Por ejemplo, si los azúcares se acumulan en las venas menores de una hoja, se espera que las hojas tengan pocas conexiones plasmodesmáticas , lo que es indicativo de movimiento apoplástico o de una estrategia activa de carga del floema. Los azúcares, como la sacarosa , la fructosa o el manitol , se marcan radiológicamente con [14-C ], y luego absorbido en el tejido foliar por simple difusión . [ 13 ] El tejido foliar se expone a una película autorradiográfica (o emulsión) para producir una imagen. Las imágenes mostrarán patrones de venas distintivos si la acumulación de azúcar se concentra en las venas de la hoja (movimiento apoplástico), o mostrarán un patrón similar a la estática si la acumulación de azúcar es uniforme en toda la hoja ( movimiento simplástico ).

Otras técnicas

Este método autorradiográfico contrasta con técnicas como la PET y la SPECT, donde la localización tridimensional exacta de la fuente de radiación se logra mediante el uso cuidadoso del conteo de coincidencias, contadores gamma y otros dispositivos.

El criptón-85 se utiliza para inspeccionar componentes de aeronaves en busca de pequeños defectos. Se permite que el criptón-85 penetre en pequeñas grietas y, posteriormente, su presencia se detecta mediante autorradiografía. Este método se denomina "imagen por penetración de gas criptón". El gas penetra en aberturas más pequeñas que los líquidos utilizados en la inspección por líquidos penetrantes colorantes y fluorescentes . [ 14 ]

Acontecimientos históricos

Las partes radiactivas de un pez se ven blancas sobre un fondo negro.
Un pez cirujano radiactivo emite su propia radiografía. La zona brillante es una comida de algas frescas. El resto del cuerpo ha absorbido y distribuido suficiente plutonio como para que sus escamas sean radiactivas. El pez estaba vivo y aparentemente sano cuando fue capturado.

La tarea de descontaminación radiactiva tras la prueba nuclear Baker en el atolón Bikini durante la Operación Crossroads en 1946 fue mucho más difícil de lo que la Armada estadounidense había previsto. Aunque la inutilidad de la tarea se hizo evidente y el peligro para los equipos de limpieza aumentó, el coronel Stafford Warren , a cargo de la seguridad radiológica, tuvo dificultades para persuadir al vicealmirante William HP Blandy de que abandonara la limpieza y, con ella, los buques objetivo supervivientes. El 10 de agosto, Warren le mostró a Blandy una autorradiografía realizada por un pez cirujano de la laguna que había permanecido sobre una placa fotográfica durante la noche. La película fue expuesta por la radiación alfa producida por las escamas del pez, evidencia de que el plutonio, imitando al calcio, se había distribuido por todo el pez. Blandy ordenó de inmediato que se suspendiera todo trabajo de descontaminación. Warren escribió a casa: «Una auto-radiografía de un pez  ... funcionó». [ 15 ]

Referencias

Referencias generales

Publicación original de la única inventora Askins, Barbara S. (1 de noviembre de 1976). "Intensificación de imagen fotográfica por autorradiografía". Applied Optics. 15 (11): 2860–2865. Bibcode:1976ApOpt..15.2860A. doi:10.1364/ao.15.002860.

Citas en línea

  1. ^ Barthe N, Coulon P, Hennion C, Ducassou D, Basse-Cathalinat B, Charpak G (mayo de 1999). "Optimización de un nuevo detector de gas de centelleo utilizado para localizar los electrones emitidos por 99mTc" . J Nucl Med . 40 (5 ) : 868–75.PMID 10319763 . 
  2. ↑ Enciclopedia de Ciencias de la Vida: Fosforimager
  3. ↑ Rupassara, SI, RA Larson, GK Sims y KA Marley. 2002 Degradación de atrazina por Ceratophyllum demersum en sistemas acuáticos. Bioremediation Journal 6(3): 217-224.
  4. ↑ Kuhar M, Yamamura HI (julio de 1976). "Localización de receptores muscarínicos colinérgicos en el cerebro de rata mediante radioautografía con microscopio óptico". Brain Res . 110 (2): 229–43 . doi : 10.1016/0006-8993(76)90399-1 . PMID 938940. S2CID 36648292 .  
  5. ↑ Young WS, Kuhar MJ (diciembre de 1979). "Un nuevo método para la autorradiografía de receptores: receptores opioides [3H] en el cerebro de rata". Brain Res . 179 (2): 255–70 . doi : 10.1016/0006-8993(79)90442-6 . PMID 228806. S2CID 21647100 .  
  6. ↑ Jin L, Lloyd RV (1997). "Hibridación in situ: métodos y aplicaciones" . J Clin Lab Anal . 11 (1): 2– 9. doi : 10.1002/(SICI)1098-2825(1997)11:1 < 2::AID-JCLA2 > 3.0.CO ; 2 -F . PMC 6760707. PMID 9021518 .  
  7. ↑ Davenport, Anthony P. (25 de marzo de 2005). Técnicas de unión a receptores . Vol. 306. doi : 10.1385/1592599273 . ISBN  1-59259-927-3. S2CID 3691391 . 
  8. ↑ Hand R (1975). "Autorradiografía de fibras de ácido desoxirribonucleico como técnica para estudiar la replicación del cromosoma de mamíferos" . J. Histochem. Cytochem . 23 (7): 475–81 . doi : 10.1177/23.7.1095649 . PMID 1095649 . 
  9. ↑ McCarthy D, Minner C, Bernstein H, Bernstein C (1976). "Tasas de elongación del ADN y distribuciones de puntos de crecimiento del fago T4 de tipo salvaje y un mutante ámbar con retraso del ADN". J Mol Biol . 106 (4): 963–81 . doi : 10.1016/0022-2836(76)90346-6 . PMID 789903 . 
  10. ↑ Kovacs KA, Steinmann M, Halfon O, Magistretti PJ, Cardinaux JR (noviembre de 2015). "Regulación compleja de la proteína de unión a CREB por la proteína quinasa 2 que interactúa con el homeodominio" (PDF) . Cell Signaling . 27 (11): 2252–60 . doi : 10.1016/j.cellsig.2015.08.001 . PMID 26247811 . 
  11. ↑ Goggin, Fiona L.; Medville, Richard; Turgeon, Robert (1 de febrero de 2001). "Carga del floema en el árbol del tulipán. Mecanismos e implicaciones evolutivas" . Plant Physiology . 125 (2): 891– 899. doi : 10.1104/pp.125.2.891 . ISSN 0032-0889 . PMC 64890. PMID 11161046 .   
  12. ↑ Van Bel, AJE (junio de 1993). "Estrategias de carga del floema". Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology . 44 (1): 253– 281. doi : 10.1146/annurev.pp.44.060193.001345 . ISSN 1040-2519 . 
  13. ↑ Turgeon, R.; Medville, R. (29 de septiembre de 1998). "La ausencia de carga de floema en hojas de sauce" . Actas de la Academia Nacional de Ciencias . 95 (20): 12055– 12060. Bibcode : 1998PNAS...9512055T . doi : 10.1073/pnas.95.20.12055 . ISSN 0027-8424 . PMC 21764. PMID 9751789 .   
  14. ↑ "Imágenes de penetración de gas kriptón: una herramienta valiosa para garantizar la integridad estructural de los componentes de los motores de aeronaves" . Archivado del original el 20 de julio de 2008.
  15. ↑ Weisgall, Jonathan (1994), Operación Crossroads: Las pruebas atómicas en el atolón Bikini , Annapolis, Maryland: Naval Institute Press, pág. 242 , ISBN  978-1-55750-919-2

Lecturas adicionales

  • Rogers, Andrew W. (1979). Técnicas de autorradiografía (3.ª  ed.). Nueva York: Elsevier North Holland. ISBN 978-0-444-80063-3.
  • Patente US4101780: Tratamiento de plata con un compuesto de azufre radiactivo como la tiourea o sus derivados . Google Patents. Consultado el 26 de junio de 2014.