Histological analysis of an alkaline based tissue clearing technique for fetal musculoskeletal tissue / Análisis histológico de una técnica de limpieza de tejido de base alcalina para tejido musculoesquelético fetal

SUMMARY: Tissue clearing techniques are frequently used in the observation and description of anatomical structures and pathways without altering the three-dimensional layout of the anatomical specimen. Tissue optical clearing promotes preservation of three-dimensional structures, which allows the study of the internal anatomy in its original position and original spatial interaction. Among these techniques, Potassium Hydroxide (KOH) maceration clearing is one of the most widely used. However, the histological changes of tissue after KOH maceration have yet to be fully understood. Our aim is to describe the microscopical differences between macerated and normal tissue. To better understand said changes, two human fetuses with a gestation period of 16 to 28 weeks were cleared and processed for histological analysis. Microtome slides of the fetuses' lower limbs were obtained and stained with Hematoxylin & Eosin, Periodic Acid Schiff (PAS), and Masson's trichrome with the purpose of observing the histological and macromolecule composition changes in cleared tissue. Remarkable differences at a histological level regarding the composition of the cellular structures, since diaphanized tissues showed a predominance of extracellular matrix composed of collagen fibers with the absence of most of the nucleated cellular tissue. Phospholipid's saponification, nucleic acids degradation and a change on proteins structural properties are the main factors inducing clearing. At the same time, molecular stability of collagen in alkaline conditions allows the specimen to maintain its shape after the process.

RESUMEN: Las técnicas de limpieza de tejido se utilizan con frecuencia en la observación y descripción de estructuras y vías anatómicas sin alterar el diseño tridimensional de la muestra anatómica. El aclaramiento óptico de tejidos promueve la preservación de estructuras tridimensionales, lo que permite el estudio de la anatomía interna en su posición original y la interacción espacial original. Entre estas técnicas, el aclarado por maceración con Hidróxido de Potasio (KOH) es una de las más utilizadas. Sin embargo, los cambios histológicos del tejido después de la maceración con KOH aún no se han entendido por completo. Nuestro objetivo es describir las diferencias microscópicas entre el tejido macerado y el normal. Para entender mejor dichos cambios, dos fetos humanos con un período de gestación de 16 a 28 semanas fueron aclarados y procesados para análisis histológicos. Se obtuvieron microtomos de las extremidades inferiores de los fetos y se tiñeron con hematoxilina y eosina, ácido peryódico de Schiff (PAS) y tricrómico de Masson con el fin de observar los cambios histológicos y de composición de macromoléculas en el tejido aclarado. Diferencias notables a nivel histológico en cuanto a la composición de las estructuras celulares, ya que los tejidos diafanizados mostraban un predominio de matriz extracelular compuesta por fibras de colágeno con ausencia de la mayor parte del tejido celular nucleado. La saponificación de los fosfolípidos, la degradación de los ácidos nucleicos y un cambio en las propiedades estructurales de las proteínas son los principales factores que inducen la depuración. Al mismo tiempo, la estabilidad molecular del colágeno en condiciones alcalinas permite que la muestra mantenga su forma después del proceso.

Corrosion casting, a known technique for the study and teaching of vascular and duct structure in anatomy / Inyección corrosión, una técnica conocida para el estudio y enseñanza de ductos y estructuras vasculares en anatomía

Teaching and learning anatomy, as a process, has changed. Fresh cadavers were once used as a tool for the student to approach the human body in order to overcome theoretical knowledge and gain applied expertise. Today, techniques such as corrosion casting are known to be a more effective way of achieving optimal results with the students. This paper examines a method to apply this technique to an organ using different polymers. The concentrations for acrylic, epoxy resin, polyester resin, and room temperature vulcanization (RTV) silicone are described, as well as the corresponding diameter of the duct to be injected with each one. A variety of specimens obtained using this technique, their qualities and characteristics are presented. The results of using these procedures while involving the students, showed increased sense of responsibility, dedication and awareness, which led them to take the class more seriously and enjoy the process of learning. Additionally, the specimens left by the students will help future classes reduce the number of specimens needed.

El proceso de aprendizaje y enseñanza en anatomía ha cambiado recientemente, el cadáver fue la primera herramienta que permitía al estudiante una aproximación practica al cuerpo humano, facilitando que este se sobrepusiera al conocimiento teórico adquirido en el aula, y desarrollara experticia aplicada. Hoy en día, técnicas como la inyección corrosión son conocidas por lograr mejores resultados con los estudiantes. Este trabajo presenta un método para aplicar esta técnica a un órgano, mediante el uso de diferentes polímeros. Las concentraciones adecuadas de acrílico, resina epoxica, resina poliéster, y silicona RTV (room temperature vulcanization) son descritas, así como el diámetro sugerido para el uso de cada polímero. Se presenta una variedad de especímenes obtenidos mediante esta técnica, así como sus cualidades y características. Al integrar a los estudiantes en el proceso de creación de los especímenes, estos demuestran mayor sentido de responsabilidad, dedicación y autoconciencia, generando mayor compromiso, y entusiasmo con la clase y el proceso de aprendizaje. Adicionalmente, los especímenes producidos por ellos, serán de gran utilidad para clases a futuro.

Diaphanization: a standardized protocol for non-fetal tissue preservation / Diafanización: un protocolo estandarizado para la preservación de tejido adulto

In response to the arising difficulty of dissection use during anatomy courses, medical schools have been forced to research alternative teaching methods. These are meant to help students develop three dimensional mental images of the human body and increase spatial reasoning, thus improving the learning process of human morphology. One of those methods, used at the Universidad de los Andes is the Diaphanization process. This technique is a well-known method for specimen preservation, used as an anatomy research and teaching tool. Even though it is frequently used, finding a standardized protocol in indexed journals is not possible, which hinders the use of the technique. The standardization of an updated protocol is a need in order to continue exploiting the maximum educational capacity of the specimens used during classwork. The process used at the Universidad de los Andes for non-fetal tissue preservation by Diaphanization is described, with a detailed explanation of its five main stages: Injection, Fixation, Dehydration, Bleaching (or Maceration) and Final preservation. The final result should be an organ preserved in an acrylic box which allows clear three dimensional visualization of anatomical structures that can be used for the study and description of general anatomy and vascular structure. It also helps with spatial reasoning and represents little to no biological risk, leading to a new level of anatomical teaching and experimenting. Several specimens obtained at our laboratory through this technique are presented.

Como respuesta a la dificultad del uso de disección como una herramienta en el curso de anatomía, las escuelas de medicina se han visto forzadas a investigar y desarrollar métodos alternativos que la reemplacen. Estos pretenden estimular el desarrollo de la percepción tridimensional de los estudiantes, logrando mejor racionamiento espacial, y así, mejorando el proceso de aprendizaje de la morfología humana. Uno de estos métodos, en uso en la Universidad de los Andes, es el proceso de diafanización. Esta técnica es ampliamente conocida en el ámbito de preservación de tejidos, y empleada en investigación y educación. Aún con su uso frecuente, un protocolo estandarizado que la describa no está disponible en la literatura indexada, lo cual limita su uso. La estandarización de un protocolo actualizado es necesaria para permitir el continuo uso de esta técnica. Se describe el proceso de preservación de tejido adulto mediante la diafanización, con una explicación detallada de los 5 pasos que la componen: Inyección, Fijación, Deshidratación, Macerado y Preservación final. El resultado es un órgano inmerso en glicerina en un contenedor de acrílico que permite una visualización tridimensional de las estructuras anatómicas del espécimen, que puede ser empleado por los estudiantes para su estudio, y permite una descripción de la anatomía general del modelo y su estructura vascular. Adicionalmente incrementa el razonamiento espacial de los estudiantes, y no presenta ningún riesgo biológico. Se presentan una variedad de especímenes de características particulares obtenidos mediante la aplicación de esta técnica.