組織学および神経解剖学用途における新規固定剤としての乳酸の評価

なぜより安全な組織保存が重要なのか

医師や研究者が顕微鏡で組織を調べるとき、まず細胞が変性しないように「固定」する必要があります。この作業に伝統的に用いられてきた化学物質、ホルムアルデヒドは構造の保存に優れますが、有毒であり、日常的に扱う人々にとって発がんリスクと関連します。本研究は単純だが重要な問いを投げかけます：一般的な食品保存剤である乳酸は、病理学者や研究者が頼る微細構造を保持しつつ、脳サンプルの調製により安全な方法を提供できるだろうか？

食品保存剤から実験室の道具へ

乳酸は食品、化粧品、家庭用品において有害な微生物の増殖を抑えるために広く使われています。消費者にとって安全と見なされ、抗菌作用や組織保存効果が知られています。これを受けて研究者らは、乳酸溶液が標準的な顕微鏡染色に対して脳組織を安定化できるかどうかを検討しました。モデルとしてマウス脳を用い、複数の乳酸濃度を現在の金標準である中性緩衝ホルマリンおよび非固定の対照としての生理食塩水と比較しました。

乳酸を試験にかける

研究チームは脳組織の固定に一般的な2つの方法を用いました。浸漬固定では摘出した脳を直接溶液に浸します。灌流固定では脳を摘出する前に血管を通して溶液を注入し、通常はより均一な保存が得られます。研究者らはさまざまな濃度と時間で乳酸を試験し、その後標準的な手順で処理しました：ワックス包埋、非常に薄い切片作製、そしてほとんどの病理学ラボで用いられるヘマトキシリン・エオジンによる染色です。

脳構造の保存状態

顕微鏡下で、ホルマリン固定の脳は最も綺麗で連続性のある組織を示し、わずかなひび割れ、明瞭な細胞輪郭、灰白質と白質の層が良好に保たれていました。乳酸サンプルは全体的に状態が劣り、とくに低濃度では組織の断裂、ゆるい神経繊維、細胞の細部のぼやけがより目立ちました。より高濃度の乳酸では明らかに改善が見られ、最高濃度ではひび割れが減り細胞形状が比較的保たれましたが、脂肪を多く含む白質はホルマリン固定試料よりも依然として脆弱でした。乳酸の酸性を中和すると性能は急速に低下し、その保存能は部分的に酸性を維持することに依存していることが示唆されました。

灌流は乳酸の性能を向上させる

研究者らが単なる浸漬から血管を通した灌流に切り替えると、乳酸の性能は改善しました。灌流で供給された高濃度乳酸は、生理食塩水のみで処理したサンプルよりもはるかに少ないひび割れとより明瞭な細胞細部を示し、ある点ではホルマリンに近づきました。それでもホルマリンは最も安定した白質と最鋭利な核形態を提供しました。これらの観察は化学物質の作用機序の重要な違いを示しています：ホルマリンはタンパク質間に強い架橋を作るのに対し、乳酸は主にタンパク質を変性・凝固させ、同じ頑強なネットワークを形成しないため、脂肪を多く含む領域は後処理でより脆弱になります。

今後の実践への示唆

本研究は、乳酸が脳組織の最も精細な構造を完全に代替することはできないことを示しています。しかし、特に灌流で供給された高濃度の乳酸は、基本的な脳の構造の多くを保ち、取り扱いがはるかに危険性の低い化学物質でそれを実現します。ホルムアルデヒドを回避することが優先され、微細な情報の一部喪失が許容される特定の研究や教育の状況では、乳酸ベースの固定は安全性と組織品質の間の有用な妥協案を提供し得ます。

引用: Venuto, M.T., Soldat-Böttcher, Z., Kleine, J. et al. Evaluation of lactic acid as a novel fixative for histological and neuroanatomical applications. Sci Rep 16, 15746 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-51513-y

キーワード: 乳酸固定, ホルマリン代替, マウス脳組織学, 組織保存, 神経解剖学