هنا يمكننا وصف أساليب استخدام الغزل القرص المجهري [كنفوكل] إلى أحداث متجولة واحد الصورة بالماوس الضامة البريتوني المقيم. ويمكن تمديد البروتوكولات إلى خلايا أخرى متجولة.
البلعمه يلعب دوراً رئيسيا في الدفاع المضيف، وكذلك في تطوير الأنسجة وصيانتها، وينطوي على ترتيبات جديدة سريعة، بوساطة مستقبلات من cytoskeleton أكتين لالتقاط وتغليف وابتلاع الجزيئات الكبيرة. على الرغم من أن مستقبلات متجولة ومسارات الإشارات المصب، والمستجيبة، مثل “جتباسيس رو”، وقد حددت، يعيد البناء cytoskeletal دينامية معينة بوساطة مستقبلات الأحداث متجولة لا تزال غير واضحة. قبل أربعة عقود، آليتين متميزة البلعمه، يتجلى في مستقبلات Fcγ (FcγR)-وتكملة مستقبلات (الجمهورية التشيكية)-وساطة البلعمه، وتم تحديد استخدام المجهر الإلكتروني المسح. ربط غلوبيولين مناعي G (IgG)-يطلق جسيمات أوبسونيزيد إلى FcγRs نتوء ملحقات غشاء رقيق، التي تشكل ما يسمى كوب متجولة حول الجسيمات في البداية قبل أن يصبح محاطة تماما وتراجع في الخلية. على النقيض من ذلك، تظهر جزيئات تكملة أوبسونيزيد أن يغرق في بلعمية أثر ملزم لتكملة المستقبلات. هذين الوضعين البلعمه وتشكيل كأس متجولة وغرق في، أصبحت راسخة في الأدب. ومع ذلك، أصبحت غير واضحة الفروق بين الوضعين بالتقارير أن البلعمه بوساطة مستقبلات تكملة قد حمل مختلف غشاء نتوءات. مع توافر عالية الدقة تقنيات التصوير، فحوصات البلعمه المطلوبة التي تسمح في الوقت الحقيقي التصور 3D (ثلاثة الأبعاد) كيفية معينة من مستقبلات متجولة التوسط امتصاص الجزيئات الفردية. أكثر استخداماً نهج لدراسة البلعمه، مثل فحوصات نقطة النهاية، تفوت الفرصة لفهم ما يحدث في الواجهة من الجسيمات والبالعات. هنا يصف لنا فحوصات متجولة، استخدام الغزل الوقت الفاصل بين القرص المجهري [كنفوكل]، أن السماح بتصوير ثلاثي الأبعاد لإحداث متجولة واحد. وبالإضافة إلى ذلك، يصف لنا معبراً صورة مستقبلات Fcγ-دون لبس أو تكمل بوساطة مستقبلات البلعمه.
عشرين عاماً قبل المراقبة ميتشنيكوف لخلايا mesenchyme متجولة في يرقات نجم البحر، في عام 1882، والتطور اللاحق لنظريته من البلعمه1، وصف إرنست هيجل، في عام 1862، الإحاطة جزيئات الصبغة غير قابلة للذوبان بالدم خلايا فيمبريس ثيتيس (فيمبريا تيثيس)، أنواع المفترسة سبيكة البحر (إرنست هيجل. يموت راديولارين (رهيزوبودا رادياريا): Eine Monographie؛ دراك und رايمر غيورغ فون فيرلاغ، برلين، 1862). ووصف صراحة نتوءات غشاء تخيم الجسيمات، التي كانت في وقت لاحق تناول في السيتوبلازم والمتراكمة حول نواة الخلية. أكثر من 100 عاماً في وقت لاحق، اقترح دراسة رائدة كابلان أن هناك آليات متميزة شكلياً على الأقل اثنين من البلعمه2. وأظهرت كابلان عن طريق المسح الضوئي المجهر الإلكتروني أن الماوس البريتوني الضامة بلعها الأغنام أوبسونيزيد مفتش خلايا دم الحمراء باستخدام ملحقات غشاء رقيق التي وصلت إلى أعلى ويلفها الجسيمات شكل محكم، في البداية مما أدى إلى كأس-مثل الهيكل. المطلوب تشكيل كأس متجولة بلمرة الأكتين نظراً لأنه ألغى من سيتوتشالاسين فطري نفاذية الخلية ب، تعرف إلى كتلة حيوية أكتين3. وفي المقابل، يبدو خلايا الدم الحمراء الأغنام أوبسونيزيد مع تكملة تغرق مباشرة في بلعم دون توليد ملحقات الغشاء، على الرغم من ذلك، في بعض الصور، يمكن رؤية غشاء الكشكشة في بسنتي الفوري للجسيمات غرق. على عكس تشكيل كأس متجولة، كان مكملاً بوساطة مستقبلات غرق إينسينستيفي ل علاج سيتوتشالاسين ب2. في التجارب التي وصفتها كابلان، وكان يؤديها opsonization تكملة تفرخ غلوبيولين مناعي M (IgM) المسمى الأغنام خلايا الدم الحمراء مع المصل من تكملة تفتقر إلى C5 الفئران، التي تلتف انحلال الدم بتكملة C5-تعتمد على المحطة الطرفية وتكمل المعقدة.
أصبحت وضعي البلعمه وتشكيل كأس متجولة وغرق في، حدد كابلان الرأي المتبعة في الميدان4،5،6،،من78،9 . ومع ذلك، تستخدم الصور فائقة القرار في الدراسة الأصلية حسب كابلان2، فضلا عن دراسة مماثلة بكأس مونتي et al. 10، سوى تقديم لقطات أحداث متجولة. في استعراض أجرى مؤخرا، روجر et al. 11 شدد على أن تظل الاختلافات المورفولوجية بين البلعمه FcγR والجمهورية التشيكية-بوساطة إلى توضيح، وعلاوة على ذلك، فقد لوحظ الكشكشة الغشاء أثناء تكملة الجسيمات بوساطة مستقبلات الامتصاص2. تعديل نماذج الماوس تصوير خلية يعيش الأحداث متجولة واحدة تمتد من التقاط الجسيمات لاستيعاب، جنبا إلى جنب مع وراثيا، يمكن أن تحسن كثيرا من فهمنا لكيفية التقاط البالعات واستيعاب الجسيمات. يمكن أن يكون أحد النهج استخدام مجهر القوة الذرية سريعة (AFM) الذي يتيح تصوير فائقة القرار (10 – 20 nm) الطوبوغرافية للخلايا الحية. مؤخرا، تم وضع نظام فؤاد سريع12 ، وهي مناسبة لتصوير السطوح الخلية سريعاً مع انخفاض مستوى الضجيج. هذا الأسلوب له الميزة أن المعلمات ذات الدقة العالية والطوبوغرافية والميكانيكية الحية الخلايا يمكن أن يقاس على فترات قصيرة (بالثواني)، خلافا للمسح الضوئي المجهر الإلكتروني، مما يتطلب التثبيت وتجفيف نقطة حرجة الخلايا. نهج آخر هو الوقت الفاصل بين 3D [كنفوكل] الفحص المجهري، ومتاحة على نطاق واسع، على الرغم من أن الضيائية وتبيض الحد من العوامل أثناء التسجيلات. هذا النهج متعدد الاستخدامات بدرجة ويسمح تمزيقها مع عالية الدقة المكانية البصرية ويتيح مرونة غير عادية في وضع العلامات مع مجموعة مذهلة من المسابر الفلورسنت، بما في ذلك البروتينات الفلورية وراثيا المرمزة. هنا يصف لنا فحوصات البلعمه باستخدام الغزل الوقت الفاصل بين القرص المجهري [كنفوكل] تسمح عالية الدقة الزمانية المكانية محددة بوساطة مستقبلات الأحداث متجولة.
لا توفر الغالبية العظمى من فحوصات البلعمه، لا سيما نقطة النهاية وفحوصات الفائق، التصور كيف الجسيمات هي فعلا القبض ويلفها وبلعها. دراسات رائدة بكأس مونتي et al. 10 و كابلان2 في السبعينات اقترح أن التنظيم cytoskeletal لافت للنظر مختلفة شاركوا في البلعمه من مفتش أوبسونيزيد مقابل أوبسونيزيد تكملة الجسيمات (خلايا الدم الحمراء الأغنام). هنا يصف لنا استخدام الغزل القرص المجهري [كنفوكل] فحوصات البلعمه التي تسمح لتصوير عالية الدقة، في الوقت الحقيقي للأحداث متجولة واحد. لدينا بلعمية النموذجي بلعم البريتوني المقيم الفأر، التي يمكن أن تكون معزولة مع معالجة الحد الأدنى، ونحن نستخدم خلايا الدم الحمراء البشرية المعزولة حديثا كجسيمات. ومع ذلك، يمكن تطبيق فحوصات البلعمه للبالعات الأخرى، مثل الماوس المشتقة من نخاع العظم الضامة أو العَدلات أو الماوس بلعم خطوط الخلايا البشرية الضامة المشتقة من الوحيدات العَدلات الدم المحيطي البشري. في حالة البالعات الإنسان أو الماوس العَدلات، سيكون البديل المسمى فلوريسسينتلي الأجسام المضادة المطلوبة، مثل مكافحة المسمى فلوريسسينتلي-CD14 الأجسام المضادة (البشرية حيدات/الضامة)16 أو مكافحة-غرام-1 (Ly-6 ز) الأجسام المضادة (الماوس العَدلات).
أونوبسونيزيد البشرية خلايا الدم الحمراء، مثل خلايا الدم الحمراء الأغنام تستخدم تقليديا، خاملة بمعنى بلعها هذه الخلايا عدم (أو، على الأقل، جداً نادراً ما) التي الضامة البريتوني الماوس. وهذا يضمن، على النقيض من الخرز البوليسترين، نشاط الخلفية منخفضة. يمكن أن تكون خلايا الدم الحمراء البشرية أوبسونيزيد مريح مع المناعية باستخدام الماوس IgG أو IgM الأجسام المضادة ضد CD235a (جليكوفورين A)، علامة محددة للبشرية الكريات الحمراء (خلايا الدم الحمراء) و السلائف محمر17، 18. في فحوصات موازية، يمكن تطبيق المسمى فلوريسسينتلي الماوس المضادة IgG أو IgM الثانوية الأضداد لتأكيد opsonization. فئات الأجسام المضادة IgM و IgG هي بينماهيماغلوتينين، المواد (الأجسام المضادة) التي تتسبب في خلايا الدم الحمراء أجلوتيناتي. لتجنب تراص، نحن بشكل متقطع مزيج تعليق خلية أثناء فترة الحضانة 8 دقيقة مع الأجسام المضادة CD235a، وثم نضيف تعليق مختلطة مباشرة إلى المحتوية على بلعم قناة شريحة (الشريحة المغلفة فيبرونيكتين) دون خطوة الغسيل . تشمل الخطوات الغسيل ترسيب خلايا الدم الحمراء باستخدام الطرد المركزي، الذي يشجع بشدة تراص. قبل أوبسونيزينج خلايا الدم الحمراء البشرية، يمكننا تسمية غشاء البلازما مع تحقيق البرتقالي/الأحمر نيون محبتين. هذا التحقيق الفلورسنت الزاهية في بداية الوقت الفاصل بين التسجيلات، ولكن الإشارة تدريجيا يتلاشى، وربما يرجع ذلك إلى حد كبير إلى فوتوبليتشينج19. وبالإضافة إلى ذلك، قد تصبح الضامة وطلاء فيبرونيكتين الشريحة ضعيف البرتقالي الأحمر نيون خلال التسجيلات. هذه المشكلة يفترض أنه بسبب الغسيل غير كافية من خلايا الدم الحمراء البشرية بعد وضع العلامات. بدلاً من استخدام علامة محبتين غشاء البلازما فلورسنت، يمكن تسمية خلايا الدم الحمراء البشرية بمشتق والرودامين حساسة لدرجة الحموضة باستخدام به أمين سوكسينيميديل رد الفعل إستر15،20. وهذا له ميزة السماح تصور نضج يبلوع نظراً لكثافة fluorescence يزداد مع انخفاض درجة الحموضة15،20، ولكن هذا النهج قد عيب إستر رد الفعل الاستعدادات حاليا باهظة الثمن وغير مستقر بعد إعادة تشكيل في وسط مائي.
يتم بلعها مفتش أوبسونيزيد خلايا الدم الحمراء البشرية عبر FcγRs، التي يمكن تأكيدها باستخدام الضامة البريتوني معزولة عن الطيارين21 أو Fcer1g–/–الفئران (Fcer1g خروج المغلوب). الضامة الطيارين وربط أوبسونيزيد مفتش خلايا الدم الحمراء البشرية، لكنها تفتقر إلى أيتام (إيمونوريسيبتور التنشيط المستندة إلى تيروزين عزر)-بوساطة الإشارات اللازمة للحث على البلعمه، بينما الضامة خروج المغلوب Fcer1g لا تعبر عن سطح FcγRs-مفتش- أو يمكن أوبسونيزيد أوبسونيزيد IgM البشري خلايا الدم الحمراء بالإضافة إلى ذلك مع C3b (الذي هو المشقوق إلى iC3b) التي تفرخ الخلايا مع المصل الطازج معزولة من تكملة C5 ماوس فارغة (البرية من نوع المصل يسبب انحلال الدم). أوبسونينس IgG و IgM تنشيط تتالي تكملة الكلاسيكية، الأمر الذي يؤدي إلى تشكيل المسام (غشاء الهجوم مجمعات) وتحلل الخلية. في الفئران التي تفتقر إلى تكملة C5، عائدات تتالي مكملاً لتكملة الانقسام C3، ولكن كونفيرتاسي C5 يفتقر إلى الركيزة اللازمة لتحفيز المسار المحطة الطرفية. قمنا بتطوير فحوصات بسيطة لقياس حركية تتالي تكملة. وباختصار، يمكن أن تكون خلايا الدم الحمراء البشرية المشترك المسمى بأحمر نيون وعلامة غشاء البلازما وفلوروفوري نيون، سيتوسوليك الأخضر. عند تكوين غشاء الهجوم المعقدة، شكلتها تكملة مكونات C5-C9، فلوروفوري سيتوسوليك سرعة (بالثواني) فقدت من سيتوسول. التصور لوظيفة تتالي تكملة نهاية-المستجيب (cytolysis) أشار إلى أن وقت الحضانة 4 دقيقة كافية ل opsonization C3b/iC3b من خلايا الدم الحمراء البشرية. في فحوصات موازية، يمكن تقييمها بسهولة بعد تطبيق مزيج C3b الماوس المضادة طلاء C3b/iC3b من خلايا الدم الحمراء البشرية والمسمى فلوريسسينتلي الأجسام المضادة الثانوية. وفي هذه الحالة، مطلوب خطوة غسيل لإزالة الأجسام المضادة الفلورية غير منضم. على الرغم من أن تتضمن الخطوة أغسل سيديمينتايون خلية بالطرد المركزي، الذي يشجع تراص، يمكن تقييم opsonization الناجح سهولة خلال الفحص المجهري [كنفوكل]. يمكن تصويرها تكمل بوساطة مستقبلات البلعمه بمفتش أما تطبيق-/خلايا الدم الحمراء البشرية أوبسونيزيد iC3b للطيارين أو Fcer1g-/-الضامة أو عن طريق إدخال IgM-/خلايا الدم الحمراء البشرية أوبسونيزيد iC3b إلى البرية من نوع الضامة. أوبسونيزيد IgM خلايا الدم لا يعترف بها المحتوية على أيتام FcγRs (FcγRI و FcγRIII و FcγRIV) اللازمة البلعمه من الجسيمات أوبسونيزيد مفتش22.
الصورة متجولة يمكن المسمى الأحداث، غشاء البلازما الضامة مع جسم المضادة-F4/80 مترافق fluorophore الفلورية الخضراء، الذي يعمل أيضا كعلامة محددة من الضامة الماوس. خلايا الدم الحمراء البشرية يمكن أن يصبح الأحمر نيون بالحضانة مع علامة غشاء البلازما فلورسنت الأحمر البرتقالي، كما نوقش أعلاه. هذه العلامة غشاء البلازما محبتين يتجنب الآثار الخلط المحتملة للتسميات المستندة إلى جسم. الأحمر نيون البشرية خلايا الدم الحمراء، مع أو بدون أوبسونيزيشن، يمكن أن يكون بيبيتيد مباشرة إلى القناة 100 ميليلتر من شريحة القناة وتصويرها الوقت الفاصل بين ثلاثي الأبعاد عن طريق 60 X/1.49 نفط الغمر (أو ما شابه ذلك) عدسة الهدف إجراء استخدام 488 في شمال البحر الأبيض المتوسط وشمال البحر الأبيض المتوسط 561 الليزر خطوط ، على التوالي، من الغزل القرص المجهر [كنفوكل] (أو ما شابه). أنه من المغري لتحسين النظام للتصوير عالي الدقة، ولكن الحصول على المتكررة Z-مداخن أكثر من 16 دقيقة أو حتى قد يسبب فوتوبليتشينج كبيرة والضيائيه. لقد اخترنا لاستخدام 2 × 2 binning لتعزيز نسب إشارة إلى الضوضاء جيدة والسماح بإجراء تخفيضات في شدة الإثارة و/أو أوقات التعرض، ولكن على حساب الدقة البصرية. وبالإضافة إلى ذلك، لتقليل الضيائية، نضيف الكاسح للأنواع الأكسجين التفاعلية إلى المتوسط. في الدراسات المستقبلية، يمكن تعديله فحوصات الصورة البلعمه لخلايا الدم الحمراء البشرية أبوبتوتيك. يمكن استخدام التطبيق من Ca2 + إيونوفوري، مثل A23187، لحمل فوسفاتيديلسيريني تخريج23، “أكل لي” الإشارات والسمات المميزة لأوائل المبرمج24،25.
The authors have nothing to disclose.
منح ها 3271/4-1 وها 3271/4-2 من DFG (Deutsche الأوقيانوغرافية)، ومنحة FF-2016-05 من الخلايا في الحركة (CiM)، DFG EXC 1003 (الكتلة التميز 1003)، أيد هذا العمل.
24-G plastic catheter | B Braun Mesungen AG, Germany | 4254503-01 | Used for peritoneal lavage |
Hank’s buffered salt solution without Ca2+ and Mg2+ | Thermo Fisher Scientific | 14170120 | Used for peritoneal lavage |
14 ml polypropylene round bottom tubes | BD Falcon | 352059 | Used to collect peritoneal cells |
RPMI 1640 medium containing 20 mM Hepes | Sigma-Aldrich | R7388 | Basis medium for assays |
Heat-inactivated fetal bovine serum | Thermo Fisher Scientific | 10082139 | Used as supplement for RPMI 1640 media |
100x penicillin/streptomycin | Thermo Fisher Scientific | 15140122 | Used as supplement for RPMI 1640 media |
Fibronectin-coated µ-Slide I chambers | Ibidi, Martinsried, Germany | 80102 | Channel slides used for assays |
µ-Slide (anodized aluminum) rack | Ibidi, Martinsried, Germany | 80003 | Autoclavable stackable rack for channel slides |
RPMI 1640 medium containing bicarbonate | Sigma-Aldrich | R8758 | Medium for overnight culture |
N-(2-mercaptopropionyl)glycine | Sigma-Aldrich | M6635 | Scavenger of reactive oxygen species |
Alexa Fluor 488-conjugated rat (IgG2a) monoclonal (clone BM8) anti-mouse F4/80 antibody | Thermo Fisher Scientific | MF48020 | Mouse macrophage marker and plasma membrane label |
CellMask Orange | Thermo Fisher Scientific | C10045 | Red fluorescent plasma membrane stain |
Succinimidyl ester of pHrodo | Thermo Fisher Scientific | P36600 | Amine-reactive succinimidyl ester of pHrodo |
Mouse (IgG2b) monoclonal (clone HIR2) anti-human CD235a | Thermo Fisher Scientific | MA1-20893 | Used to opsonize human red blood cells with IgG |
Alexa Fluor 594-conjugated goat anti-mouse (secondary) IgG antibody | Abcam | Ab150116 | Used to confirm opsonization of human red blood cells with mouse IgG |
Rat anti-mouse C3b/iC3b/C3c antibody | Hycult Biotech | HM1065 | Used to confirm C3b/iC3b opsonization of human red blood cells |
Alexa Fluor 488-conjugated goat anti-rat IgG antibody | Thermo Fisher Scientific | A-11006 | Used as secondary antibody to confirm C3b/iC3b opsonization |
Calcein/AM | Thermo Fisher Scientific | C3100MP | Used to load human red blood cells with Calcein |
UltraVIEW Vox 3D live cell imaging system | Perkin Elmer, Rodgau, Germany | Spinning disk confocal microscope system | |
Nikon Eclipse Ti inverse microscope | Nikon, Japan | Inverted microscope | |
CSU-X1 spinning disk scanner | Yokogawa Electric Corporation, Japan | Nipkow spinning disk unit | |
14-bit Hamamatsu C9100-50 Electron Multiplying-Charged Couple Device (EM-CCD) peltier-cooled camera | Hamamatsu Photonics Inc., Japan | EM-CCD camera of the spinning disk confocal microscope system | |
488 nm solid state laser, 50 mW | Perkin Elmer, Rodgau, Germany | Laser (488 nm) source of spinning disk confocal microscope system | |
561 nm solid state laser, 50 mW | Perkin Elmer, Rodgau, Germany | Laser (561 nm) source of spinning disk confocal microscope system |