Quantifizierung der Efferocytosis durch einzellige Fluoreszenz-Mikroskopie

Apoptose oder programmierter Zelltod ist ein stark regulierten physiologischen Prozess, der tritt in den meisten vielzelligen Organismen und ist entscheidend für ihre Entwicklung und Homöostase¹. Neben der normalen Zellerneuerung und embryonale Entwicklung beteiligt, Apoptose ermöglicht die Beseitigung der infizierten oder beschädigten Zellen aus den Geweben und in Reaktion auf die Infektion, Entzündung, Krebs, und auch durch medizinische Eingriffe ausgelöst werden kann z. B. Strahlentherapie oder Steroide¹. Apoptotische Zellen aussetzen “Essen-mich” Signale auf ihrer Zelloberfläche die von Rezeptoren auf eine Reihe von professionellen und nichtprofessionellen Phagozyten erkannt werden zusammenfassend als “Efferocytes” bezeichnet. Engagement dieser Rezeptoren induziert die Aufnahme und den Abbau der apoptotischen Zelle durch die Efferocyte durch einen Prozeß bekannt als Efferocytosis^2,3. Phosphatidylserin ist die beste charakterisierten essen-mir signalisieren treibende Efferocytosis. Es normalerweise beschränkt sich auf die innere Broschüre der Plasmamembran, mit Apoptose ein Lipid-Scramblase das stört diese Membran-Asymmetrie, damit aussetzen Phosphatidylserin auf der Zelle Oberfläche⁴aktivieren. Phosphatidylserin ist auf der extrazellulären Oberfläche von einigen nicht-apoptotische Zellen wie Reifen Makrophagen gefunden und Thrombozyten aktiviert. Diese Zellen sind jedoch nicht Efferocytosed aufgrund des Vorhandenseins von “ISS mich nicht” Signale, wie z. B. CD47, auf ihrer Zelle Oberfläche^5,6,7. Exponierten Phosphatidylserin wird durch eine Reihe von Efferocytic Rezeptoren geäußerten Efferocytes erkannt. Bindung dieser Rezeptoren, Phosphatidylserin, aktiviert entweder direkt oder durch die Hilfe von Opsonins, Signalwege, die die Verwicklung der apoptotischen Zelle in eine Membrane-springen Vakuole bezeichnet die Efferosome^8, zu fördern ^{9 , 10 , 11 , 12}. das Efferosome Sicherungen sequenziell mit Endosomen und Lysosomen, die liefern die molekularen Maschinen notwendig, die Efferosome Ansäuern und verschlechtern die Apoptotic Zelle Ladung^13,14. Einmal abgebaut, die Apoptotic Zelle abgeleitet Materialien sind Opfer von Menschenhandel zu recycling Endosom – ein Prozess, welche Grenzen Immunantworten auf apoptotische Zelle abgeleitet Antigene, und die können für die Verwertung von Nährstoffen aus der apoptotischen Zelle^{13, 15}. Ein Fehler im Efferocytosis führt zu eingeschränkter Clearance von apoptotischen Zellen; diese ungeklärten Zellen durchlaufen schließlich sekundären Nekrose. Nekrotische Zellen release Pro-inflammatorischen cytosolischen Inhalt, Krankheitserreger und Autoantigene in das extrazelluläre Milieu, somit eine Reichweite von infektiösen, Entzündungs-und Autoimmunkrankheiten^16,17. Zusammen, Apoptose und Efferocytosis erleichtern die Entfernung der sterbende und tote Zellen und für die Aufrechterhaltung der Homöostase Gewebe erlauben.

Untersuchung der molekularen Mechanismen, die Efferocytosis erfordert Methoden, die eine klare Quantifizierung der apoptotischen Zelle Aufnahme bereitstellen. Diese Quantifizierung wird durch die Tatsache erschwert, dass im Gegensatz zu anderen Aufnahme Mechanismen wie z. B. Endozytose und Phagozytose^18,19, Efferocytosis nicht die Verwicklung von intakten Zielzelle, wodurch die schrittweise Aufnahme führen kann der apoptotischen Zelle durch die Efferocyte²⁰. Die hierin beschriebene Protokoll beschreibt einen in-vitro- Efferocytosis Assay, die genaue Abgrenzung von den verinnerlichten bietet im Vergleich zu nicht verinnerlicht Teile der einzelnen Apoptotic Zellen und kombinierbar mit einer Vielzahl von festen-Zelle und Leben-Zelle Mikroskopie Ansätze. Traditionelle Phagozytose Assays hinzufügen Antikörper spezifisch auf die phagocytic Ziel am Ende des Experiments um Ziele nicht verinnerlicht, wo, wie unsere Methode beschriften unterscheidet sich durch Kennzeichnung der Apoptotic Ziel mit kovalent verknüpft Biotin^{21 , 22}. während apoptotischer Zellen spezifische Antikörper in diesem Assay verwendet werden können, der biotinylierungen Ansatz ermöglicht für jedes Protein-Lager Ziel gekennzeichnet werden und vermeidet mögliche Probleme mit sekundären Antikörper Kreuzreaktivität Immunostaining erfolgt . Im einzelnen erläutern wir die Vorbereitung des apoptotischen Jurkat-Zellen, die mit einer Zelle Tracking Farbstoff und Biotin Dual befleckt gewesen. Die Zelle tracking Farbstoff ermöglicht apoptotische Zelle abgeleitet Materialien, während Efferocytosis verfolgt, während Oberfläche biotinylierungen ermöglicht die Unterscheidung von aus nicht verinnerlicht Teilen des Efferocytosed Apoptotic Zellen verinnerlicht. Wir beschreiben auch die Kultur und die Vorbereitung von J774.2 und THP-1-Zell-Linien für den Einsatz als murinen und menschlichen Efferocytes, M2-Makrophagen Monocyte abgeleitet als Beispiel der Primärzelle Efferocytosis und Jurkat-Zellen für den Einsatz als Efferocytic Ziele. Diese Methoden können leicht auch auf andere Zelllinien oder Primärzellen, Zielzellen durchläuft jede Form des Zelltods (z. B. Apoptose, Nekrose und Necroptosis) und Mikron mittelständische imitiert die Apoptotic Zellen durch Lipid-Beschichtungen zu simulieren oder Beschichtung mit Liganden spezifisch für eine Efferocytic-Rezeptor von Interesse.

In diesem Protokoll beschriebenen Methode hat mehrere Vorteile gegenüber der Flow Cytometry basierend üblichen Methoden im Feld^23,24. Durch bildgebende direkt die Phagozyten-apoptotische Zelle Interaktion, kombiniert mit klaren Kennzeichnung von beiden insgesamt und nicht verinnerlicht Apoptotic Zellmaterial können quantitative Maßnahmen des Efferocytosis vorgenommen werden. Darüber hinaus schränkt die Verwendung von pH-unempfindliche Fluorophore Störfaktoren wie die Unterdrückung der FITC und GFP Fluoreszenz bei lysosomalen pH, die einige alternative Methoden²⁵verwirrt. Schließlich, während nicht im Detail beschrieben, diese Methoden eingesetzt werden mit Efferocytes mit dem Ausdruck eindringmittel beschriftet transgene oder mit Post-Fixierung Immunostaining, Quantifizierung der Signalisierung Molekül Aktivität und Überwachung ermöglicht die zelluläre Prozesse während der Efferocytosis.