Quantificazione del fagosoma da microscopia di fluorescenza di cella singola

L’apoptosi, o morte programmata delle cellule, è un processo fisiologico altamente regolamentato che si verifica nella maggior parte degli organismi multicellulare ed è cruciale per il loro sviluppo e omeostasi¹. Oltre a essere coinvolti nel turnover cellulare normale e lo sviluppo embrionale, apoptosi consente l’eliminazione delle cellule infette o danneggiate dai tessuti e possono essere attivato in risposta all’infezione, infiammazione, tumore e anche di interventi medici ad esempio, la radioterapia o steroidi¹. Le cellule apoptotiche espongono “mangiare-me” segnali sulla superficie cellulare che vengono riconosciuti dai recettori su una gamma di fagociti professionali e non professionali, indicate collettivamente come “efferocytes”. Impegno di questi recettori induce l’assorbimento e la degradazione della cellula apoptotica di efferocyte attraverso un processo noto come fagosoma^2,3. La fosfatidilserina è il meglio caratterizzato mangiare-me segnale guida fagosoma. Normalmente è confinata all’opuscolo interno della membrana plasmatica, con apoptosi attivando un scramblase del lipido che sconvolge questa asimmetria di membrana, esponendo così la fosfatidilserina sulla superficie delle cellule⁴. La fosfatidilserina è trovata sulla superficie extracellulare di alcune cellule non apoptotiche, come macrofagi maturi e piastrine attivate. Tuttavia, queste cellule non sono efferocytosed a causa della presenza di segnali “non mangiarmi”, come CD47, il loro cellulare superficiale^5,6,7. Esposta la fosfatidilserina è riconosciuta da una matrice di efferocytic recettori espressi da efferocytes. Il legame di questi recettori di fosfatidilserina, direttamente o tramite l’ausilio di opsonine, attiva vie di segnalazione che promuovono la fagocitazione della cellula apoptotica in un vacuolo membrana-limita, chiamato il efferosome^{8, 9 , 10 , 11 , 12}. il efferosome in sequenza si fonde con gli endosomi e lisosomi, che trasportano il macchinario molecolare necessario acidificare il efferosome e degradare l’apoptosi delle cellule di carico^13,14. Una volta degradata, i materiali derivati da cellule apoptotiche sono vittime della tratta per il riciclaggio endosoma — un processo che limita la risposta immunitaria agli antigeni derivati da cellule apoptotiche, e che può consentire il recupero di sostanze nutritive dalla apoptotica delle cellule^{13, 15}. Si verifica un errore nel fagosoma in distanza alterata delle cellule apoptotiche; Queste cellule non liquidate alla fine subiscono la necrosi secondaria. Le cellule necrotiche rilasciano contenuto citosolico pro-infiammatorie, agenti patogeni e autoantigeni nell’ambiente extracellulare, guidando così una gamma di malattie infettive, infiammatorie e autoimmuni^16,17. Insieme, apoptosi e fagosoma facilita la rimozione delle cellule morte e morte e consentire il mantenimento dell’omeostasi tissutale.

Indagando i meccanismi molecolari sottostanti fagosoma richiede metodi che forniscono una chiara quantificazione dell’assorbimento delle cellule apoptotiche. Questa quantificazione è complicata dal fatto che a differenza di altri l’assorbimento meccanismi quali endocitosi e fagocitosi^18,19, Fagosoma non possono provocare il engulfment cella obiettivo intatto, conseguente l’assorbimento a fasi della cellula apoptotica di efferocyte²⁰. Il protocollo descritto nel presente documento descrive un in vitro fagosoma saggio che fornisce precisa delineazione dell’interiorizzato contro non interiorizzato porzioni delle cellule apoptotiche individuale e può essere combinato con una varietà di cellula fissa e approcci di microscopia di cellule vive. Saggi di fagocitosi tradizionale aggiungere gli anticorpi specifici per la destinazione fagocitica alla fine dell’esperimento al fine di etichettare gli obiettivi non interiorizzato, dove, come il nostro metodo differisce di etichettatura il bersaglio apoptotiche con biotina covalentemente^{21 , 22}. mentre gli anticorpi specifici di cellule apoptotiche possono essere usati per questo test, l’approccio di biotinilazione consente per qualsiasi destinazione di proteina-cuscinetto di essere etichettato ed evita potenziali problemi con cross-reattività dell’anticorpo secondario se immunostaining viene eseguita . In particolare, delineiamo la preparazione delle cellule Jurkat apoptotiche che sono stati a doppia colorazione con un colorante di rilevamento delle cellule e la biotina. La cella traccianti consente apoptotica materiali derivati da cellule di essere monitorati durante Fagosoma, mentre biotinylation superficie consente la discriminazione di interiorizzato da porzioni non interiorizzato delle cellule apoptotiche efferocytosed. Descriviamo anche la cultura e la preparazione delle linee cellulari J774.2 e THP-1 per uso come efferocytes murine ed umane, macrofagi monocito-derivati M2 come esempio di cellula primaria fagosoma e cellule Jurkat per uso come efferocytic obiettivi. Questi metodi possono essere applicati facilmente ad altre linee cellulari o cellule primarie, a cellule bersaglio che subiscono ogni forma di morte cellulare (ad es. apoptosi, necrosi e necroptosis) che imita micron imprese che simulano le cellule apoptotiche attraverso rivestimenti del lipido o rivestimento con ligandi specifici di un recettore efferocytic di interesse.

Il metodo descritto in questo protocollo ha parecchi vantaggi sopra i metodi di base di citometria a flusso comunemente utilizzati nel campo^23,24. Da imaging direttamente l’interazione delle cellule fagocita-apoptotici, combinato con etichettatura chiaro di entrambi materiale a cellule apoptotiche totale e non interiorizzato, è possono effettuare misure quantitative del fagosoma. Inoltre, l’uso di pH-insensibile fluorofori limita fattori di confondimento quali la soppressione della fluorescenza FITC e GFP a pH lisosomiale che confonde alcuni metodi alternativi²⁵. Infine, mentre non è descritto in dettaglio, questi metodi possono essere impiegati utilizzando efferocytes esprimendo fluorescente etichettati transgeni, o con immunostaining post-fissazione, per consentire la quantificazione delle attività della molecola di segnalazione e monitoraggio della processi cellulari durante fagosoma.