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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
吞噬细胞去除和消除其吞噬体入侵的微生物发挥先天免疫系统的重要作用。吞噬体成熟是复杂而严格监管的过程中,其中一个新兴的吞噬体通过与各种细胞器和车厢在细胞质中精心策划的互动经历了激烈的变革。这个过程,这是对吞噬细胞的吞噬体赋予其溶菌和杀菌性能的生理功能所必需的,高潮在融合吞噬体与溶酶体并且被认为是成熟为吞噬体的最后和关键的阶段吞噬溶酶体的生物合成。在这份报告中,我们描述了一个活细胞成像为基础的方法对溶酶体的动态过程的定性和定量分析,以吞噬小体内容交付,这是吞噬溶酶体生物发生的一个标志。这种方法使用IgG包被微珠作为一种模式phagocytosis和荧光标记的葡聚糖分子作为管腔溶酶体货物感,为了使用时间推移成像和激光扫描共聚焦显微镜遵循lysosmal含量的动态传递到吞噬体中实时直播巨噬细胞。在这里,我们详细描述了后台,准备步骤和一步一步的实验装置,以便在其他实验室容易和精确部署此方法。我们描述的方法很简单,功能强大,而且最重要的是,可以很容易地适应学习在不同的系统,并根据不同的实验设置,如利用各种吞噬细胞类型,功能丧失的实验,不同探头的吞噬体相互作用和成熟,以及吞噬颗粒。
专业的吞噬细胞,包括巨噬细胞,发挥着关键的免疫系统。除了 作为防御的第一线中的先天免疫系统,它们也激活适应性免疫通过其信令和抗原中发挥关键作用呈递作用1-3。虽然专业吞噬细胞的功能是多方面的,吞噬体成熟是专业吞噬细胞4,5的杀菌和抗原处理功能的关键支柱。经受体介导的吞噬和吞噬靶,如细 菌的吸收,新生的吞噬体经过一个复杂的和精心策划的互动和交流与内吞网络的舱室和其他一些细胞器6的序列。所述化合物的性质交换与这些细胞的实体,以及调节和融合事件的定时决定了管腔吞噬体环境和phagosOMAL膜组成,因此7,成熟的吞噬体8的命运。
吞噬体成熟的生理意义是由各种细胞内的病原体采用从逃跑,逮捕或颠覆吞噬体成熟9多样化战略例证。大多数这些策略的直接或间接阻止吞噬体成熟过程的最后和关键的阶段:融合吞噬体与晚期胞内体/溶酶体区室,因而具有大量的水解酶和一个成熟的吞噬体7的抗菌因素,8,10。因此,这最后的和关键的一步分析,可以为我们提供强有力的指标有关的吞噬体的成熟的状态,如果自然的生理状态是正面或负面的根据正在使用的特定的实验设置的影响。
晚期内体/溶酶体S是通常被认为是内吞途径的终端室,通过各种存在的定义,并区别于早期的内吞车厢,特定阶段,标记分子。例如水解酶或膜成分,例如溶酶体相关膜蛋白(灯)等等11。终端内吞区室,此后简称为溶酶体,也可作为消化的最后阶段的主要位置处的吞噬/内吞途径12的端部。以这种方式,不易消化的探针可以通过内吞作用和巨胞饮作用从细胞外环境被加载,并通过内吞途径到溶酶体,在那里它下面定义的摄取和追逐的循环后累积13,14输送。荧光团共轭的探针,用于荧光显微镜,诸如有机聚合物的不易消化葡聚糖通常用作endocyticprobes 15-17。
14,18呈现。
按照我们的方法的描述,类似的实验,可以使用修改后的设置和因素,探讨其在吞噬体成熟的影响进行设计;几乎任何OT她的类型附着的初级或细胞系吞噬细胞,功能实验包括遗传损失基因敲除和敲除体,突变体或融合蛋白,吞噬靶,微珠涂覆化合物,核内体/溶酶体探针和因素,例如一个表达细胞因子,化学抑制剂,或siRNA等等都可以应用这种方法的基本方法的所有变量。
我们定义该方法的如下目标与基本要求:
在这个协议的动物保健和所有程序遵循的制度和国家指导方针。
准备是由"Π型"预先指示的准备工作。
1。桥梁养护管理的制备
注 :准备和培养细胞相应地,如果其他细胞类型的使用。
2。微球作为吞噬货物的涂层
注意 :防腐剂如叠氮化钠以0.02%的终浓度(重量/体积)可以加入到悬浮液中,以防止细菌的生长和污染。在这种情况下,其使用前的珠子洗涤必须执行,以避免防腐剂的细胞毒性作用。离心该悬浮液的等分试样以10,000×g离心2分钟,并通过重新洗珠悬浮于PBS中的沉淀。重复洗涤3次。
3。葡聚糖探针储备溶液的制备
4。葡聚糖预压
注意 :设置显微镜和预先摄像设置,根据基于探针与细胞中所使用的类型预先计划的和优化的协议。
5。加入IgG包被磁珠
注意 :这可能是必要的微调焦点而成像过程中,根据所使用的成像系统,其站稳定性和所观察到的细胞的移动性。但是,请注意,这可能使不可能的,吞噬体的强烈的焦点偏离平面作为重新定位的结果的正确分析。
6。成像
按照下面的最佳成像质量的一般准则;
注 :在这里,时间推移电影被保存在本机徕卡LAS AF格式的文件,然后将其直接导入在斐济开(LIF)。斐济是能够从使用附带生物格式导入插件,在大多数显微镜制造商读取本机文件格式。以JPG或TIFF或作为一个AVI容器格式的视频文件导出时间推移电影文件中的图像序列是没有必要或建议。除了从原始观测保持最佳的图像质量,避免有损压缩算法(如JPEG),使用原生显微镜文件格式确保了该文件的元数据(时间标记,放大,激光和采集强度,探测器的设置等)保存并提供给斐济。但是,如果由于某种原因,时移视频文件需要分析不同的格式导出,确保使用未压缩的文件格式,如TIFF图像系列和独立的RGB颜色(红,绿,蓝)通道已经在这步骤,斐济往往不能成功地从其他颜色通道中导出的文件分开BF通道。此外,请务必保留原始显微镜的文件作为参考。
7。的时间推移电影分析
8。漂白校正
根据所使用的探针和成像设置,可能会发生光漂白。根据其程度,这可能强烈地影响了评价的结果。但是,这种影响可以部分通过应用变革的相等但方向相反率测量值校正。如果存在的话,光漂白系数可通过测量随时间变化的信号强度降低,在整个帧或该帧的具体裁剪区域,相关于每个吞噬体的分析的时间范围内进行计算。这个过程示于图3和图4。
注 :每单分析吞噬体将一个记录的时间推移电影中有一个特定的时间跨度(从完整的摄取帧);光bleac兴必须重新计算该特定跨度和将只对从该特定吞噬体校正测量值。
9。数据评估
注 :在这里,科学统计和绘图软件的GraphPad棱镜( http://www.graphpad.com/scientific-software/prism/ )使用。 Prism软件能够生成并画出平均曲线与相应的错误指示灯,只要所有的数据具有相同的帧速率(即所有都在相同的时间间隔,比如一帧每隔10秒与收购)。
注意 :绝对的SI值相同experim的重复中宽变化耳鼻喉科集将介绍非常大的统计误差和呈现数据无法使用。这可能是情况下,如果协议中, 如成像设置,没有举行不同的实验重复要被整理中严格相同。
正确的制剂的细胞和珠子成像是至关重要的。 图1显示了播种,探针装载和在该方法中初始成像步骤,根据我们对桥梁养护管理优化的协议的轮廓。它是必不可少的,因此,该协议参数进行测试和优化取决于细胞和探针要使用的类型。
另外的抗体包被的珠的预加载的细胞后,重要的是,视场被选择的方式,以提供最大数目的潜在摄取事件的最大数量的细胞成为可能,同时保持预定义的倍率设置该协议。如描绘在图2中 ,这种方法可以提供用于在每个时移视频更大数目可分析的吞噬体中。除了每每个实验组视频增产的数据点,这降低了通过改变periphe引入的变化拉尔条件,提高了数据的可靠性。
因此建议该信号关联的测量程序( 图2)进行由同一人,并以盲方式,如果可能的。这可以帮助消除多个人的误差源,以减少错误并减少偏差,作为分配给每个吞噬体的ROI被选择,每个帧后,手动移动。
而自然的法则"的样本量越大越好",也适用于这里,我们避免了评估超过5%的细胞在视场中珠吞噬体,以防止单个单元格,因为所有的行为给予太多的重量同一文化内的细胞不一定均匀19。这些吞噬体应选择随机尽可能。在这种情况下,参数如吞噬体用于成像的整个持续时间是完全可见的焦平面,也并非受过度的光漂白是必不可少的。此外,由一个单细胞吸收的影响大量的大颗粒会影响在该单元格中的吞噬体的融合力度,所以应优先考虑到由一个相对"空单元格"前面的过程中摄取的吞噬体。作为一般规则,从由多达五个独立的实验(因此,可达25吞噬体)的至少5细胞中的平均测量结果应提供良好的统计学意义。
时间序列分析的应用程序或类似的方法来检测可能的光漂白作用( 图3)是非常重要的,因为一些探测器将强漂白患而另一些则非常光稳定性。如果强大的漂白作用被观察到在所有实验中以相同的探针的光致漂白校正步骤( 图4)应仅被应用。它必须指出的是,这个过程可以只是部分正确漂白的效果。重要的是,过度漂白的只有少数病例可的非最佳条件下,如错误的激励或成像设置,错误的培养基pH值,不健康的细胞,或nonfresh试剂的标志。
在图5C中 ,胎边吞噬体用箭头表示在图5A和图5B中,进行了分析和Dex70kD信号强度(SI)关联到90分钟的范围内熟化吞噬体绘制。在曲线的噪声源是帧被测信号的帧变化等因素所致的梗阻等吞噬体和焦平面波动分析吞噬的。然而,在吞噬信号关联的时间趋势很容易清楚。从两个小区在图5A可见10吞噬体均经过分析,平均曲线可以绘制( 图5D)该统计éRROR可以被绘制为均值的标准误差(SEM)或标准偏差(SD)根据样品的尺寸和实验条件。而平均曲线的绝对SI值通常是从任何一个单一分析吞噬体的不同,时间的趋势通常是非常相似的。经过分析,可以得出结论,Dex70kD交付溶酶体管腔货物珠吞噬体在野生型桥梁养护管理吞噬后35-40分钟内达到平台期。
该方法因此可以被用来研究各种因素对吞噬体成熟过程中的定性或定量的效果。

图1。细胞成像的制备。预先制备桥梁养护管理接种在玻璃底菜至少12小时之前,除了葡聚糖,葡聚糖在介质的溶液中加入浓度为20μg/ ml的浓度,并温育2-8小时(加载),洗涤细胞,加入新鲜培养基和细胞孵育至少4小时(追),细胞是再次洗涤,悬浮微珠是成像开始之前,为了补充道。 点击这里查看大图 。

图2。一步一步的指示进行图像分析。加载时间推移视频或图像序列在斐济不同的渠道后,评价遵循这些步骤(请注意,图中描绘的图像拼贴,而不是在这里所示的窗口将同时继续开放)。 ( 一 )在"分析"菜单,像素距离缩放的情况下图像的元数据不可用斐济复位,不同的放大倍数先前已在斐济使用或延时录音是在不同的放大倍数,通过去(二)"设置量表",( 三)滴答作响,适用复位到所有随后加载映像系列"环球"框中,单击"单击以清除水垢"。 ( 四)确保两个明场(BF)通道图像序列(如珠吞噬体清晰可见),并包含探针信号通道加载和有相同的帧计数和像素尺寸, 例如 。两个系列具有450 X 450像素大小每400帧。 (e)在"分析"菜单,评价参数可以在"设置测量",其中"区","综合密度"和"显示标签"参数必须选择设置。 (六克 )这保证了红色通道强度的测定在感兴趣(ROI)的相同区域,是由虚线和白色箭头在红色通道表示。该通函投资回报率中选择使用"椭圆"工具选择的BF通道。 ( 八)开始测量下的"分析","测量",或使用快捷命令,并重复整个一系列的实验所需的持续时间( 如 90分钟)的每一帧。在每一帧,移动和重新调整投资回报位置到珠吞噬的兴趣和注意,将下一帧中的BF系列,并自动给予"测量"命令测量投资回报率在红色通道的相应帧。 (ⅰ)的测量结果将出现在"结果"窗口的列表。在"标签"栏,每行的确切框架明确,用它来检查一个帧的重复测量或长的图像序列被跳过的帧。 (j)在"IntDen"短集成密度是关键输出参数,至少在标签和"IntDen"值复制到MS Excel工作表继续进行评估。 IntDen值的单位是不确定的,并表示为任意单位(AU),这不,只要协议是严格遵循产生任何问题。比例尺是10微米。 点击这里查看大图 。

图3。分析光漂白的。60,( 一 )打开图像序列中感兴趣的通道,并确保如果需要的规模已被删除,(b)根据"插件"菜单中,单击(三)"时间序列分析"。 (d)用矩形选择工具,画一个矩形ROI几乎覆盖了整个画面,或感兴趣的电影的整个持续时间,(五)添加选定的投资回报率至少在整个小区,(六),点击"获取的平均"及(g)结果将显示在"时间跟踪"表和"时间跟踪平均"的情节。但是请注意,只有一个"平均"(平均亮度)值绘制在帧数,而不是"IntDen"的价值。 ( 八)在"分析"菜单,运行"办法"在不改变其他任何参数,来衡量"IntDen"为完全相同的投资回报率在相同的框架。这将提供我的等价在"IntDen"的强度,使用这个值来计算转换系数(相当于"区"),并绘制了"IntDen"争分夺秒整个帧的投资回报率在MS Excel中秒钟。 ( 十)点击"列表",值列表复制到一个Excel工作表,并把所有"中庸"的价值观,以"IntDen"的价值观。 点击这里查看大图 。

图4。光致漂白的校正。根据所使用的探针和成像设置,可能会发生光漂白。这可能会极大地影响了评价的结果。 一 )从整体框架探头的原始IntDen值(非盟)被暗算的时间以秒为单位在MS Excel中。添加一个线性趋势线;。一个明确的负斜率表示的光致漂白效应的存在B)作为一个例子,使用校正公式施加扭转斜率对原始IntDen收益率校正IntDen C)更正IntDen值被部分地用于补偿光漂白的效果。 点击这里查看大图 。

图5。演示文稿的代表性细胞动力学和校正信号的平均值。 A)桥梁养护装有葡聚糖探针在最小值0后,按箭头所示的IgG抗体包被的珠粒的摄取。比例尺是10微米。对应于电影1 B)2.5倍变焦从时间推移的影片插入,描绘了超过85分钟的跨度指定的吞噬体吸收后,假彩色与"地贫"查找起来表(LUT)的ImageJ的更好的可视性。测得的吞噬体的ROI被指示以白色虚线。从两个显示单元±标准差之内吞噬体10右旋糖酐交付和堆积在吞噬体的实例,以表示白色箭头。 三)纠正了德州红的70kDa的葡聚糖从溶酶体交付到指定的吞噬体D)荧光信号平均荧光IntDen值。 点击此处查看大图 。
作者什么都没有透露。
The authors have nothing to disclose.
我们感谢吞噬体生物学实验室手稿的批判性阅读的成员。这项工作是由亥姆霍兹青年研究者补助(倡议和亥姆霍兹联合会的网络基金) 和优先方案,德国研究理事会(德意志研究联合会,DFG)的SPP1580资助。
| Dulbecco 改良 Eagles 培养基 (D-MEM) | PAA,奥地利 | E15-009 | |
| 不含酚红的 Dulbecco 改良 Eagles 培养基 (D-MEM) | PAA,奥地利 | E15-047 | |
| 胎牛血清 (FBS) | PAA,奥地利 | A15-151 | |
| L-谷氨酰胺 | PAA,奥地利 | M11-004 | |
| PBS | PAA,奥地利 | H15-002 | |
| 青霉素/链霉素 | PAA,奥地利 | P11-010 | |
| WillCo-dish®玻璃底培养皿(35 mm ∅,#1.5) | WillCo Wells,荷兰 | GWSt-3522 | |
| CELLview TM 玻璃底培养皿,35 mm | Greiner Bio one,德国 | 627871 | 替代品:可提供分段 |
| 羧化乳胶微球 | Polysciences,USA | #09850 | 提供不同的直径,我们使用了 3 μ;m |
| 聚苯乙烯微粒 | Kisker Biotech,德国 | PPs-3.0COOH | |
| Triton-X 100 | ROTH,德国 | 305.1.3 | |
| 小鼠全 IgG | 罗克兰,美国 | 010-0102 | |
| EDAC 交联剂 | Sigma-Aldrich,美国 | E6383-1g | |
| 10 mM Tris | Sigma-Aldrich,美国 | T1503 | |
| 1 ml 注射器Omnifix -F | B.Braun, 德国 | 9161406V | |
| 26 G 针 (0.45*25 mm) | B.Baun,德国 | 4657683 | |
| RPMI 1640 | PAA,奥地利 | E15-039 | |
| 马血清 | Gibco,美国 | 16050-122 | |
| MES 水合物 | Sigma-Aldrich,美国 | M2933 | |
| 0.2 μM 针式过滤器 | Sartorius, 德国 | 83.1826.001 |