Name: Quantifizierung der Efferocytosis durch einzellige Fluoreszenz-Mikroskopie (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 15 s
Description: Lernen Sie die Fluoreszenz-Mikroskopie zur Quantifizierung der Efferocytose in menschlichen Makrophagen und apoptotischen Jurkat-Zellen. Diese Methode ermöglicht die klare Erfassung auch partieller Aufnahme.

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Diese Studie wurde von kanadischen Institute Health Research (CIHR) Betrieb Grant MOP-123419, Naturwissenschaften und Engineering Forschung Rat von Kanada Discovery Grant 418194, Ontario Ministerium für Forschung und Innovation frühen Forschungspreis für BH finanziert. DGW trugen einige der Bilder präsentiert, um die Optimierung der Protokolle und das Schreiben des Manuskripts; Er wurde durch eine selbstansaugende Pumpe von der University of Liverpool finanziert. CY wird von einem Vanier Graduate Stipendium und CIHR MD/PhD Zugehörigkeit finanziert. Förderinstitutionen hatte keine Rolle beim Studiendesign, Datenerhebung und Analyse, Entscheidung, zu veröffentlichen oder der Manuskripterstellung.

Die Autoren erklären keinen Interessenskonflikt.

Die in diesem Protokoll beschriebenen Methoden ermöglichen die Bildgebung und Quantifizierung des dynamischen Efferocytic-Prozesses mit fest-Zelle und live-Cell Ansätzen. Diese Ansätze bieten mehrere Vorteile gegenüber den verwendeten Flow Cytometry-basierte Methoden23,24. Die Verwendung der Inside-Out-Färbung mit festen Proben bietet eine robuste und präzise Quantifizierung der Rate und das Ausmaß der Efferocytosis — in der Tat viele Flow Cytometry-basierte Meth...

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 Efferocytosis2,3. 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 Oberfläche5,6,7. 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 Efferosome8, 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 Ladung13,14. 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 Zelle13, 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 Autoimmunkrankheiten16,17. 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 Phagozytose18,19, 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 Biotin21 , 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 Feld23,24. 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.

<table><tbody><tr><td>RPMI 1640 Media</td><td>Wisent</td><td>3500-000-EL</td><td></td></tr><tr><td>DMEM Media</td><td>Wisent</td><td>319-005-CL</td><td></td></tr><tr><td>Fötales Rinderserum (FBS)</td><td>Wisent</td><td>080-150</td><td></td></tr><tr><td>PBS</td><td>Wisent</td><td>311-010-CL</td><td></td></tr><tr><td>18 mm kreisförmige Glasdeckgläser #1,5 Dicke</td><td>Elektronenmikroskopie Wissenschaften</td><td>72290-08</td><td>Größe und Form des Deckglases sind unkritisch, aber 18 mm passen in die Vertiefungen einer Standard-12-Well-Platte, was die Zellkultur vereinfacht</td></tr><tr><td>Staurosporin</td><td>Cayman Chemical</td><td>81590</td><td>Auflösen in DMSO bei 1 mM (1.000x Stammlösung)</td></tr><tr><td>Annexin V-Alexa 488</td><td>ThermoFisher</td><td>R37174</td><td></td></tr><tr><td>EZ-Link NHS-Biotin</td><td>ThermoFisher</td><td>20217</td><td>In einem Exsikkator aufbewahren. Bereiten Sie keine Stammlösung vor.</td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>D2650</td><td></td></tr><tr><td>CellTrace FarRed</td><td>ThermoFisher</td><td>C34572</td><td></td></tr><tr><td>CellTrace Orange</td><td>ThermoFisher</td><td>C34851</td><td></td></tr><tr><td>Hoescht 33342</td><td>ThermoFisher</td><td>62249</td><td></td></tr><tr><td>FITC-Streptavadin</td><td>ThermoFisher</td><td>SA1001</td><td></td></tr><tr><td>Lympholyt-Polyzell-Trennmedium</td><td>Cedarlane Labs</td><td>CL5071</td><td></td></tr><tr><td>Rekombinante humane M-CSF</td><td>Peprotech</td><td>200-04</td><td></td></tr><tr><td>Rekombinante humane IL-4</td><td>Peprotech</td><td>300-25</td><td></td></tr><tr><td>J774.2 Makrophagen-Zelllinie</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>85011428-1VL</td><td></td></tr><tr><td>THP-1 humane Monozyten-Zelllinie</td><td>ATCC</td><td>TIB-202</td><td></td></tr><tr><td>Jurkat T-Zelllinie</td><td>ATCC</td><td>TIB-152</td><td></td></tr></tbody></table>

quantifizierung der efferocytosis durch einzellige fluoreszenz-mikroskopie

Quantification of Efferocytosis by Single-cell Fluorescence Microscopy

Studieren die Regulierung des Efferocytosis erfordert Methoden in der Lage sind, die Aufnahme von apoptotischen Zellen genau zu quantifizieren und die Signalisierung und zelluläre Prozesse zu untersuchen, die Efferocytosis zu steuern. Diese Quantifizierung kann schwierig sein, wie Apoptotic Zellen oft bruchstückhaft, Efferocytosed sind durchführen, so erfordern Methoden, die genau zwischen dem Efferocytosed Teil eines Ziels Apoptotic versus passives unengulfed Mobilfunk abgrenzen können Fragmente. Die hier beschriebenen Ansatz nutzt Dual-Kennzeichnung Ansätze, um die Dynamik des Efferocytosis und Efferocytic der Efferocytes wie z. B. Makrophagen genau zu quantifizieren. Das Zytosol der apoptotischen Zelle ist mit einem Handy-Tracking-Farbstoff zu ermöglichen eine Überwachung aller apoptotische Zelle abgeleitet Materialien, während Oberfläche biotinylierungen der apoptotischen Zelle ermöglicht eine Differenzierung zwischen verinnerlichten und nicht verinnerlicht beschriftet apoptotische Zelle Brüche. Die Efferocytic-Kapazität des Efferocytes richtet sich nach fluoreszierende Bilder live oder festen Zellen und die Menge des gebundenen versus internalisierten Ziele zu quantifizieren, wie durch Streptavidin Färbung unterschieden. Dieser Ansatz hat mehrere Vorteile gegenüber Methoden wie Durchflusszytometrie, nämlich die genaue Abgrenzung von nicht-Efferocytosed versus Efferocytosed Apoptotic Zelle Brüche, die Fähigkeit, Efferocytic Dynamik durch live-Cell-Mikroskopie, Messen und die Kapazität, Untersuchungen der zellulären Signalisierung in Zellen, die mit dem Ausdruck eindringmittel beschriftet Transgene durchzuführen. Kombiniert, dienen die in diesem Protokoll beschriebenen Methoden als Grundlage für eine flexible experimentellen Ansatz, der verwendet werden kann, um Efferocytic Tätigkeit genau zu quantifizieren und zelluläre Signalwege während der Efferocytosis aktiv zu verhören.

Über Nacht Kultur Jurkat Zellen mit 1 µM Staurosporine Ergebnisse bei der Apoptose von &gt; 95 % der Zellen, die mit Annexin V Färbung (Abbildung 1) bestätigt werden kann. Andere Zelltypen können für diese Experimente verwendet werden, obwohl die Konzentration der Staurosporine und die Dauer der Staurosporine Behandlung für jede Zelllinie optimiert werden müssen. Für die zuverlässige Erkennung und Quantifizierung von Efferocytosis &gt; 80 % der Zellen sollte ...

Efferocytosis, die phagocytic Entfernung der Apoptotic Zellen ist erforderlich, um die Homöostase und wird erleichtert durch die Rezeptoren und Signalwege, die für die Anerkennung, Engulfment und Internalisierung der Apoptotic Zellen ermöglichen. Hier präsentieren wir ein Fluoreszenz-Mikroskopie-Protokoll für die Quantifizierung des Efferocytosis und die Aktivität der Efferocytic Signalwege.

Quantifizierung der Efferocytosis durch einzellige Fluoreszenz-Mikroskopie

Studying the regulation of efferocytosis requires methods that are able to accurately quantify the uptake of apoptotic cells and to probe the signaling ...

Diese Methode kann verwendet werden, um Schlüsselfragen im Bereich der Efferozytose zu beantworten, wie z.B. die Rolle von Signalmolekülen bei der Vermittlung der Aufnahme apoptotischer Zellen. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie eine klare Quantifizierung der apoptotischen Zellaufnahme ermöglicht, einschließlich teilweiser oder stückweiser apoptotischer Zellaufnahme, was bei anderen Methoden nicht immer der Fall ist. Obwohl diese Methode Aufschluss über die Efferozytose von Immunzellen geben kann, kann sie auch auf andere Zelltypen wie Epithel- oder Krebszellen angewendet werden.Im Allgemeinen werden Personen, die mit dieser Methode noch nicht vertraut sind, Schwierigkeiten haben, da es schwierig ist, die Mikroskopaufnahmeeinstellungen zu optimieren. Nach der Präparation von menschlichen Makrophagen und apoptotischen Jurkat-Zellen wird ein Hämozytometer verwendet, um die apoptotischen Zellen zu zählen. Übertragen Sie dann eine ausreichende Menge apoptotischer Zellen in ein 1,5-Milliliter-Mikrozentrifugenröhrchen.Pelletieren Sie die Jurkat-Zellen durch Zentrifugation bei 500-facher g für fünf Minuten. Dann resuspendieren Sie die Zellen in 500 Mikrolitern PBS. Wä

quantification-of-efferocytosis-by-single-cell-fluorescence-microscopy

Research

Forschung

JoVE Journal

Immunology and Infection

Immunologie und Infektion

In diesem Video demonstrieren wir den Efferozytose-Assay, um die Clearance apoptotischer Zellen mittels konfokaler Mikroskopie zu untersuchen. Die Efferozytose ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem apoptotische Zellen von Fresszellen verschlungen und in Vesikel, den sogenannten Efferosomen, abgebaut werden. Dieses Protokoll bietet eine Methode zur Visualisierung internalisierter und nicht-internalisierter Teile einzelner apoptotischer Zellen und zur Quantifizierung der Efferozytose.

Fixierter Zell-Efferozytose-Assay: Eine Methode zur Untersuchung der efferozytären Aufnahme apoptotischer Zellen durch Makrophagen mittels Fluoreszenzmikroskopie

Dieses Video zeigt eine Methode zur Quantifizierung der Phagozytose von FITC-markierten pathogenen Pilzsporen durch menschliche Leukozyten. Phagozytierte Sporen werden durch Gegenfärbung von zelladhärenten Sporen unterschieden, gefolgt von einer durchflusszytometrischen Analyse.

Quantitative durchflusszytometrische Messung der Pilzsporen-Phagozytose durch humane Phagozyten

Das vorliegende Protokoll beschreibt ein neuartiges Verfahren zur Identifizierung einer Bevölkerung von orthochromatischen Erythroblasten enucleating durch multispektrale Bildgebung Durchflusszytometrie, die eine Visualisierung der Erythroblasten Enukleation Prozess.

Identifizierung einer Subpopulation Murine Erythroblast Enriched in Enucleating Veranstaltungen durch multispektrale Imaging Durchflusszytometrie

Hier präsentieren wir ein Protokoll zur Quantifizierung der Phagozytose von fluoreszierenden Partikeln durch adhärente Makrophagenzelllinien mit einer fluorometrischen Methode. Diese Methode ermöglicht eine Hochdurchsatz-Quantifizierung der Partikelinternalisierung sowie der daraus resultierenden Aktinpolymerisation.

High Throughput Fluorometric Technik zur Bewertung der Makrophagen-Phagozytose und Aktinpolymerisation

Studien von Biomolekülen in vivo sind entscheidend für das Verständnis der molekularen Funktion in einem biologischen Kontext. Hier beschreiben wir eine neuartige Methode, die es ermöglicht, fluoreszierende Biomoleküle, wie DNA oder Proteine, in lebende Mikroorganismen zu internalisieren. Die Analyse von in vivo-Daten, die durch Fluoreszenzmikroskopie aufgenommen wurden, wird ebenfalls vorgestellt und diskutiert.

Internalisierung und Beobachtung von Fluoreszenz Biomoleküle in lebenden Mikroorganismen durch Elektroporation

Eine genaue Quantifizierung vesikulärer Transportereignisse liefert oft wichtige Einblicke in die Rolle bestimmter Proteine und die Auswirkungen von Mutationen. In diesem Artikel werden Methoden zur Verwendung von superekliptikem pHluorin, einer pH-sensitiven GFP-Variante, als Werkzeug zur Quantifizierung endozytärer Ereignisse in lebenden Zellen mittels quantitativer Fluoreszenzmikroskopie und Durchflusszytometrie vorgestellt.

Anwendungen von pHluorin für Quantitative, Kinetic und Hochdurchsatz-Analyse von Endozytose in Bäckerhefe

Extrazelluläre Vesikel (EVs) tragen zur Zellbiologie und interzellulären Kommunikation bei. Es besteht ein Bedarf an praktischen Assays, um die Aufnahme von Elektrofahrzeugen durch die Zellen zu visualisieren und zu quantifizieren. Das aktuelle Protokoll schlägt den EV-Aufnahmeassay vor, indem eine dreidimensionale Fluoreszenzbildgebung mittels konfokaler Mikroskopie verwendet wird, nachdem die EV-Isolierung durch ein mikrofluidisches Gerät auf Nanofiltrationsbasis erfolgt.

Extrazellulärer Vesikelaufnahme-Assay mittels konfokaler Mikroskop-Bildgebungsanalyse

Hier stellen wir das Protokoll für die schrittweise Rekonstitution synthetischer Antigen-präsentierender Zellen unter Verwendung von Bead-Supported Lipid Bilayers und deren Verwendung zur Abfrage der synaptischen Ausgabe von aktivierten T-Zellen vor.

Herstellung von perlengestützten Lipiddoppelschichten zur Untersuchung der partikulären Ausscheidung von T-Zell-Immunsynapsen

Hier stellen wir zwei Protokolle zur Quantifizierung des mikroglialen Engulfments von vGLUT1-positiven Synapsen und pHRodo Red markierten rohen Synaptosomen mittels Durchflusszytometrie vor.

Quantifizierung des mikroglialen Engulfments von synaptischem Material mittels Durchflusszytometrie

Für viele wissenschaftliche Studien, die eine biologische und chemische Analyse von Zell-Populationen müssen die Zellen in einem hohen Zustand der Reinheit sein. Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS) ist eine überlegene Methode, bei der reinen Zellpopulationen zu erhalten.

Reinigung von spezifischen Zellpopulation durch Fluorescence Activated Cell Sorting (FACS)

Lernen Sie die Fluoreszenz-Mikroskopie zur Quantifizierung der Efferocytose in menschlichen Makrophagen und apoptotischen Jurkat-Zellen. Diese Methode ermöglicht die klare Erfassung auch partieller Aufnahme.

Quantifizierung der Efferocytosis durch einzellige Fluoreszenz-Mikroskopie

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