$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Los nanotubos de túnel (TNT) son conductos de membrana basados principalmente en actina F, principalmente abiertos, y desempeñan un papel vital en la transferencia intercelular de carga y orgánulos1. La característica única de los TNT es que conectan las células vecinas sin ningún contacto con el sustrato; Tienen más de 10-300 μm de longitud y sus diámetros varían entre 50 nm a 1 μm 2,3. Los TNT son estructuras transitorias, y su vida dura entre unos pocos minutos y varias horas. Los TNT se demostraron por primera vez en células neuronales PC121; Posteriormente, numerosos estudios demostraron su existencia en varios tipos celulares in vitro e in vivo 4,5. Varios estudios han revelado la importancia patológica de los TNT en diversos modelos de enfermedades, como enfermedades neurodegenerativas, cáncer e infecciones virales 6,7,8.
Las heterogeneidades estructurales de los TNT han sido demostradas por varios estudios en diversos sistemas celulares9. Las diferencias se basan en la composición del citoesqueleto, el mecanismo de formación y los tipos de carga transferidos10. Principalmente, se considera que la continuidad de membrana abierta y positiva para actina F que se cierne entre dos células vecinas y transfiere orgánulos consiste en TNT11. Sin embargo, la falta de claridad o diversidad observada en la formación de TNT se suma a la dificultad en el desarrollo de marcadores específicos de TNT. Por lo tanto, es difícil identificar estructuras de TNT por métodos de detección convencionales y distinguir nanotubos de membrana en términos de protuberancias abiertas y cerradas12. Sin embargo, la característica de los TNT de flotar como protuberancias de membrana de actina F entre dos células es relativamente más fácil y más factible de identificar utilizando técnicas de imagen convencionales. Otras protuberancias celulares basadas en actina, como los filopodios y los filopodios dorsales, no pueden flotar entre dos células distantes, particularmente cuando las células son fijas. Cabe destacar que las neuritas en desarrollo cerradas, acopladas eléctricamente, a menudo se denominan estructuras similares al TNT13.
Se sabe que la actina F juega un papel importante en la formación de TNT, y varios estudios han demostrado que el inhibidor de la actina F citocalasina D inhibe la formación de TNTs14,15. En contraste, los inhibidores de los microtúbulos no tienen ningún efecto sobre la formación de TNT16. En las últimas 2 décadas se han producido varios informes sobre el importante papel que desempeñan los TNT en la propagación de la patología y la resistencia tumoral y la terapia17. Por lo tanto, existe una demanda interminable de mejores técnicas para la caracterización de TNT.
La falta de marcadores específicos de TNT y la diversidad en morfología y composición citoesquelética dificultan el desarrollo de un método único de caracterización. Algunos estudios han utilizado técnicas automatizadas de detección de imágenes y cuantificación de TNT18,19. Sin embargo, hay varias ventajas del actual método de análisis manual de volumen 3D sobre el análisis automático de imágenes para la detección y cuantificación de TNT. A menudo, los ojos humanos entrenados pueden detectar estas nanoestructuras flotantes más fácilmente que un método automatizado de detección de imágenes. Además, los métodos de detección automática podrían ser difíciles de implementar en laboratorios que carecen de experiencia en algoritmos. El presente método podría ser ampliamente adoptado por los investigadores debido a su precisión y reproducibilidad.
En un estudio reciente, demostramos que oAβ promueve la biogénesis de TNTs en células neuronales a través de un mecanismo de endocitosis mediado por PAK1, dependiente de actina12. oLos TNT inducidos por Aβ también expresan PAK1 activado (o fosfo-PAK1). Desarrollamos un método de reconstrucción de imágenes de vista de volumen 3D para distinguir TNT inmunoteñidos con oAβ, F-actina y fosfo-PAK1. Las neuritas en desarrollo β-III positivas para tubulina a menudo se asemejan a estructuras flotantes similares al TNT20. Por lo tanto, distinguimos aún más los TNT basados en actina F de las neuritas β-III tubulina positivas y otras protuberancias similares al TNT. Las imágenes de vista de volumen 3D se han utilizado para identificar TNT sobre la base de sus características de flotar sobre el sustrato y permanecer conectado entre dos células vecinas. Este artículo describe la identificación y detección de conductos de membrana que contienen actina o TNT utilizando imágenes confocales de pila z y, finalmente, la cuantificación manual de las estructuras identificadas a partir de imágenes de reconstrucción de vista de volumen 3D. El método presentado no puede distinguir los TNT propios de final abierto de las estructuras similares al TNT de extremo cerrado; este método ayuda a identificar TNT en cultivo celular 2D in vitro en un sustrato plano. Sin embargo, el método es fácil de implementar y reproducir y puede ser ampliamente utilizado para la cuantificación precisa de TNT basados en actina y para distinguirlos de las neuritas y las estructuras similares al TNT positivas para β-tubulina.