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Adhésives contacts stables entre les cellules et leur matrice extracellulaire environnante sont nécessaires pour le maintien de l'homéostasie tissulaire. Par exemple, l'adhésion des cellules endothéliales à la matrice sous-endothéliale dans les vaisseaux sanguins joue un rôle critique dans le maintien de l'intégrité de la couche endothéliale et sa fonction de régulation homéostatique comme une barrière semi-perméable vasculaire 1. Le cytosquelette d'actine est mécaniquement couplé à l'adhésif molécules de la matrice sur les sites d'adhérence cellule-matrice et des contacts d'adhésif à l'interface cellule-matrice jouent un rôle important dans la détermination de la position de la membrane cellulaire en résistant à des forces de traction actomyosine centralement dirigées. Stimuli extracellulaires qui modifient cellule-matrice adhérence modifierait nécessairement l'équilibre des forces à l'interface cellule-matrice, un événement qui est rapidement "senti" par des protéines de signalisation mécano-sensibles, résultant dans la transduction du "outside-in de signalisation". Ce pari diaphonieWeen cellules et leur matrice extracellulaire environnante joue un rôle clé dans le contrôle de la forme des cellules, la motilité, la fonction, la prolifération et la survie 2.
Les processus physiopathologiques variés (le développement embryonnaire, l'inflammation, la cicatrisation des plaies et les métastases du cancer) sont caractérisées par le remodelage dynamique de substrats de la matrice d'adhésif par des oxydants et / ou des enzymes dégradant la matrice 3,4. Par exemple, l'adhésif protéines de la matrice sous-endothéliale des vaisseaux sanguins (par exemple, la fibronectine) sont impliqués que les principaux objectifs de la modification ou de la dégradation dans les maladies inflammatoires humaines en raison de la production localisée d'oxydants réactifs (par exemple, l'acide hypochloreux, HOCl) par l'enzyme de leucocytes dérivés myéloperoxydase (MPO), qui se accumule dans le sous-endothelium vasculaire au cours de la maladie inflammatoire (figure 1) 9/5. Changements dans la cellule-matrice adhérence induites par MPO-oxydants dérivés et autres stimuli de matrice modifier sont likely à jouer un rôle important dans la modification de l'homéostasie vasculaire au cours de divers processus pathologiques, par exemple, par modification de la signalisation des cellules endotheliales, la morphologie et la viabilité, ce qui perturbe la fonction endothéliale et l'intégrité de la barrière. Toutefois, les réponses de signalisation morphologiques et cellulaires de cellules adhérentes à des modifications de la matrice extracellulaire commencent seulement à être compris.
Pour comprendre comment les modifications de la matrice dictent l'évolution de la dynamique d'adhésion cellulaire et voies de signalisation cellulaire d'adhésion dépendant, les techniques sont tenus que de quantifier avec précision les changements dans la cellule-matrice adhérence en temps réel, avec une haute résolution temporelle. Ici, nous décrivons complémentaire impédance cellule-substrat et des techniques d'imagerie des cellules vivantes qui répondent à ces critères et qui fournissent une plate-forme pour quantifier l'adhésion cellulaire et des processus de-adhérence d'une manière non-invasive.
Nous montrons comment ces cellules impédance-substrat et imagerie des cellules vivantes Approdouleurs peuvent être facilement utilisés pour (i) suivre la dynamique de l'attachement des cellules et la diffusion (ce est à dire, de novo adhésion cellulaire) sur des substrats de matrice natifs et modifiés, et (ii) pour mesurer la dynamique de détachement cellulaire matrice (c.-de-adhérence ) par des cellules adhérentes exposés à des stimuli de matrice modificateurs. Le système xCELLigence cellule-substrat impédance biocapteur fournit une mesure en continu de la zone de contact cellule-matrice par la quantification de l'impédance électrique à la surface de 96 puits réseaux de microélectrodes de l'or et exprime ces mesures d'impédance électrique comme "indice de cellule", une valeur sans dimension qui est en grande partie proportionnelle à la surface de contact de substrat de cellule 10 (figure 2), tout en étant également sensibles aux variations de la distance moyenne entre le (isolante) membrane cellulaire et la surface d'électrode 11. Une augmentation supplémentaire de valeurs de l'indice de la cellule est également atteint lors de la formation du serrée contacts cellule-cellule that restreindre courant paracellulaires, 11 des conditions qui ne existent pas dans les expériences décrites dans cette étude. Mesure de la surface projetée des cellules individuelles au fil du temps par analyse d'image de time-lapse contraste d'interférence différentiel (DIC) des films fournit une mesure complémentaire de changements dans le domaine de contact cellule-substrat et fournit des informations supplémentaires concernant la nature exacte et la dynamique de la changements morphologiques quantifiés par la méthode de l'impédance cellule-substrat.
Plus précisément, nous décrivons l'application de ces approches pour contrôler la manière dont l'oxydation des adhésifs protéines de la matrice sous-endothéliale (par exemple, la fibronectine) (i) MPO-médiée réduit l'adhérence de novo de cellules endothéliales en suspension sur de la fibronectine purifiée et (ii) déclenche cellule-matrice de -adhesion dans les cellules endothéliales avec adhérence établie sur la fibronectine. En effectuant la signalisation cellulaire parallèle des analyses au fil du temps en utilisant Biochem pertinentesdosages iCal (par exemple, Western blot), les relations temporelles et causales entre les processus adhérence / de-adhésion et les changements associés à la signalisation cellulaires événements d'adhésion dépendant peuvent être déterminées.
Ces approches ont été récemment utilisés pour démontrer que l'oxydation de la matrice extracellulaire catalysée par les dépôts sous-endothéliaux de MPO déclenche une perte rapide de la cellule-matrice adhésion des cellules endothéliales qui est entraîné par des forces contractiles actomyosine préexistants 9. Fait important, en permettant à la relation temporelle entre les changements à la fois dans l'adhérence cellulaire et de signalisation à déterminer l'adhésion cellulaire dépendante, ces approches ont identifié que la modification de la matrice MPO induite et cellulaire de-adhérence déclenche changements de signalisation cellulaires voies importantes d'adhérence dépendant notamment Src kinase dépendante de la phosphorylation paxilline et chaîne légère de myosine II phosphorylation (Figure 1) 9. Ce mode de signalisation redox dépendantes, invÉSOLUTION l'activation des événements de signalisation intracellulaire par des réactions d'oxydation extracellulaires qui perturbent l'adhérence cellule-matrice, représente un nouveau mode de signalisation cellulaire appelée "outside-in signalisation redox" (figure 1) 9.
En général, ceux-ci complémentaire biocapteur de l'impédance cellule-substrat et des approches d'imagerie des cellules devraient être utiles pour révéler comment différents stimuli ou des agents matriciels modificateurs de route changements dans la dynamique de l'adhérence cellulaire, la morphologie et de signalisation au sein de différents types de cellules adhérentes soumises à une grande variété de paramètres expérimentaux.
Le protocole suivant décrit comment quantifier l'impact de l'oxydation de la matrice MPO médiation de novo sur l'adhérence des cellules endothéliales (Experiment 1) et la cellule de-adhésion endothéliale (Experiment 2) des processus. MPO se lie avec avidité à la fibronectine et d'autres protéines de la matrice extracellulaire sous-endothéliaux et nous adhésiveses peroxyde d'hydrogène (H 2 O 2) pour convertir les ions chlorure (Cl -) à la très réactif chloration oxydante de l'acide hypochloreux (HOCl), qui réagit à proximité de ces protéines de la matrice et perturbe les propriétés adhésives de la cellule (Figure 1) 8,9, 12.