כאן אנו מתארים טכניקה מבוססת מיקרוסקופ כדי להמחיש ולכמת את מפלי האירועים המוקדמים במהלך פגוציטוזיס של פתוגנים כגון הפטריות קנדידה אלביקנס וחלקיקים הגדולים מ-0.5 מיקרומטר כולל חרוזים מצופים זימוזאן ו-IgG.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
כאן אנו מתארים טכניקה מבוססת מיקרוסקופ כדי להמחיש ולכמת את מפלי האירועים המוקדמים במהלך פגוציטוזיס של פתוגנים כגון הפטריות קנדידה אלביקנס וחלקיקים הגדולים מ-0.5 מיקרומטר כולל חרוזים מצופים זימוזאן ו-IgG.
בגופם של יונקים מצויד שכבות שונות של מנגנוני המסייעים להגן על עצמה מפני פלישות הפתוגן. פגוציטים מקצועי של המערכת החיסונית - כגון נויטרופילים, תאים הדנדריטים, מקרופאגים - לשמר את היכולת המולדת לזהות ולנקות כגון פתוגנים פולש דרך phagocytosis 1. Phagocytosis כרוך האירועים כוריאוגרפיה של ארגון מחדש הממברנה שיפוץ אקטין על שטח פני התא 2, 3. Phagocytes בהצלחה להפנים ולמגר מולקולות זרות רק כאשר כל שלבי phagocytosis מתמלאים. צעדים אלה כוללים הכרה ומחייבת של הפתוגן על ידי קולטנים זיהוי תבניות (PRRs) המתגורר על פני התא, היווצרות של כוס phagocytic באמצעות בליטות קרומיות מועשר תקטנה (pseudopods) להקיף את החלקיקים, וכן פרדה של phagosome ואחריו התבגרות phagolysosome כי תוצאותהרג של הפתוגן 3, 4.
הדמיה וכימות של שלבים שונים של phagocytosis היא אינסטרומנטלית הבהרת המנגנונים המולקולריים של תהליך הסלולר זה. כתב היד הנוכחי מדווח שיטות ללמוד את השלבים השונים של phagocytosis. אנו מתארים גישה מבוססת מיקרוסקופ כדי לחזות ולכמת היווצרות הכוס המחייבת, phagocytic, והפנמת החלקיקים ידי פגוציטים. כפי phagocytosis מתרחשת כאשר קולטנים מולד על תאי phagocytic נתקלים הליגנדים על חלקיק יעד גדול מ -0.5 מיקרומטר, המבחנים אנו מציגים כאן מהווים את שימוש קנדידה אלביקנס פטריות פתוגניות וחלקיקים אחרים כגון zymosan וחרוזים מצופים IgG.
למרות החשיפה הממושכת פתוגנים כגון חיידקים, וירוסים ופטריות, הגוף שלנו הוא מאובזר עם מנגנון החיסון המספקים הגנה מפני זיהום. מערכת החיסון המולדת היא קו ההגנה הראשון נגד פתוגנים פולשים והוא מסתמך בעיקר על תאי phagocytic שמזהים ולהפנים יעדים זרים.
Phagocytosis היא תהליך הסלולר שמור באבולוציה שמקיף לבליעת חלקיקים לא רצויים יותר מ -0.5 מיקרומטר. תאי Phagocytic להביע מגוון רחב של קולטני חיסון (הידוע גם בשם קולטנים זיהוי תבניות, PRRs) על פני התא המאפשרים להם לזהות דפוסים מולקולריים הקשורים הפתוגן (PAMPs) בהווה על פתוגנים לפני היבלעות 3. פתוגן כריכה ואחריו אשכולות קולטן על פני התא ומפעיל היווצרות כוס phagocytic. התוצאה היא שיפוץ קרום מונחה יקטין שבולט סביבהמטרה, בסופו של דבר שעוטפת אותו ולצבוט פעמיים לגבש vacuole 2 דיסקרטי phagosomal, 5. Phagosome אז מתבגר acidifies ידי ההיתוך הבא עם endosomes מאוחר lysosomes המהווה phagolysosome 6.
למרות phagocytosis מתואר אירוע קולטן בתיווך מונחה תקטין, תהליך זה מסתמך גם על שינוי מרחבית-טמפורלית של שומנים שמרכיבים קרום הפלזמה, כגון phosphoinositides (חוקרים פרטיים) ו ספינגוליפיד 7, 8. בעוד פילמור אקטין מוכתב על ידי הצטברות מקומית של phosphoinositol-4,5-biphosphate (PI (4,5) P 2) בבסיס של כוס phagocytic, depolymerization אקטין תלוי המרה של (PI (4,5) P 2 עד phosphoinositol-3,4,5-biphosphate (PI (3,4,5) P 3) 3, 9. שני שינוייםהם חיוניים כמו המוביל לשעבר הרחבה מוצלחת של pseudopods סביב המטרה ואת האחרונה מאפשרת שוקעת של חלקיקי cytosol של תָא בַּלעָן 10.
תאים שיש להם את היכולת phagocytose הם או phagocytes מקצועי, כמו מקרופאגים / מונוציטים, גרנולוציטים / נויטרופילים, ותאים דנדריטיים (DCS) או phagocytes מקצועיים, כגון פיברובלסטים ותאי אפיתל 11. Phagocytosis מבוצע על ידי כל פגוציטים מלא תפקיד מרכזי תחזוקת רקמות שיפוץ, בעוד phagocytosis מבוצע על ידי פגוציטים מקצועי אחראי על התיאום של התגובה החיסונית המולדת ובעלי כושר הסתגלות נגד פתוגנים. פגוציטים מקצועי לא לבלוע רק ולהרוג את הפתוגן, אלא גם אנטיגנים ההווה אל תאי הלימפה של המערכת החיסונית אדפטיבית. זה תורם לשחרור הפרו דלקתי ציטוקינים להתקשרות של תאי הלימפה, ועל כך באהמצור המוצלח של זיהום 12.
טכניקות ביוכימיות קונבנציונליות כבר סייעו צובר ידע לגבי המנגנון המולקולרי של תהליכים תאיים שונים במהלך phagocytosis, כגון שלאחר translational שינויים ואגודים גבוהה זיקה שונה בין חלבונים. עם זאת, קשה לקבל מידע לגבי הדינמיקה במרחב ובזמן של אירועי phagocytic בשיטות ביוכימיות הקונבנציונליות. הדמית תא חי לא רק מאפשרת לנו לפקח אירועים הסלולר באופן בתקופה רגיש אלא גם מאפשרת לנו לקבל מידע ברמת תא בודד. כאן אנו מתארים שיטה לחקור את השלבים השונים של phagocytosis, וכן לנתח את התהליך כולו spatiotemporally באמצעות מיקרוסקופ confocal.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת DC2.4 ו- RAW 264.7 שורות תאים
הערה: שורת התאים דמוי מקרופאג RAW 264.7 ואת DC2.4 שורת תאים דנדריטיים הוא ממוצא בעכברים, ואת התנאים הבאים שמשו לגדל את התאים.
2. הכנת חלקיקים מצומדת פלורסנט: ג אלביקנס, Zymosan, חרוזים IgG מצופה
3. Phagocytosis
הערה: Phagocytosis הוא תהליך מורכב שמתחיל המחייב של חלקיקים על פני התא של פגוציטים באמצעות אינטראקציה של PRRs עם ליגנדים על פני השטח של החלקיקים. כריכה ואחריו הרכבה של אקטין וחלבונים הקשורים אליו באתר של מגע, לבין היווצרות של כוס phagocytic. הפירוק יקטין העוקבות מתרחש בבית phagosome ותוצאות לבליעה המלאה של החלקיקים. להלן נתאר את השלבים השונים של phagocytosis.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בשיטה המבוססת על מיקרוסקופ כדי לפקח על השלבים השונים של phagocytosis מוצגת. האירועים השונים במהלך phagocytosis של חלקיקים שונים ניאון על ידי תאי DC2.4 מוצגים. באמצעות הטכניקות המתוארות כאן, חקרנו את תפקיד ספינגוליפיד בשלבים המוקדמים של phagocytosis. לשם כך, תאים דנדריטים DC2.4 גנטית חסר Sptlc2, האנזים המזרז את הצעד הראשון ומגביל הקצב במסלול biosynthetic ספינגוליפיד, שימשו. לעומת תאי סוג ברים, Sptlc2 - / - תאי DC2.4 צמצמו באופן משמעותי רמת ספינגוליפיד כולל ceramide, ספינ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
פגוציטים מקצועי, כגון מקרופאגים ותאים דנדריטיים, לבלוע ולחסל פולשים פתוגנים ולכן עושה phagocytosis מרכיב חשוב של מערכת ההגנה המארחת. במהלך תהליך זה פגוציטים לעבור ארגון מחדש קרום נרחב התארגנות cytoskeleton ב פני התא שלהם 8, 19, 20. כדי להבין טוב יותר בתהליך דינמי זה, ויזואליזציה של השלבים השונים של phagocytosis חיונית. כאן אנו תארנו שיטה מבוססת מיקרוסקופ ששמש כדי לפקח על השלבים השונים של ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין ניגודי אינטרסים.
אנו מודים וונדי סלמון וניקי ווטסון של מתקן קק בבית וייטהד מכון MIT הדמיה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| β-Mercaptoethanol | AppliChem | A1108 | |
| אלבומין סרום בקר (BSA) | טכנולוגיית איתות תאים | 9998 | |
| DAPI (4',6-דיאמידינו-2-פנילינדול, דילקטט) | ThermoFisher | D3571 | |
| דימתיל סולפוקסיד (DMSO) | ThermoFisher | BP-231-1 | |
| DMEM (Dulbecco' s Minimal Eagle' s בינוני) | Gibco | 11965 | |
| PBS, 1x (פוספט חומצי מלח | Corning cellgro | 21-031-CV | |
| סרום בקר עוברי | סיגמא אולדריץ' | 12003C | |
| חרוזי לטקס מצופים IgG מצמד FITC | קיימן | 500290 | |
| L-גלוטמין 200 מ"מ (100x) | ThermoFisher | 25030081 | |
| תמיסת פרפורמלדהיד (4% ב-PBS) | Affymetrix | 19943 1 LT | |
| פניצילין-סטרפטומיצין (10,000 U/ml) | ThermoFisher | 15-140-122 | |
| Phalloidin-Alexa Fluor 488 | ThermoFisher | A12379 | |
| RAW 264.7 תאים | ATCC | TIB-71 | |
| RPMI (מכון הזיכרון של רוזוול פארק) | Gibco | 61870 | |
| Saponin | Sigma Aldrich | S7900 | |
| תמיסה כחולה טריפן (0.4% (w/v) ב-PBS) | Corning cellgro | MT25900CI | |
| Trypsin-EDTA (1x) (0.05%) | ThermoFisher | 25300054 | |
| Tween 20 Surfact-Amps תמיסת דטרגנט | ThermoFisher | 85114 | |
| Zymosan-Alexa Fluor 594 | ThermoFisher | Z23374 | |
| Chambered 1.0 בורוסיליקט מערכת כיסוי זכוכית (8 תאים) | ThermoFisher | 155361 | |
| Glasstic slide 10 עם רשתות | Hycor | 87144 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.