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Le cellule staminali ematopoietiche (HSC) sono auto-rinnovanti, multi-potenti e in grado di dare origine a tutte le cellule del sangue1,2. Il metabolismo cellulare è un regolatore chiave della manutenzione HSC, insieme a fattori trascrizionali, segnali intrinseci e il microambiente3,4,5. Il corretto controllo della funzione mitocondriale e della qualità è quindi fondamentale per la manutenzione HSC6,7.
Il potenziale della membrana mitocondriale è un parametro chiave nella valutazione dei mitocondri in quanto riflette direttamente la loro funzionalità, che deriva dall'equilibrio dell'attività di pompaggio dei protoni nella catena di trasporto degli elettroni e il flusso di protoni attraverso F 1/FO ATP synthase. Questi sono entrambi necessari (a seconda dell'espressione genica e della disponibilità di substrato) per la fosforodipendente dall'ossigeno di ADP a ATP8,9. Approfittando dell'elettronegatività del compartimento mitocondriale, sono stati sviluppati vari coloranti potentiometrici per misurare il sistema . Uno di questi è il perclorato di estere di tetrametilholhodamine (TMRM), che è stato ampiamente utilizzato per misurare la citometria di flusso in una varietà di cellule10, comprese le cellule staminali ematopoietiche e progenitrici11.
Coloranti mitocondriali devono essere utilizzati con una certa cautela in HSC, tuttavia, perché l'alta attività delle pompe di efflusso xenobiotico di queste cellule può provocare estrusione colorante12. Infatti, l'estrusione di coloranti mitocondriali come Rhodamine 123 ha permesso ai ricercatori di isolare gli HSC13 o identificare le "popolazioni laterali" di HSC sfruttando l'estrusione differenziale dei coloranti Hoechst Blue e Hoechst Red14, 15.È stato anche dimostrato che Fumitremorgin C, un blocco specifico della sottofamiglia ad associazione ATP G membro 2 (ABCG2), non influisce sul modello di colorazione di MitoTracker in HSPC16. Dopo la pubblicazione di questi risultati, sono stati effettuati più studi utilizzando coloranti mitocondriali in assenza di inibitori della pompa di efflusso xenobiotico, portando alla diffusa impressione che gli HSC abbiano solo un piccolo numero di mitocondri con basso , 17 mi lato , 18.
Recentemente, è stato dimostrato, tuttavia, che Verapamil, un inibitore ad ampio spettro delle pompe di flusso di efflusso, modifica significativamente il modello di colorazione del mitocondriale MitoTracker Green19. Questa discrepanza è probabilmente dovuta al fatto che fumitremorgin C è altamente selettivo per Abcg2, mentre gli HSC esprimono anche altri trasportatori come Abcb1a (che è solo debolmente sensibile a Fumitremorgin C)19. Abbiamo anche riferito che altri coloranti mitocondriali, come TMRM, Nonyl acridine orange, e Mitotracker Orange (MTO) presentano gli stessi modelli di Mitotracker Green. Ancora più importante, abbiamo osservato che i modelli citometrici di flusso degli HPC riflettono il loro zm in aggiunta alla massa mitocondriale11.
L'assunzione di tinture TMRM dipende strettamente dalla carica negativa dei mitocondri, ma il conseguente accumulo di tinture è in costante equilibrio tra la sua assunzione e l'eliminazione da pompe di efflusso20. La differenza nell'espressione della pompa di efflusso xenobiotica tra HSC e popolazioni di cellule mature influisce su questo equilibrio e può portare a risultati di parte. L'uso di inibitori dedicati come il Verapamil deve essere considerato nell'analisi di zm da coloranti potentiometrici. Qui descriviamo un protocollo modificato per la misurazione accurata di zm da parte della citometria di flusso basata su TMRM che corregge l'attività del trasportatore xenobiotico attraverso l'uso di inibitori dedicati.