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Le piastrine attivate aderiscono e si diffondono facilmente su vetrini rivestiti di PLL-PEG-biotina-neutravidina-FITC-biotina-cRGD (Figura 1C e Figura 2A; 0 min e 5 min) e successivamente si polarizzano formando un lamellipodio sul bordo d'attacco (Figura 2A; 10 min). Durante questo processo, lo pseudonucleo (area scura al centro delle piastrine) si è spostato dal centro alla parte posteriore della piastrina (Figura 2A). Le piastrine polarizzate iniziano quindi a migrare senza un'evidente direzionalità (Figura 2A; 15 min e 20 min e Figura 2B). Abbiamo osservato che le piastrine che migrano sui rivestimenti PLL-PEG-biotina-neutravidina-FITC-biotina-cRGD possono rompere il legame neutravidina-FITC-biotina-PLL-PEG, come evidenziato dalla riduzione dell'intensità della fluorescenza lungo il percorso di migrazione (Figura 1C e Figura 2A, B). Inoltre, il complesso neutravidina-FITC-biotina-cRGD si accumula sulla superficie piastrinica (Figura 2A, B). Questo fenomeno è simile a risultati precedenti in cui le piastrine in migrazione rimuovevano il fibrinogeno dal substrato e lo accumulavano all'interno del loro sistema canalicolare aperto (OCS)4.
Per studiare come la densità del ligando influenzi la migrazione piastrinica, la densità del cRGD è stata regolata variando il rapporto tra PLL-PEG-biotina e PLL-PEG nel primo strato di rivestimento. Questi dati rivelano che le piastrine di topo raggiungono una migrazione ottimale a una concentrazione del 2,5% di PLL-PEG-biotina. La migrazione è ridotta sia a concentrazioni più basse (1%) che più alte (10%) di PLL-PEG biotina (Figura 3A, B). Questi cambiamenti nel comportamento migratorio dipendenti dal substrato sono accompagnati da alterazioni della morfologia piastrinica (Figura 3C). A basse densità di ligando (1%), le piastrine non si diffondono adeguatamente, come evidenziato da una bassa proiezione dell'area piastrinica e del perimetro (Figura 3C). Ciò suggerisce un'insufficiente attivazione delle integrine e segnalazione outside-in7. Di conseguenza, le piastrine non sono in grado di esercitare forze sui leganti cRGD, non riescono a rimodellare il substrato e non migrano (Figura 3A, B).
A una densità intermedia del ligando (2,5%), c'è un aumento significativo dell'area piastrinica e del perimetro (Figura 3C). Le piastrine si diffondono efficacemente, interrompendo meccanicamente i ligandi labili del cRGD, e migrano (Figura 3A, B). Tuttavia, ad alte densità di ligando (10%), sebbene la diffusione aumenti, le piastrine non riescono a polarizzarsi, indicato da un rapporto d'aspetto ridotto (Figura 3C). In queste condizioni, le piastrine rimangono attaccate al substrato appiccicoso e non migrano perché non possono rompere i ligandi labili del cRGD (Figura 3A, B).
Questi risultati dimostrano che la migrazione piastrinica dipende in modo critico dalle proprietà adesive del substrato. Le piastrine possono migrare solo quando si impegnano sufficientemente con i leganti adesivi e contemporaneamente generano forze di trazione sufficientemente forti da superare la tolleranza alla tensione del substrato adesivo 4,6,7,8.

Figura 1: Procedura di rivestimento e imaging dal vivo dell'interazione piastrina-substrato. (A) Fotografia della camera assemblata. (B) Principio del protocollo. A sinistra: Schema del rivestimento. I vetrini coprioggetti trattati al plasma sono stati rivestiti con tre strati. Il primo strato è la miscela di PLL-PEG e PLL-PEG-biotina (la spina dorsale del PLL-PEG è inerte alle cellule e impedisce il legame non specifico). Il secondo strato è neutravidina-FITC e il terzo strato è biotina-cRGD. I ponti Neutravidin-FITC PLL-PEG-biotina e biotina-cRGD. Le piastrine si legano alla biotina-cRGD attraverso le integrine nella membrana plasmatica. A destra: Illustrazione del legame biotina-avidina da parte delle integrine piastriniche. Le piastrine esercitano forze sul substrato attraverso l'impegno integrina-cRGD e rompono il legame superiore cRGD-biotina - neutravidina-FITC - o il legame inferiore neutravidina-FITC - PLL-PEG-biotina. La rottura del legame inferiore tra neutravidina-FITC e biotina-PLL-PEG provoca una riduzione del segnale fluorescente, mentre la rottura del legame superiore tra biotina-cRGD e neutravidina-FITC non lo fa. (C) Serie temporali che mostrano la migrazione piastrinica e la deplezione dei ligandi labili del cRGD. Le aree di fluorescenza ridotta indicano le tracce di migrazione delle piastrine (vedi anche Figura 2A) e le aree di fluorescenza aumentata indicano l'accumulo di FTIC-neutravidina-biotina-cRGD sulle piastrine migranti. Barra della scala: 5 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Imaging in immunofluorescenza della migrazione piastrinica codificata dal substrato rimodellato. (A) Sequenza filmata rappresentativa della migrazione di singole piastrine. A sinistra: immagini a contrasto di fase delle piastrine in migrazione. Le piastrine si polarizzano formando un lamellipodio sul bordo d'attacco e successivamente migrano. A destra: la Neutravidina-FITC è stata rimossa dal substrato, lasciando l'"impronta" della migrazione piastrinica. La rottura di cRGD-biotina-neutravidina-FITC si accumula al centro delle piastrine in migrazione. (B) Immagini rappresentative della migrazione piastrinica su rivestimenti ligando labile cRGD-biotina-avidina. Tomaia: le piastrine colorate con falloidina (Alexa FluorTM 594) hanno mostrato una grande formazione di lamellipodium e una forma polarizzata che ricorda le piastrine migranti. Le piastrine in migrazione rompono il legame cRGD-biotina-neutravidina-FITC, generando percorsi di migrazione sul substrato indicati da un segnale FITC ridotto. Inferiore: immagine ritagliata con ingrandimento maggiore. (C) Le tracce di migrazione sono state disegnate manualmente nelle Figi con linee gialle. Barre della scala: 5 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Il rapporto tra PLL-PEG-biotina e PLL-PEG determina la migrazione e la forma delle piastrine. (A) Immagini rappresentative delle piastrine su rivestimenti PLL-PEG-biotina all'1%, 2,5% e 10%, barra della scala: 5μm. (B) Quantificazione dell'adesione piastrinica, dell'efficienza di migrazione e della distanza di migrazione, n = 4 esperimenti indipendenti; Media/SD; Corsa unidirezionale ANOVA/Tukey; **p < 0,01; p < 0,001; p < 0,0001, ns: non significativo (C) Quantificazione dei descrittori di forma piastrinica (area, perimetro, circolarità e rapporto d'aspetto), n = 4 esperimenti indipendenti; Media/Min-Max; Corsa unidirezionale ANOVA/Tukey; **p < 0,01; p < 0,001; p < 0,0001, ns: non significativo. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.