Macropinocytose is een endocytisch proces dat verantwoordelijk is voor het internaliseren van een grote hoeveelheid extracellulaire vloeistof en de inhoud ervan via de vorming van dynamische en actine-aangedreven plasmamembraanuitsteeksels die membraanruches worden genoemd1. Veel van deze membraanruches vormen cups die sluiten en terugsmelten naar de cel en scheiden van het plasmamembraan als grote, heterogene intracellulaire endosomen, ook bekend als macropinosomen1. Hoewel macropinocytose wordt geïnduceerd door groeifactoren zoals macrofaagkoloniestimulerende factor (M-CSF) en epidermale groeifactor (EGF) in een breed scala van celtypen, is een extra uniek, calciumafhankelijk proces dat bekend staat als constitutieve macropinocytose ook waargenomen in aangeboren immuuncellen 2,3,4,5,6,7,8.
Het is aangetoond dat het vermogen van cellen om extracellulair materiaal te internaliseren via macropinocytose een belangrijke rol speelt in een verscheidenheid aan fysiologische processen, variërend van opname van voedingsstoffen tot het vangen van pathogenen en de presentatie van antigeen 9,10,11. Omdat dit proces echter niet-selectief en induceerbaar is, is het ook betrokken bij een aantal pathologische aandoeningen. Inderdaad, eerdere studies suggereerden dat macropinocytose een belangrijke rol speelt bij de ziekte van Alzheimer, de ziekte van Parkinson, kanker, nefrolithiasis en atherosclerose 12,13,14,15,16. Bovendien hebben bepaalde bacteriën en virussen aangetoond macropinocytose te gebruiken om toegang te krijgen tot gastheercellen en infectie te induceren17,18. Interessant is dat stimulatie van macropinocytose ook kan worden gebruikt voor gerichte toediening van therapeutische middelen in verschillende ziekteomstandigheden 19,20.
Eerdere studies hebben macropinocytose onderzocht door geïnternaliseerde fluorescerend gelabelde vloeistoffasemarkers te kwantificeren in afwezigheid en aanwezigheid van farmacologische middelen die macropinocytose remmen met behulp van flowcytometrie en confocale beeldvorming21,22. Momenteel beschikbare farmacologische hulpmiddelen die macropinocytose remmen, zijn beperkt tot en bestaan uit 1) actinepolymerisatieremmers (cytochalasine D en latrunculinen), 2) PI3K-blokkers (LY-290042 en wortmannine) en 3) remmers van natriumwaterstofwisselaars (NHE) (amiloride en EIPA)5,14,15,23,24,25 . Omdat deze remmers echter endocytose-onafhankelijke effecten hebben, is het moeilijk om selectief de bijdrage van macropinocytose aan de opname van opgeloste stoffen en de pathogenese van ziekten te bepalen, vooral in vivo21.
Scanning elektronenmicroscopie (SEM) is een type elektronenmicroscoop dat beelden met ultrahoge resolutie van cellen produceert met behulp van een gerichte bundel elektronen26. In macropinocytose-onderzoek wordt SEM-beeldvorming beschouwd als de gouden standaardtechniek om topografische en morfologische kenmerken van het plasmamembraan te visualiseren, membraanrommelvorming te kwantificeren en hun progressie naar macropinosoominternalisatie te onderzoeken. Bovendien biedt scanning elektronenmicroscopie in combinatie met de kwantificering van de opname van opgeloste stoffen, in de aan- en afwezigheid van macropinocytoseblokkers, een betrouwbare strategie om de internalisatie van macropinocytotische opgeloste stoffen in vitro te onderzoeken. Dit artikel biedt een gedetailleerd protocol over hoe cellen voor te bereiden op SEM, het celoppervlak te visualiseren, ruchesvorming te kwantificeren en hun voortgang naar bekersluiting en macropinosoominternalisatie te onderzoeken.