Kultury komórek progenitorowych neuronów
Kultury sfer progenitorowych neuronów otrzymane tą metodą powinny być jasne w kontraście fazowym i mieć gładki, okrągły brzeg (Rycina 1A,B). W zdrowych kulturach na brzegach można zaobserwować małe mikrokolce (Rycina 1C). W późnych pasażach lub w przypadku niewłaściwego odżywiania sfery mogą przybierać kształt pustej w środku czary (Rycina 1D) lub duże, wydłużone kształty (Rycina 1E, wskazane strzałką). Takich kultur nie należy stosować do cytometrii przepływowej ani żadnych innych dalszych zastosowań, ponieważ cechy te mogą wskazywać na różnicowanie. Aby potwierdzić status progenitorów neuronowych, komórki wysiano na szklane nakrywki pokryte poli-L-ornityną i lamininą do immunocytochemii (Rycina 1F oraz, przy większym stopniu konfluencji, Rycina 1G). Komórki wybarwiono przeciwciałami przeciwko GFAP, nestin, Sox2, vimentin, ASCL1, BLBP, Prox1 i DCX, aby zidentyfikować je jako komórki progenitorowe typu 2 (hipokamp) lub komórki progenitorowe typu C (SVZ)9. Komórki powinny posiadać wyraźnie zarysowane jądro oraz wydłużone wypustki.

Rycina 1: Reprezentatywna hodowla neuronalnych komórek progenitorowych hipokampa. (A) Neuronalne komórki progenitorowe hipokampa są izolowane z dorosłych myszy i hodowane jako neurosfery do momentu osiągnięcia średnicy około 100 do 150 µm. (B) Neurosfery powinny mieć gładki obwód, (C) a na ich powierzchni mogą być widoczne niewielkie mikrokolece. Gdy sfery pozostają w hodowli zbyt długo, mogą przybrać kształty (D) miseczkowate lub (E) wydłużone. Tych hodowli nie należy wykorzystywać do eksperymentów. Aby potwierdzić status progenitorowy komórek, należy wysiać je w formie zawiesiny pojedynczych komórek na szkiełka podstawowe pokryte poli-L-ornityną (PLO) i lamininą do badań immunochemicznych. Komórki powinny mieć małe ciało komórkowe i rozgałęzione wypustki, (F) przy niskim stopniu konfluencji i (G) być przygotowane do immunochemii. Paski skali = 100 µm. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Pomiar napływu jonów wapnia metodą cytometrii przepływowej żywych komórek
Niniejszy protokół umożliwia analizę funkcji receptora P2X7 jako kanału wapniowego w czasie rzeczywistym. Można również ocenić kinetykę funkcji receptora, a także efekty działania różnych agonistów i antagonistów. Na wykresach czasowych napływ wapnia w komórkach progenitorowych neuronów hipokampa i SVZ był ogólnie podobny (odpowiednio Rysunek 2A i Rysunek 2B). Agoniści (ATP lub BzATP) zostali dodani w 40 s, co zaznaczono czerwoną strzałką. Na krótką chwilę probówka zostaje odsunięta od punktu pomiarowego w celu dodania agonisty, co skutkuje pojawieniem się punktów danych o wartości zero. Pozwala to na zidentyfikowanie momentu dodania agonisty. BzATP szybko aktywuje receptory P2X7, otwierając kanał jonowy i umożliwiając napływ wapnia, który wiąże się z Fluo-8 i fluorescuje. Aplikacja ATP zazwyczaj skutkuje bardziej stopniowym napływem wapnia. Wykazuje ono niższe powinowactwo do P2X7 w porównaniu do BzATP i powoduje również aktywację receptorów sprzężonych z białkiem G, co jest wolniejszą ścieżką sygnalizacji uwalniającą wapń z retikulum endoplazmatycznego. Zastosowanie antagonistów P2X7 A438079 i AZ10606120 (dane niepokazane) zredukowało napływ wapnia w odpowiedzi na aplikację agonistów.

Rycina 2: Napływ wapnia w żywych komórkach progenitorowych neuronów z hipokampa i SVZ. Funkcję kanału wapniowego receptora P2X7 wykazano w (A) komórkach progenitorowych hipokampa i (B) komórkach progenitorowych pochodzących z SVZ poprzez zmiany fluorescencji Fluo-8. Zastosowanie ogólnego agonisty P2X, ATP, oraz agonisty P2X7, BzATP, skutkuje otwarciem kanałów jonowych P2X7, umożliwiając napływ wapnia. Napływ ten został zablokowany za pomocą specyficznych inhibitorów P2X7 A438079 lub AZ10606120 (dane nie pokazano). F = fluorescencja; F0 = fluorescencja w punkcie czasowym zero. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tej ryciny.
Tworzenie porów za pomocą cytometrii przepływowej żywych komórek
Tworzenie porów transbłonowych jest kanoniczną cechą receptorów P2X7, skutkuje wymianą makrocząsteczek i może prowadzić do śmierci komórki. Etydium+ jest dużą cząsteczką (314 Da), która nie przenika do zdrowych komórek; jego pobranie i następująca po nim interkalacja z DNA skutkuje emisją fluorescencji i może być wykorzystane do oceny zdolności receptorów P2X7 do tworzenia porów transbłonowych. Po zastosowaniu agonistów ATP (1 mM ATP) i BzATP (100 μM) w 40 s (oznaczonych strzałką), cytometria przepływowa z rozdzielczością czasową rejestruje w czasie rzeczywistym wnikanie bromku etydium do komórek (Rycina 3A). Efekt ten został osłabiony przez specyficzny inhibitor P2X7 AZ10606120. Test pobierania bromku etydium wykazuje funkcjonalność końca C receptora P2X717 i stanowi dowód na ekspresję pełnej długości receptora P2X7. Testy odpowiedzi na stężenie ATP obrazują wpływ stężenia agonisty na tworzenie porów P2X7, wykorzystując zmianę fluorescencji bromku etydium w czasie (Rycina 3B). Krzywe zależności odpowiedzi od dawki agonisty wraz ze specyficznymi inhibitorami receptora stanowią silny dowód na aktywację receptora.

Rysunek 3: Tworzenie porów transbłonowych P2X7 mierzone poprzez pobieranie etydium. Dodanie bromku etydium chwilę przed rozpoczęciem akwizycji służy do pomiaru tworzenia się transbłonowych porów P2X7. Wysokie stężenia ATP i BzATP prowadzą do (A) tworzenia porów w receptorach P2X7, co umożliwia wniknięcie bromku etydium do komórki. Inhibitor P2X7 AZ10606120 osłabia to zjawisko i stanowi dowód na obecność funkcjonalnych receptorów P2X7. (B) Testy zależności odpowiedzi od stężenia ATP wykazały znaczące tworzenie porów przy 500 μM i 1 mM, ale nie przy niższych stężeniach. Kliknij tutaj, aby wyświetlić większą wersję tego rysunku.
Fagocytoza w analizie przepływowej żywych komórek
Nasza grupa wykazała wcześniej, że zewnątrzkomórkowy ATP hamuje fagocytozę pośredniczoną przez P2X7 poprzez dysocjację końca C-końcowego P2X7 od cytoszkieletu, a konkretnie od nie mięśniowej miozyny IIA18,19. Niniejsza metoda rozwija te odkrycia, aby w czasie rzeczywistym zademonstrować udział receptora P2X7 w fagocytozie prowadzonej przez komórki progenitorowe neuronów hipokampa i strefy podkomorowej (SVZ) (Rycina 4, przykład fagocytozy w hipokampie). Poziomy niehamowanej fagocytozy (kontrola) kulek lateksowych YG o rozmiarze 1 µm ustanowiono jako kontrolę pozytywną. ATP hamowało fagocytozę kulek YG w takim samym stopniu jak inhibitory nieswoiste, mianowicie fiksacja PFA i inhibitor polimeryzacji aktyny cytochalazyna D, natomiast 5% surowicy zniosła całą wrodzoną fagocytozę20.

Rysunek 4: Pobieranie kulek YG wykazujące zdolność fagocytarną progenitorów neuronów za pośrednictwem receptorów P2X7. Pobieranie kulek YG przez komórki progenitorowe neuronów można obserwować w czasie rzeczywistym za pomocą cytometrii przepływowej żywych komórek. Poziomy kontrolne fagocytozy są ustalane na początku, a jeśli liczba komórek na to pozwala, potwierdzane na koniec pomiaru. O udziale receptorów P2X7 świadczy hamowanie fagocytozy w obecności ATP, ponieważ powoduje ono dysocjację końca C od cytoszkieletu błonowego, co zapobiega zależnym od P2X7 reorganizacjom cytoszkieletu. Zastosowanie ATP zablokowało fagocytozę w tym samym stopniu, co użycie niespecyficznych inhibitorów fagocytozy, w tym paraformaldehydu (PFA) i cytochalazyny D (CytD). Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.