$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Hematopoetyczne komórki macierzyste (HSC) są samoodnawiające się, multipotencjalne i zdolne do powstania wszystkich komórek krwi1,2. Metabolizm komórkowy jest kluczowym regulatorem utrzymania HSC, wraz z czynnikami transkrypcyjnymi, sygnałami wewnętrznymi i mikrośrodowiskiem3,4,5. Właściwa kontrola funkcji i jakości mitochondriów ma zatem kluczowe znaczenie dla utrzymania HSC6,7.
Potencjał błony mitochondrialnej (ΔΨm) jest kluczowym parametrem w ocenie mitochondriów, ponieważ bezpośrednio odzwierciedla ich funkcjonalność, która wynika z równowagi aktywności pompowania protonów w łańcuchu transportu elektronów i przepływu protonów przez syntazę F1/F O ATP. Oba te czynniki są wymagane (w zależności od ekspresji genów i dostępności substratu) do zależnej od tlenu fosforylacji ADP do ATP8,9. Wykorzystując elektroujemność przedziału mitochondrialnego, opracowano różne barwniki potencjometryczne do pomiaru ΔΨm. Jednym z nich jest nadchloran estru metylowego tetrametylorodaminy (TMRM), który jest szeroko stosowany do pomiaru ΔΨm za pomocą cytometrii przepływowej w różnych komórkach10, w tym w hematopoetycznych komórkach macierzystych i progenitorowych11.
Barwniki mitochondrialne muszą być jednak używane z pewną ostrożnością w HSC, ponieważ wysoka aktywność ksenobiotycznych pomp wypływowych tych komórek może spowodować wytłaczanie barwnika12. Rzeczywiście, ekstruzja barwników mitochondrialnych, takich jak Rhodamine 123, pozwoliła naukowcom wyizolować HSCs13 lub zidentyfikować "populacje boczne" HSC, wykorzystując różnicową ekstruzję barwników Hoechst Blue i Hoechst Red14,15. Wykazano również, że Fumitremorgina C, specyficzny bloker transportera podrodziny G członka 2 (ABCG2) wiążącej ATP, nie wpływa na wzór barwienia MitoTracker w HSPCs16. Po opublikowaniu tych wyników przeprowadzono wiele badań z użyciem barwników mitochondrialnych przy braku ksenobiotycznych inhibitorów pompy wypływowej, co doprowadziło do powszechnego wrażenia, że HSC mają tylko niewielką liczbę mitochondriów o niskim ΔΨm16,17,18.
Ostatnio wykazano jednak, że Verapamil, inhibitor pomp wypływowych o szerokim spektrum działania, znacząco modyfikuje wzór barwienia barwnika mitochondrialnego MitoTracker Green19. Ta rozbieżność jest prawdopodobnie spowodowana faktem, że Fumitremorgina C jest wysoce selektywna dla Abcg2, podczas gdy HSC wyrażają również inne transportery, takie jak Abcb1a (który jest tylko słabo wrażliwy na Fumitremorginę C)19. Informowaliśmy również, że inne barwniki mitochondrialne, takie jak TMRM, oranż nonylowo-akrydynowy i Mitotracker Orange (MTO) wykazują takie same wzorce jak Mitotracker Green. Co ważniejsze, zaobserwowaliśmy, że wzorce cytometrii przepływowej HSPC odzwierciedlają ich ΔΨm oprócz masy mitochondrialnej11.
Spożycie barwnika TMRM ściśle zależy od ujemnego ładunku mitochondriów, ale wynikowa akumulacja barwnika jest w stałej równowadze między jego pobraniem a klirensem przez pompy wypływu20. Różnica w ekspresji ksenobiotycznej pompy wypływowej między HSC a populacjami dojrzałych komórek wpływa na tę równowagę i może prowadzić do stronniczych wyników. Stosowanie dedykowanych inhibitorów, takich jak Werapamil, powinno być brane pod uwagę w analizie ΔΨm za pomocą barwników potencjometrycznych. W tym miejscu opisujemy zmodyfikowany protokół dokładnego pomiaru ΔΨm za pomocą cytometrii przepływowej opartej na TMRM, która koryguje aktywność transportera ksenobiotyków poprzez zastosowanie dedykowanych inhibitorów.