Makropinocytoza to proces endocytarny odpowiedzialny za internalizację dużej ilości płynu pozakomórkowego i jego zawartości poprzez tworzenie dynamicznych i napędzanych aktyną wypukłości błony plazmatycznej zwanych falbankami błonowymi1. Wiele z tych falban błony tworzy miseczki, które zamykają się i łączą z powrotem w komórce i oddzielają się od błony plazmatycznej jako duże, heterogeniczne endosomy wewnątrzkomórkowe, znane również jako makropinosomy1. Chociaż makropinocytoza jest indukowana przez czynniki wzrostu, takie jak czynnik stymulujący tworzenie kolonii makrofagów (M-CSF) i naskórkowy czynnik wzrostu (EGF) w szerokim zakresie typów komórek, w wrodzonych komórkach odpornościowych zaobserwowano również dodatkowy, unikalny, zależny od wapnia proces znany jako konstytutywna makropinocytoza2,3,4,5,6,7,8.
Wykazano, że zdolność komórek do internalizacji materiału zewnątrzkomórkowego poprzez makropinocytozę odgrywa ważną rolę w różnych procesach fizjologicznych, począwszy od pobierania składników odżywczych, a skończywszy na wychwytywaniu patogenów i prezentacji antygenów9,10,11. Ponieważ jednak proces ten jest nieselektywny i indukowalny, jest również związany z wieloma stanami patologicznymi. Rzeczywiście, wcześniejsze badania sugerowały, że makropinocytoza odgrywa ważną rolę w chorobie Alzheimera, chorobie Parkinsona, raku, kamicy nerkowej i miażdżycy12,13,14,15,16. Co więcej, wykazano, że niektóre bakterie i wirusy wykorzystują makropinocytozę, aby dostać się do komórek gospodarza i wywołać infekcję17,18. Co ciekawe, stymulacja makropinocytozy może być również wykorzystana do celowanego dostarczania środków terapeutycznych w różnych stanach chorobowych19,20.
Poprzednie badania badały makropinocytozę poprzez ilościowe określanie zinternalizowanych, fluorescencyjnie znakowanych markerów fazy płynnej przy braku i obecności środków farmakologicznych hamujących makropinocytozę za pomocą cytometrii przepływowej i obrazowania konfokalnego21,22. Obecnie dostępne narzędzia farmakologiczne hamujące makropinocytozę ograniczają się do 1) inhibitorów polimeryzacji aktyny (cytochalazyna D i latrunkuliny), 2) blokerów PI3K (LY-290042 i wortmanniny) oraz 3) inhibitorów wymieniaczy wodoru sodu (NHE) (amiloryd i EIPA)5,14,15,23,24,25. Ponieważ jednak inhibitory te mają działanie niezależne od endocytozy, trudno jest selektywnie określić udział makropinocytozy w wychwytywaniu substancji rozpuszczonej i patogenezie choroby, zwłaszcza in vivo21.
Skaningowa mikroskopia elektronowa (SEM) to rodzaj mikroskopu elektronowego, który tworzy obrazy komórek o ultrawysokiej rozdzielczości za pomocą skupionej wiązki elektronów26. W badaniach nad makropinocytozą obrazowanie SEM jest uważane za złoty standard techniki wizualizacji cech topograficznych i morfologicznych błony plazmatycznej, ilościowego określania powstawania falban błony i badania ich postępu w kierunku internalizacji makropinosomów. Co więcej, skaningowa mikroskopia elektronowa w połączeniu z ilościowym oznaczaniem wychwytu substancji rozpuszczonej, w obecności i bez blokerów makropinocytozy, zapewnia wiarygodną strategię badania internalizacji substancji rozpuszczonej makropinocytozy in vitro. W tym artykule przedstawiono szczegółowy protokół przygotowania komórek do SEM, wizualizacji powierzchni komórki, ilościowego określenia powstawania falban i zbadania ich postępów w kierunku zamknięcia miseczki i internalizacji makropinosomów.