Ponieważ leukocyty są komórkami przenoszonymi przez krew pochodzącymi ze szpiku kostnego, muszą przenikać do tkanek, aby wywołać stan zapalny1. Kontrola tego procesu stanowi kluczowy moment, w którym można opracować nowe terapie łagodzące stan zapalny2. Ogólnie rzecz biorąc, transport leukocytów do tkanek zapalnych zachodzi w żyłkach ponaczynowych i następuje po kaskadzie adhezji, zaczynając od wychwytywania wolno przepływających leukocytów przez ścianę naczynia. Ponadto proces ten jest następujący, gdy leukocyty toczą się wzdłuż ściany naczynia w kierunku przepływu, zatrzymują się na śródbłonku, uwalniają się od zrzażenia oraz pełzają we wszystkich kierunkach po powierzchni naczynia, aby znaleźć miejsce recepcyjne do migracji śródbłonka (TEM) do konkretnego miejsca w tkance 1,3.
Te wyraźne etapy są regulowane kombinacją sygnałów molekularnych, w tym selektynów (do toczania), integrinów (do zatrzymania, pełzania) oraz chemoatraktantów (CAs) (do zatrzymania, możliwego pełzania i TEM)3. CA aktywują leukocyty za pośrednictwem siedmiu transbłonowych receptorów chemoatraktantów sprzężonych z białkiem G (CAR) i odgrywają kluczową rolę w kaskadzie adhezji, zwiększając afinitet integrinowy (prowadząc do zatrzymania przyrostów) i indukując TEM. Jednak dokładne mechanizmy TEM nie są w pełni poznane. Tradycyjne badania końcowe oraz eksperymenty in vitro nie dostarczyły wglądu w to, jak sygnalizacja CA-CAR dynamicznie reguluje migracyjne zachowania leukocytów in vivo.
Najnowsze postępy w technologii obrazowania dostarczyły bezprecedensowych wglądów w migrację komórek odpornościowych u żywych zwierząt, znacznie pogłębiając nasze zrozumienie molekularnej regulacji handlu komórkami odpornościowymi in vivo 4,5,6.Na przykład ta technologia wyjaśniła molekularną kontrolę transportu neutrofili do miejsc zapalenia tkanek, takich jak termiczne uszkodzenie wątroby7 czy laserowe uszkodzenie skóry8. Dlatego złożyliśmy wniosek o zbadanie molekularnych mechanizmów kontrolujących transport neutrofili do miejsc zapalenia stawów9. Opisane tutaj obrazowanie stawów in vivo wykazało, że komponent komplementowy C5a receptor 1 (C5aR1) jest kluczowy dla inicjowania przyczepności neutrofili do śródbłonka stawowego, wywołując stan zapalny w stawach. C5aR1 ułatwiał zatrzymanie i rozprzestrzenianie się neutrofili zależne od integriny, po czym nastąpił TEM pośredniczony przez leukotrienowy receptor B4 oraz pełzanie wywołane przez CC chemokinowy receptor 1 (CCR1). Receptor chemokinowy CXC 2 (CXCR2) odegrał rolę w późniejszych stadiach TEM neutrofili w stanach zapalnychstawów 10. Ponadto obrazowanie stawów in vivo ujawniło nowy paradygmat reakcji nadwrażliwości typu III w stawie, gdzie C5a inicjuje stan zapalny, podczas gdy komórki mieszkające w tkankach odgrywają ważniejszą rolę w zapaleniu w obecnym paradygmacie reakcji nadwrażliwości typu III10,11.
Ponadto zastosowaliśmy obrazowanie in vivo stawu, aby zbadać dynamikę molekularną C5a w jego obrębie. C5a załadowany na tkankę stawową u myszy typu dzikiego był szybko transportowany do światła naczyniowego, natomiast u myszy z niedoborem C5aR2 C5a pozostawał całkowicie w tkancemaziowej12. Dane te pokazują, że C5aR2, wyrażany na śródbłonku stawów, transportuje C5a do lumenu naczynia, co jest procesem niezbędnym dla zrostów neutrofili zależnych od C5aR1 w stawach13.
Obrazowanie stawów in vivo ma zastosowanie we wszystkich modelach zapalnego zapalenia stawów i pozwala na długoterminową obserwację (zwykle kilka godzin), choć wizualizacja głębokiej tkanki (>1 mm) może być ograniczona w zależności od użytego mikroskopu. Łącznie ta technika stanowi potężne narzędzie do badania migracyjnego zachowania leukocytów oraz dynamiki molekularnej w obrębie zapalonych stawów. Udostępniamy ten protokół do obrazowania stawów in vivo, aby wspierać grupy badawcze badające ten proces w stanie zapalnym stawów.