Retinoidy (witamina A i jej metabolity) są niezbędnym składnikiem lipidowym mikrośrodowiska pęcherzyków płucnych, a specyficzny dla typu komórki metabolizm i sygnalizacja retinoidów są niezbędne do utrzymania funkcjonalnego zdrowia rozwijającego się i dorosłego płuca1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14. Komórki płuc wykorzystują specyficzne szlaki, co pozwala na efektywne pobieranie krążących retinoidów pochodzących z diety z krwi w postaci retinolu (ROH)15,16,17,18,19, po czym następuje wewnątrzkomórkowa stopniowa konwersja ROH do transkrypcyjnie aktywnego rodzaju retinoidu, kwasu all-trans-retinowego (ATRA)20. Sygnalizacja za pośrednictwem ATRA (lub za pośrednictwem retinoidów) jest osiągana poprzez interakcję ATRA z trzema pokrewnymi receptorami hormonów jądrowych, receptorami kwasu retinowego (RARα, RARβ i RARγ21,22), i jest kluczowa dla regulacji pęcherzyków płucnych23,24,25,26,27,28,29, produkcja środków powierzchniowo czynnych30,31,32,33,34,35, angiogeneza36, przepuszczalność37 i odporność38,39,40. Co ważne, specyficzne komórki płuc, zwłaszcza fibroblasty płuc, mogą gromadzić retinoidy w postaci estrów retinylu (RE), które mogą być przechowywane lub dalej mobilizowane jako ROH w celu przeniesienia do sąsiednich komórek w razie potrzeby1.
Złożoność metabolizmu i sygnalizacji retinoidów, jak również złożoność komórkowa płuc, sprawiają, że badania mające na celu zbadanie metabolizmu retinoidów w płucach in vivo są wyzwaniem. Przedstawiliśmy prosty i solidny protokół izolowania komórek zawierających retinoidy (Rysunek 1) z wysoce heterogenicznych populacji komórek płuc poprzez wykorzystanie specyficznej autofluorescencji retinoidów (emisja przy 455 nm po wzbudzeniu przy 350 nm) i poprzez zastosowanie sortowania komórek aktywowanych fluorescencją (FACS). Protokół nie wymaga dodatkowego znakowania komórek, z wyjątkiem barwienia żywotności, jeśli celem badania jest wyizolowanie i scharakteryzowanie pierwotnych żywych komórek płuc na podstawie ich zdolności do przechowywania retinoidów. To znacznie skraca czas przygotowania do sortowania komórek, eliminuje potrzebę dodatkowego barwienia i pozwala na izolowanie wysokich plonów żywotnych komórek pierwotnych. Jeśli jednak celem badania jest wyizolowanie i scharakteryzowanie określonych populacji komórek płuc (fibroblastów, komórek śródbłonka, nabłonka lub komórek odpornościowych), dodatkowe sortowanie komórek można przeprowadzić po znakowaniu posortowanych komórek zawierających retinoidy przeciwciałami specyficznymi dla komórki.
Autofluorescencja retinoidów została wykorzystana w opublikowanych badaniach w celu ustalenia tożsamości komórek zawierających retinoidy i/lub ilościowego określenia obfitości tych komórek w wątrobie41,42,43,44, trzustka45,46, nerki41,47, oraz lung41. Co więcej, kilka grup badawczych zgłosiło zastosowanie fluorescencji retinoidów do izolacji za pomocą FACS i badania pierwotnych komórek zawierających retinoidy z żywych tkanek, w tym wątroby44,48,49,50,51,52,53 i lung1. W obecnym protokole pokazujemy, w jaki sposób określone populacje komórek mogą być znakowane in vivo przed wyizolowaniem komórek zawierających retinoidy za pomocą tdTomato (czerwone białko fluorescencyjne). Charakterystyka spektralna tdTomato (emisja przy 581 nm po wzbudzeniu przy 554 nm54) i jasność nie zakłócają autofluorescencji retinoidów, a zatem ułatwiają osiągnięcie specyficzności komórek podczas sortowania. Biorąc pod uwagę krytyczną rolę niezakłóconego metabolizmu retinoidów i sygnalizacji w normalnym mikrośrodowisku pęcherzyków płucnych1, opisana technika izolacji komórek płuc jest użytecznym narzędziem w badaniach na modelach zwierzęcych nad zdrowiem i chorobami płuc w celu uzyskania głębszego wglądu w komórkowe aspekty metabolizmu retinoidów w płucach i komunikację komórkową za pośrednictwem lipidów in vivo.