Фагоцитоз является одной из основных функций клеток, которая начинается с признания и связывание материала с поверхностными рецепторами, которые затем приводит к интернализации и деградации проглоченного материала. В то время как одноклеточные эукариоты , такие как пресс - формы Dictyostelium discoideum и амеб используют фагоцитоз для питания бактерий, высшие организмы эволюционировали с профессиональными клетками. Макрофаги или дендритные клетки являются первой линией защиты от патогенных микроорганизмов в различных тканях и органах, и имеют решающее значение для активации адаптивной иммунной системы посредством презентации антигена и продукции цитокинов 1-4. При определенных обстоятельствах фагоцитоз могут быть выполнены с помощью непрофессиональной фагоцитирующих клеток, например, эндотелиальных и эпителиальных клеток. Этот процесс имеет важное значение для поддержания гомеостаза в процессе развития и в зрелом возрасте для нормального оборота и ремоделировании ткани. И, наконец, специализированные фагоциты, такие как клетки Сертоли в яичках или сетчатки глазапигментные эпителиальные клетки являются чрезвычайно мощными фагоциты 5.
Формирование фагосому где деградация микроорганизмов или продуктов распада клеток происходит начинается с агрегацию фагоцитирующих рецепторов на поверхности фагоцитарной клетки. Передачи сигнала события после кластеризацию опсоническую рецепторов, таких как рецепторы Fc (FcR) и комплемент-рецепторов (CRS) были хорошо охарактеризованы. Тем не менее, есть также многочисленные не-опсоническую рецепторов, включая Toll-подобные рецепторы (TLR,), лектины, маннозы рецепторов и мусорщик рецепторов. Эти рецепторы распознают детерминанты на поверхности частицы , такие как манноза или остатков фукозы, фосфатидилсерин, и липополисахариды 1,6-9.
Возбудитель или остатков клеток распознавания включает в себя связывание с и группирование нескольких типов фагоцитарной-рецепторов, которые затем приводят к интенсивному и транзиторной актина ремоделирования. Параллельно фокальной экзоцитоза внутриклеточных compartmenТ.С. способствует освобождению мембранного натяжения и имеет важное значение для эффективного фагоцитоза крупных частиц. Сигнальные события, приводящие к актина полимеризации и деформации мембраны препарировали в экспериментальных моделях, которые спровоцировали одну фагоцитарную рецептор. Во время FCR-опосредованного фагоцитоза, происходит интенсивное полимеризация актина, которая регулируется малыми ГТФаз (Rac, Cdc42). Среди их вниз по течению эффекторов, синдром белок СВО (WASP) приводит к активации актин-родственного белка 2/3 комплекс (Arp2 / 3) , что зарождается актиновые филаменты 1,2,4,10. Местное производство фосфатидилинозитол-4, 5-бисфосфат (PI (4,5) P 2) имеет решающее значение для начальной полимеризации актина , который управляет псевдоподия образование. Его превращение в PI (3,4,5) P 3 требуется для псевдоподия расширения и закрытия фагосом 11. Несколько путей способствуют исчезновению PI (4,5) P 2. Во-первых отряд фосфатидилинозитол фосфатного кинаSES (PIPKIs) от PI фагосоме аресты (4,5) P 2 синтеза. Во- вторых, он может быть фосфорилируется и потребляемый класса I PI3K киназ (PI3K) и преобразуется в PI (3,4,5) P 3 12. Роль для фосфатаз и фосфолипаз также подразумевается в гидролизу PI (4,5) P 2 и F-актин удаления во время фагоцитоза в клетках млекопитающих и в Dictyostelium 13,14. Фосфолипазы С (PLC) δ гидролизует PI (4,5) P 2 в диацилглицерина и инозитол-1,4,5- трис- фосфата. PI (4,5) P 2 и PI (3,4,5) P 3 фосфатазы OCRL (окулоцереброренальный синдром Lowe) также участвует в формировании фагосом. Точная локальная формация F-актина и его деполимеризации жестко регулируется в пространстве и во времени, и мы показали, что набор внутриклеточных отсеков имеет важное значение для доставки локально фосфатазы OCRL, тем самым способствуя местным актина деполимеризации на базе фагоцитарной чаши 13,15. Для этого мы использовали описанный здесь Экспериментальная установка.
Механизм и молекулярные игроки, необходимые для закрытия фагосом и мембраны расщеплению остаются плохо определены из-за трудностей в визуализации и мониторинга сайта закрытия фагосом. До недавнего времени фагоцитоз не наблюдалось на фиксированных или живых клеток, которые позволяли частицы на их дорсальную лице или на их сторонах, что делает своевременную визуализацию места закрытия фагосом трудно. Кроме того, способы крепления может привести к втягиванию мембран и исказить результаты по расширению псевдоподий и закрытия. В противоположность этому , анализ , который мы создали и описать здесь позволяет визуализировать псевдоподия расширение и этап закрытия фагоцитоза в живых клетках 13, основанный на общей внутренней микроскопии отражения (TIRFM) 16. Этот оптический метод использует мимолетную волну для возбуждения флуорофоров в тонкой области на границе раздела между прозрачным таккрышка (покровное) и жидкость (культуральная среда клеток). Толщина глубины возбуждения составляет около 100 нм от твердой поверхности, что позволяет визуализировать молекулярных событий, близких к плазматической мембране. TIRFM позволяет высокое отношение сигнала к фону, и ограничивает флуоресценцию вне фокуса, собранной и цитотоксичность за счет освещения клеток.
Пользуясь TIRFM, мы разработали "фагосоме закрывающий анализа", в котором покровные активируются с поли-лизина и затем покрывают IgG-опсонированных красных кровяных телец (IgG-SRBCs). Макрофаги, экспрессирующие скоротечно флуоресцентно меченных белков, представляющих интерес, затем дают возможность поглотить IgG-SRBCs. В то время как клетки отделить целевые частицы, которые не являются ковалентно связаны с поверхностью стекла, можно наблюдать и записывается в режиме TIRF кончики подталкивателей. TIRF приобретения сочетаются с приобретения в режиме эпифлуоресцентной, после сдвига мкм стадия 3 выше, что позволяет Visualization основания фагоцитарной чаши. Добавление фармакологических препаратов, таких как те, ингибирование актина или динамин в ходе процесса также можно дополнительно рассекают процесс на молекулярном уровне.
Протокол, описанный подробно здесь для RAW264.7 мышиной линии клеток макрофага и опсонизированных частиц, но практически, она может быть адаптирована к любой другой фагоцитарной клетки и с другими целями, такие как шарики. Этот метод позволит лучше характеристику регулирования во времени и пространстве молекулярных игроков, участвующих в псевдоподия расширения и закрытия фагосом во время различных фагоцитирующих процессов.