$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Фагоцитоз является важным клеточным процессом, осуществляемым тканевыми резидентными профессиональными фагоцитами, такими как макрофаги и дендритные клетки, а также непрофессиональными фагоцитами, такими как эпителиальные клетки и фибробласты, которые поглощают и разрушают чужеродные частицы. Эти клетки интернализуют и выводят чужеродные частицы, патогены или клеточный мусор, внося значительный вклад в иммунную защиту и тканевый гомеостаз1. Этот процесс начинается с распознавания патогенов, мусора или частиц с помощью рецепторов распознавания образов (PRR), таких как Toll-подобные рецепторы (TLR), которые связываются с патоген-ассоциированными молекулярными паттернами (PAMP)2. Это распознавание запускает образование фагоцитарной чашки, в которой выступы плазматической мембраны распространяются вокруг частицы-мишени3. Актиновые филаменты играют решающую роль на этом этапе, стимулируя ремоделирование мембраны, необходимое для поглощения частиц4. Как только частица заключена в фагосому, образуется связанная с мембраной везикула. Фагосома подвергается созреванию, характеризующемуся слиянием с ранними, затем поздними эндосомами с последующим включением лизосом, содержащих гидролитические ферменты5. Эти ферменты, такие как катепсины, лизоцимы и нуклеазы, активируются путем подкисления внутри фагосомы, достигаемого вакуолярной АТФазой (V-АТФаза), снижая рН до 4,5-5,5. Деградационный процесс завершается экзоцитозом остатков из клетки. Дисфункции в этом динамичном и сложном процессе могут привести к значительным проблемам с иммунитетом 6,7,8.
Для точной оценки сложного клеточного процесса фагоцитоза существует потребность в усовершенствованных и простых методах мониторинга основных клеточных событий фагоцитоза. Традиционно, метод мониторинга для количественного определения фагоцитоза включает в себя такие методы, как фиксация фагоцитов через заранее определенные интервалы времени для микроскопической визуализации, измерение интернализации меченных красителем мишеней с помощью визуализации или проточной цитометрии или подсчет количества клеток-мишеней, оставшихся после определенной продолжительности фагоцитоза.. Более того, методы, основанные на косвенных показателях, таких как поглощение красителя, могут неточно отражать фактические фагоцитарные события из-за потенциального пассивногопереноса красителя.
Последние достижения в области визуализации живых клеток, проточной цитометрии и методов окрашивания произвели революцию в наших возможностях мониторинга фагоцитоза с высокой пространственно-временной точностью. Визуализация живых клеток, например, позволяет непрерывно наблюдать за динамическими процессами с отслеживанием последовательных событий11. Проточная цитометрия широко используется для анализа клеток млекопитающих и обнаружения биомаркеров в клинических исследованиях12. Однако традиционные методы ФК не позволяют оценить морфологические и пространственные характеристики отдельных клеток12. Проточная цитометрия с визуализацией (IFC) служит надежной альтернативой, позволяющей собирать подробную информацию об отдельных клетках. IFC сочетает аналитические возможности проточной цитометрии с визуализацией с высоким разрешением, позволяя проводить анализ отдельных клеток с морфологической и пространственной детализацией. Различные частицы, в том числе флуоресцентные латексные шарики, зимозан-APC и синтетические наночастицы, обычно используются для изучения фагоцитоза, обеспечивая понимание взаимодействия рецепторов, формирования фагосом и иммунныхреакций.
В отличие от традиционных биохимических методов, которые обычно основаны на анализе конечных точек, визуализация живых клеток обеспечивает непрерывный, динамический мониторинг клеточных процессов. Этот метод обеспечивает высокое пространственно-временное разрешение и возможность наблюдать последовательные события в фагоцитозе. В результате, это мощный инструмент для изучения сложного процесса фагоцитоза, позволяющий получить более точное и подробное представление о клеточном поведениии механизмах.
В дополнение к достижениям в системах визуализации, существует потребность в умных фагоцитарных частицах, которые могут отчетливо выделять фагоцитарные события, в частности, этапы деградации, происходящие внутри фагосомы. В исследованиях фагоцитоза часто используются такие частицы, как латексные шарики, зимозан, бактерии, апоптотические клетки и синтетические наночастицы для изучения таких механизмов, как взаимодействие рецепторов, образование фагосом и иммунные реакции. Несмотря на то, что эти частицы дают ценную информацию, они имеют ограничения в отслеживании всего процесса деградации или прямой оценке созревания фагосом. Например, гранулы латекса не поддаются биологическому разложению и не могут демонстрировать деградацию, в то время как зимозан и бактерии часто требуют сложной маркировки и могут не давать последовательных профилей деградации14,15.
Наше предыдущее исследование продемонстрировало полезность GB, традиционной аюрведической формулы, состоящей в основном из сульфата кальция, в качестве идеальной частицы для изучения созревания и деградации фагосом. GB со временем растворяется в кислой среде фагосомы, что позволяет четко визуализировать деградацию частиц. Кроме того, способность ГБ индуцировать устойчивое образование вакуоли облегчает исследование различных стадий созревания фагосом, от раннего образования до подкисления и окончательного разрешения. В отличие от других частиц, GB устраняет необходимость во внешней маркировке, обеспечивая самоподдерживающуюся систему для изучения полного жизненного цикла фагосом, что делает ее идеальной моделью для понимания динамики фагоцитоза и связанных с нимрасстройств.
В данном исследовании представлен стандартизированный и воспроизводимый протокол, предназначенный для оценки индуцированного частицами фагоцитоза и образования вакуоли с использованием Godanti Bhasma (GB) как в профессиональных (RAW 264.7), так и в непрофессиональных (HeLa и 3T3-L1) фагоцитарных клеточных линиях. Общая цель этого метода — обеспечить надежную платформу для изучения механизмов клеточного поглощения, вакуолярного биогенеза и внутриклеточной обработки частиц в различных типах клеток. GB суспендировали в DMEM в концентрации 10 мг/мл, и для обеспечения однородности более крупным частицам давали осесть, пока собирали верхнюю фракцию для экспериментального использования. Для анализов проточной цитометрии клетки засевали с плотностью 2 х 105 клеток на лунку в 12-луночные планшеты и добавляли 300 мкл рабочей суспензии GB в каждую лунку. Для анализа на основе визуализации 5000-10000 клеток засевали в лунку в 96-луночных планшетах или на предметных стеклах камеры. Этот метод делает GB надежной моделью для исследования образования вакуоли и интернализации частиц в различных типах клеток.