活細胞成像用于細胞吞噬作用研究
瀏覽次數:1702 發布日期:2024-3-12
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引言:
吞噬作用(cell phagocytosis)是一種細胞過程,用于攝取和消除直徑大于 0.5 μm 的顆粒,包括微生物、異物和凋亡細胞。吞噬作用存在于許多類型的細胞中,因此它是組織穩態的重要過程。吞噬細胞可以是自由生活的單細胞生物,例如變形蟲,或一種體細胞,例如白細胞。在某些形式的動物生命中,例如變形蟲和海綿,吞噬作用是一種進食方式。在高等動物中,吞噬作用主要是針對外來物質(抗原)的感染和入侵的防御反應。然而,只有被稱為專業吞噬細胞的特殊細胞才能高效地完成吞噬作用。巨噬細胞、中性粒細胞、單核細胞、樹突狀細胞和破骨細胞都屬于專業吞噬細胞
[1]。
吞噬作用可分為四個主要步驟:(i)識別目標顆粒,(ii)激活內化機制的信號傳導,(iii)吞噬體形成,以及(iv)吞噬溶酶體成熟。近年來,分子生物學的發展以及顯微鏡新工具的使用為吞噬作用的細胞機制提供了新的見解
[2]。
Celloger®活細胞成像產品應用:
在人類和脊椎動物體內,最有效的吞噬細胞是兩種白細胞:巨噬細胞和中性粒細胞。巨噬細胞是免疫系統中最大的吞噬細胞。同時有報道稱,LPS誘導的巨噬細胞活化可通過TLR4依賴性途徑增加吞噬作用
[3]。為了證實這一點,使用被巨噬細胞吞噬的熒光微球進行熒光成像。2 μm大小的熒光微球漂浮在平板上易移動,這不僅會降低微球被細胞吸收的效率,還會使成像過程變得困難。事實上,即使是市購的吞噬檢測試劑盒也只推薦在終點適當清洗去除未被吞噬的熒光微球后,用熒光顯微鏡或流式細胞術計數吞噬熒光微球的細胞數。
在以下實驗中,Celloger
® Mini Plus(4×,GFP)的實時成像技術顯示了細胞吞噬熒光微球的整個過程,只有在LPS刺激下平鋪的活化細胞才會發生熒光微球吞噬(圖2A)。與分化前的圓形和立方體形狀相比,它們以紡錘形有效的向珠子移動,發生定向遷移。細胞內被吞噬的微球在有絲分裂過程中與細胞質一起分裂成子細胞(圖2B)。間隔時間15分鐘,共拍攝65.5小時。
圖2 用Celloger® Mini Plus觀察LPS刺激Raw264.7細胞的吞噬作用
結果顯示,LPS刺激后活化的Raw264.7細胞吞噬了熒光微球,當細胞吞噬熒光珠后,細胞分裂時熒光珠與細胞質一起被分裂為子細胞。
結語:
評價吞噬作用的常規方法通常為單點分析,需要細胞分離(使用流式細胞儀)或使用洗滌/淬滅的方法(例如熒光素標記)。使用Celloge
®活細胞成像設備無需對細胞進行固定,可實現對細胞的可視化以及進行長期動力學測定。利用延時成像技術,可以通過圖像和視頻驗證吞噬作用的發生,豐富研究人員的數據以及確保數據的客觀準確性。
參考文獻:
[1] Uribe-Querol E, Rosales C. Phagocytosis: Our Current Understanding of a Universal Biological Process. Front Immunol. 2020 Jun 2;11:1066.
[2] Rosales C, Uribe-Querol E. Phagocytosis: A Fundamental Process in Immunity. Biomed Res Int. 2017;2017:9042851.
[3] Geng J, Shi Y, Zhang J, Yang B, Wang P, Yuan W, Zhao H, Li J, Qin F, Hong L, Xie C, Deng X, Sun Y, Wu C, Chen L, Zhou D. TLR4 signalling via Piezo1 engages and enhances the macrophage mediated host response during bacterial infection. Nat Commun. 2021 Jun 10;12(1):3519.