elife:3-D成像揭示了免疫细胞敏捷性的秘密

时间: 2017-09-28 14:27:46浏览(725)评论(0)点赞(0)收藏(0)

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图片来源:Wikimedia Commons


新近开发的显微技术使UC旧金山研究人员能够以前所未有的细节观察活动中的白血球。科学家使用这些先进的显微镜创造的视频揭示了嗜中性粒细胞如何能够以比体内几乎任何其他细胞更快的速度和敏捷度移动的秘密。

中性粒细胞是免疫系统防御感染的第一道防线。如果你跌倒并刮伤膝盖,他们会在受伤部位进行比赛,追捕潜在危险的细菌和其他入侵者。为了追逐猎物,嗜中性粒细胞可以比您身体中的大多数细胞快1000倍,并且可以扭曲并转向,身手矫健灵敏。

研究人员已经知道,嗜中性粒细胞能够对细菌进行快速和果断的攻击。但直到最近,人们才知道这些细胞如何能够如此迅速地通过身体组织的混乱丛林来移动,以嗅出并破坏侵入性细胞。

UCSF的细胞和分子药理学教授Dyche Mullins博士长期以来一直关注阿米巴变形虫和类似的快速爬行细胞(我们身体的一部分)如何可以矫健地移动,通过其周围的环境。

“我们已经学到了很多关于人体细胞从变形虫移动的事情,”Mullins说。“阿米巴虫在污水中跑来跑去,猎食酵母,这与我们体内爬行的免疫细胞猎食细菌相似,我们想了解在进化保守的运动的基本细胞机制。”

近年来,Mullins与2014年诺贝尔奖获得者Eric Betzig博士,以及弗吉尼亚州霍华德休斯医学研究所Janelia研究园区研究员Bi-Chang Chen博士开发了一种新型生物成像工具——晶格光电显微镜,这种显微镜可以超高分辨率观察3-D活细胞。

像其他变形虫细胞一样,嗜中性粒细胞通常无定形,能随意改变形状。他们不断延伸和缩回伪足,探索外部世界,它们嗅探细菌的化学信号,它们可以像蛇一样伸展自己,或像扭曲折叠在自己身上。但是,当Mullins和他的团队在显微镜下研究了活性嗜中性粒细胞时,他们很快就意识到,所有的嗜中性粒细胞的形状变化都建立在一个简单的基础机制上:翅状片从细胞体中长出来,延伸到周围环境,有时合并和其他翅状片结合形成更复杂的玫瑰花结构

“我们发现嗜中性粒细胞并不是非常无定形的,所有看起来更复杂的东西,当我们用更高的分辨率观察时,其实是由其他翅状片形成的,”Mullins说。

我们好奇这些翅状片是否是嗜中性粒细胞的组织爬行能力所必需的,研究人员应用了一种能阻止细胞形成这种翅状片突起的药物。他们发现,当嗜中性粒细胞不能产生翅状片突起时,减缓了约40%,并且严重地降低了其转身能力,导致它们大部分是沿直线爬行。

“我们怀疑这些细胞失去转向的能力,因为它们使用这些探测器来探索它们的环境的新路径,这让它们改变正在移动的方向。显然,它们没有眼睛,也不能看到什么,也碰不到什么”Mullins说。

这些新发现是了解细胞运动细节的一部分。更好地了解细胞如何移动可能会产生预防单细胞动物引起的疾病的更好方法。


编译:高嘉强


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