微信扫码或点击右上角...分享

徕卡多光子显微镜免疫学应用:揭示巨噬细胞发挥血小板功能的机制

高端仪器之所以受到顶尖科学家们的青睐,不仅因为它们在日常使用中表现出的稳扎稳打,还因为其在捕捉关键性创新实验结果时带来的无限可能。今天,我们通过解读加拿大卡尔加里大学(University of Calgary)的徕卡多光子显微镜用户近期在《Science》杂志上发表的题为“Primordial GATA6 macrophages function as extravascular platelets in sterile injury”的研究论文[1],感受一下徕卡DIVE(Deep In Vivo Explorer)多光子显微镜在体成像的“速度与激情”。

研究背景

巨噬细胞(Macrophages或Mø)是髓系来源的终末分化免疫细胞,通常定居于组织并具有吞噬清除病原体的能力。由于受到微环境的影响,不同组织内的巨噬细胞可分化为不同的亚型,其活化形式也不尽相同[2]。研究发现,在哺乳动物体腔内存在大量转录因子GATA6阳性的空腔巨噬细胞(Cavity macrophages),它们悬浮在腔体液中并能通过聚集成凝块的方式锚定并清除细菌[3,4]。作者的研究主要围绕这个巨噬细胞亚群展开。

2016年,作者发现这群GATA6+巨噬细胞能在体腔内行使组织修复功能[5],但其向损伤部位的趋化和募集机制尚不清楚。作为系列研究中的一环,在这篇文章中,作者大量运用在体成像技术,在小鼠模型中捕捉到GATA6+巨噬细胞参与腹腔损伤修复的过程,并发现这类巨噬细胞通过发挥血小板的功能来帮助机体应对无菌性损伤(Sterile injury)。

研究简述

视频1. 腹腔巨噬细胞向损伤部位募集

通过视频1,作者向我们展示了巨噬细胞募集到损伤部位并形成栓塞的全过程。要捕捉这一动态生理过程,作者首先克服的难题是腹腔损伤区域的在体成像(图1B)。成像工作在一台倒置的DIVE(Deep In Vivo Explorer)多光子系统上进行,实验人员精确地采集了腹膜、腹腔和腹直肌内部细胞运动的图像。通过对腹腔巨噬细胞募集过程进行分析,作者发现该过程独特存在于腹腔内且必须依赖于流动的腹腔液环境(图1D-I)。整个过程耗时30分钟,直至巨噬细胞将损伤部位完全“堵塞”(图1L)。在这个过程中,巨噬细胞是采用一种快速运动方式进行募集,部分细胞只耗时0.04秒即可移动60微米距离并精准靶向损伤位点(图1J)。

图1. 腹腔损伤部位在体成像

接下来,作者将腹腔损伤部位巨噬细胞的募集过程和损伤血管内血小板的募集过程进行对比。结果显示,两者不仅在形态学上非常相似(视频2,图2A&B),且均能被EDTA所阻断或被钙离子+ATP增强(图2E-H)。另外,腹腔损伤部位的3D重构结果显示,腹腔内壁损伤部位主要发生巨噬细胞募集,而外壁则主要发生血小板募集(图2D)。至此,可以确定这群GATA6+巨噬细胞在腹腔中扮演着血小板的角色,在损伤初期腹膜组织栓塞形成过程中发挥重要作用。

视频2. 巨噬细胞和血小板向损伤部位募集

图2. 巨噬细胞和血小板向损伤部位募集对比

随后,作者通过一些系列实验,确定了GATA6+巨噬细胞的损伤应答并不依赖于经典哺乳动物细胞黏附分子(整合素等)发挥功能,而是通过更“原始“的清道夫受体(Scavenger receptors)的半胱氨酸富集区(SRCR结构域)发挥作用(结果见研究原文)。

最后,作者在术后疤痕结痂模型中探索了GATA6+巨噬细胞募集机制在临床应用方面的前景。结果显示,术后伤口组织的GATA6+巨噬细胞募集会造成疤痕的产生(图3D-G),导致伤口处间皮增生(Mesothelial recruitment)和后续胶原沉积(Collagen deposition)。适当抑制GATA6+巨噬细胞行使血小板功能可以作为促进术后创面愈合的潜在靶点(结果详见原文)。

图3. 巨噬细胞超快速募集和疤痕形成

徕卡DIVE系统对本研究的助攻

不得不说,作者对徕卡DIVE显微镜的使用已达到炉火纯青的地步,使DIVE的优势在本文中体现得淋漓尽致。为了增进对这台专精于组织深层显微成像系统的了解,我们就来看看DIVE是如何助攻这篇《Science》大作的。

图4. 徕卡DIVE成像系统4Tune检测器

徕卡4Tune外置RLD检测器:检测范围自由可调的光谱型检测器。

1、精准检测二次谐波

本文中相当一部分组织成像采用了二次谐波(Second Harmonic Generation,SHG)信号作为组织内参信号。SHG信号无需标记、信号强度不受光漂白影响且在纤维、胶原等丰富的组织中广泛存在,是多光子成像常用的组织标记。其成像难点在于:传统的双光子系统的滤片式成像无法避免SHG成像时荧光信号共激发导致的串色问题。徕卡DIVE使用4Tune检测器(图4)不仅能通过移动检测范围确定SHG信号的真实性,还能轻松地为每个样品找到最适合的SHG检测波段。

2、灵活设置多色成像

本文中作者使用了多个荧光蛋白转基因小鼠品系,如:Gata6H2B-Venus小鼠、LysMeGFP小鼠、Ly6GCre-tdTomato小鼠和Csf1RHBEGF/mCherry小鼠等。面对这些激发和发射光谱完全不同的荧光蛋白,只有检测范围灵活可调的成像系统才能胜任本文中多重荧光加SHG检测的任务。这里,不得不为徕卡DIVE系统的检测灵活性点个赞。

3、快速成像&三维重构

在本文中,还有一些对成像速度要求很高的检测任务,如需要快速捕捉巨噬细胞运动的轨迹和短时间内完成损伤部位三维数据的采集等。在这些应用场景中,DIVE的快速成像功能就非常好用了。配合共振扫描振镜,DIVE帮助作者实现了巨噬细胞0.04秒内运动轨迹的追踪(图1J,每0.02秒成像一次)。


结语

当然,徕卡DIVE成像系统的优势技术还有很多(如多光子荧光寿命成像等),结合新上市的STELLARIS共聚焦平台,徕卡DIVE成像系统将以更优秀的状态帮助越来越多的科学家们探索生命的奥秘。

提交后,我们将每月自动将您关注领域的行业快讯更新链接通过短信、邮件发送给你
徕卡多光子显微镜免疫学应用:揭示巨噬细胞发挥血小板功能的机制 立即观看
RELATED PRODUCTS
相关产品
Mateo TL让所有实验室成员都能够舒适地检查和记录细胞生长状态,适合需要获得一致实验结果的研究人员。 统一测量汇合度,从而增强对下游实验取得成功的信心。
STELLARIS 5 Cryo是一个共聚焦光学显微镜系统,可以帮助您针对感兴趣的区域进行定位以辅助冷冻电子断层扫描(CryoET)。STELLARIS 5 Cryo为您提供可靠的目标定位精准度, 同时还能提供您可以信赖的卓越性能,并提高实验效率。
模块化的 DMi8 倒置显微镜是 DMi8 S 平台的核心。DMi8 S 平台是适用于日常活细胞研究的完整解决方案。不管是精确跟踪培养皿中单个细胞的发育,筛选多个分析,获取单分子级的清晰度,还是梳理复杂过程的行为,DMi8 S 系统都能让您看得更多、看得更快,让您发现隐藏的信息。
徕卡M525 F20手术显微镜集高端光学元件与优异的操控性于一身。清晰敏锐的图像,大景深,使外科医生能够看到更多的细节。 基于工作距离的照明设计可为较深的手术部位提供充足的光线,并同时保障患者安全。 尽管徕卡M525 F20用作神经外科和耳鼻喉科显微镜,但是也可以理想地用于脊柱、手部和整形手术。
RELATED DATA
相关资料
2024年03月19日 09:47
THUNDER Imager通过计算清除技术消除了三维样本中出现的离焦模糊信号,现在您可以直接在实时预览中通过THUNDER技术挑选感兴趣的区域。它允许您实时清晰地查看完整样本内部的细节,而不会受到离焦模糊信号的干扰。您仍然可以享受到宽场显微镜的成像速度、高灵敏度和易用性。
2024年03月18日 17:51
THUNDER Imager通过计算清除技术消除了三维样本中出现的离焦模糊信号,现在您可以直接在实时预览中通过THUNDER技术挑选感兴趣的区域。它允许您实时清晰地查看完整样本内部的细节,而不会受到离焦模糊信号的干扰。您仍然可以享受到宽场显微镜的成像速度、高灵敏度和易用性。
2024年03月18日 17:05
THUNDER Imagers通过计算清除技术消除了二维与三维样本产生的离焦模糊信号,现在您可以直接在实时预览中通过THUNDER技术挑选感兴趣的区域。它允许您实时清晰地查看完整样本内部的细节,而不会受到离焦模糊信号的干扰。您仍然可以受益于宽场显微镜的灵敏度、易用性和高速成像。
2024年03月18日 15:47
在生命科学研究中,活细胞成像是一种不可或缺的工具,可用于观察细胞的活体状态。 这本电子书回顾了为确保成功进行活细胞成像而需要考虑的各种重要因素。
wechat
欢迎扫码关注徕卡官方微信,更多显微技巧,行业资讯尽在掌握
close