【预约试拍】超分辨率显微镜STORM揭示巨噬细胞足体簇的纳米结构和调控

巨噬细胞是免疫系统的重要调节因子，在组织稳态中发挥关键作用。它们主要通过吞噬病原体和抗原呈递参与先天性和适应性免疫。它们还通过产生各种细胞因子参与炎症反应。巨噬细胞向组织的趋化性是宿主对感染或损伤反应的重要步骤。尽管细胞外基质对细胞迁移产生空间障碍，巨噬细胞可通过细胞内细胞骨架的持续重塑穿过大多数身体组织。

本文主要研究小鼠腹腔巨噬细胞中足小体的超微结构、时空组织和调控及其降解基质的功能。利用超分辨率显微镜STORM，通过颗粒重叠法，作者提供了足体肌动蛋白核心和环组分蛋白的精确相互定位。此外，作者揭示了足体和肌球蛋白IIA层微管细胞骨架之间的物理偶联，并表明微管相互作用参与维持足体的完整性。通过光刻技术改进基质包被技术，作者发现巨噬细胞形成足体簇的能力和基质降解之间存在良好的相关性。最后，作者证明了肌动球蛋白和微管细胞骨架的调节显著影响巨噬细胞对足体基质的降解。

1.原代巨噬细胞足体的超微结构及其对细胞外基质的降解

从C57 BL/6小鼠分离原代腹膜巨噬细胞，并按照标准组织培养方案在补充有10%FBS的RPMI 1640培养基中培养。为了在纳米尺度上探索巨噬细胞足体的时空结构排列，我们将细胞固定在体外培养的不同时间点，用F-actin或桩蛋白进行荧光标记，如图所示，4小时和18小时培养后巨噬细胞的肌动蛋白/桩蛋白的代表性STORM图像显示出比常规衍射限制图像显著改善的横向和轴向分辨率（图1A、1B）。

图1.不同培养时间小鼠腹腔巨噬细胞足体簇的形成及细胞外基质的降解

2.超分辨率显微镜STORM显示巨噬细胞足体中肌动蛋白核心、桩蛋白环和肌球蛋白IIA环的纳米级相互定位

为了更详细地研究足体成分的空间排列，我们对培养18小时后的巨噬细胞进行了检查。

图2.超分辨率显微镜STORM显示巨噬细胞足体肌动蛋白核、桩蛋白环和肌球蛋白IIA环的空间关系

3.超分辨率显微镜STORM显示微管穿过巨噬细胞肌球蛋白IIA层的足体

除了与细胞内肌动球蛋白网络的紧密互连外，据报道，足体还与微管细胞骨架直接或间接连接。

图3.超分辨率显微镜STORM显示巨噬细胞足体与微管的交联

4.肌动球蛋白细胞骨架对巨噬细胞足体簇形成和组织的影响

作者进一步研究了肌动球蛋白机制在巨噬细胞足体簇形成和组织中的作用。

图4.调节肌球蛋白IIA活性对巨噬细胞足体簇形成的影响

5.巨噬细胞中足体簇的基质降解也受到细胞内肌动球蛋白和微管细胞骨架的调节

最后，作者研究了肌动球蛋白和微管骨架对巨噬细胞基质降解功能的影响。

图5.不同药物对巨噬细胞基质降解的调控

总之,本研究揭示，在体外细胞培养过程中，原代小鼠巨噬细胞形成高度有序的足体簇，其启动时间依赖性细胞外基质降解。基于强大的超分辨率显微镜STORM，作者研究了足体肌动蛋白核心和环成分的纳米级排列，并证明了微管在肌球蛋白IIA水平穿过足体。此外，作者还开发了一种结合单个足体的多幅图像进行足体成分对三维重建的粒子叠加方法，改善了不同足体成分z分布的可视化和分析。结合药理学方法，作者认为微管除了通过通常假设的Rho/ROCK肌球蛋白IIA信号传导调节巨噬细胞的组装外，还在物理上稳定巨噬细胞中形成的足体簇。作者的研究结果将丰富足体纳米结构的信息，并为理解巨噬细胞基质降解足体的调节提供见解。

在本研究中，研究者主要借助STORM超分辨率显微镜来研究巨噬细胞足体簇的纳米结构和调控，目前在国内，随机光学重建显微镜STORM已成功实现商用，有需要STORM成像技术进行实验研究的专家老师们，请文末填写问卷，即可预约获得 iSTORM 超高分辨率显微成像系统试拍服务~

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