Ce travail a été soutenu par les Instituts nationaux de la santé Subventions AR055686 et AR060836 et bourse de recherche postdoctorale à l&#39;AD par l&#39;Association française contre les myopathies (AFM). Le centre d&#39;imagerie cellulaire utilisé dans cette étude est soutenue par les Instituts nationaux de la santé Subventions HD040677.

Une. Membrane d&#39;imagerie cellulaire de réparation Utilisation en vrac (perles de verre) Blessant Ce protocole permet le marquage séparément les cellules blessées et celles qui ne parviennent pas à guérir. La quantification de ces populations de cellules nécessite l&#39;utilisation de trois conditions: 1. Test (C1) - Les cellules sont autorisés à réparer en présence de Ca 2 +, 2. Contrôle 1 (pas de lésion C2) - Les cellules sont incubées en présence de Ca 2 +, mais pas blessés, et 3. Control 2 (pas de C3 de réparation) - cellules sont autorisés à réparer en l&#39;absence de Ca 2 +. <ol><li> À cultiver des cellules&gt; 50% de confluence sur des lamelles couvre trois stériles et laver C1 et C2 deux fois avec du CIM à 37 ° C et C3 avec du PBS à 37 ° C et de transfert sur des lamelles couvre-joints toriques silicone. </li><li> Ajouter 100 ul de solution de dextrane FITC préchauffé dans CIM sur C1 et C2 ou en C3 à PBS. </li><li> Blesser membrane plasmique sur C1 et C3 par de douces perles 40 mg de verre sur la lamelle à la température ambiante par des lamelles inclinables manuellement en arrière et6-8 fois de suite à un angle de 30 °. Remarque: Pour des blessures légères, assurent les perles de verre sont réparties de manière uniforme, minimisant ainsi les blessures répétées. Pour améliorer la reproductibilité de blessures entre les échantillons, effectuer simultanément la blessure de perles de verre de différents échantillons à comparer. </li><li> Éviter de nouvelles roulement de billes, de transférer tous les lamelles à un incubateur à 37 ° C à CO 2 ambiant et permet la réparation de procéder pendant 5 min. </li><li> Sans laisser les billes roulent, retirer les billes de verre et de dextrane FITC par lavage avec de CIM (C1 et C2) ou du PBS (C3) à 37 ° C. </li><li> Lieu lamelles couvre-retour sur le joint torique et ajouter 100 ul de solution fixable TRITC de dextran lysine préchauffé à CIM sur C1 et C2 ou en C3 sur PBS. </li><li> Incuber à 37 ° C pendant 5 min à température ambiante CO 2. </li><li> Laver deux fois avec des lamelles préchauffé CIM et fixer avec 4% de PFA pendant 10 min à température ambiante. </li><li> Laver deux fois avec du PBS et incuber pendant 2 min à température ambiante dans le colorant Hoechst. </li><li> Laver samples deux fois avec du PBS, monter sur une lame en utilisant un milieu de montage et de cellules d&#39;image en utilisant un microscope à épifluorescence. </li><li> Utiliser des cellules de C2 pour déterminer le fond rouge et vert intensité de la coloration et utiliser cette valeur pour les seuils des canaux rouge et vert pour tous les échantillons (C1-C3). </li><li> Score nombre total de cellules qui sont a) vert (blessé et réparé) et b) rouge ou le rouge et le vert (blessé, mais n&#39;ont pas réussi à réparer) dans les échantillons C1 et C3. </li><li> Comte&gt; 100 cellules de verts pour chaque condition et exprimer la fraction de cellules qui n&#39;ont pas de réparer un pour cent de toutes les cellules blessés (vert et rouge). </li></ol> 2. Imagerie en direct de la cinétique de membrane cellulaire après réparation laser blessures <ol><li> Laver les cellules avec préchauffé CIM et puis mettre la lamelle en CIM avec des colorants FM. </li><li> Placez la lamelle dans un support dans l&#39;incubateur de haut en scène maintenu à 37 ° C. </li><li> Sélectionner une région 2 de 2.1 mm de la membrane cellulaire, et pour irradier &lt;; À 10 ms avec le laser pulsé. Atténuer la puissance du laser par l&#39;intermédiaire du logiciel de 40 à 50% de la puissance de crête. Puissance optimale permet blessure cohérente, mais non mortelle et ce doit être déterminée par essai et erreur pour chaque ligne de chaque instrument et de la cellule utilisé. </li><li> Pour surveiller la réparation, l&#39;image toutes les 10 secondes en épifluorescence et clair, à partir avant l&#39;accident et se poursuivre pendant 3-5 min après une blessure. Remarque: Pour aucun contrôle de la réparation, répétez les étapes 2.1-2.4 avec les cellules blessées dans du PBS contenant un colorant FM. </li><li> Pour quantifier la cinétique de réparation, de mesurer FM cellulaire colorant fluorescence et tracer la variation de l&#39;intensité (ΔF/F0) au cours de l&#39;imagerie. Ces données devraient être en moyenne de plus de 10 cellules dans chaque état et tracée en moyenne ou la valeur de cellule individuelle, selon les besoins. </li></ol> 3. Imagerie vrac (perles de verre) lésion induite lysosomales exocytose Les échantillons comprennent des cellules cultivées suivantes à&gt; 50%confluence: 1. Test (C1) - Les cellules ont permis de réparer en présence de Ca 2 +, 2. Contrôle 1 (C2; Aucune blessure) - Cellules ni blessés ni incubées avec l&#39;anticorps primaire, et 3. Control 2 (C3; Aucune réparation) - Les cellules ont permis de réparer en l&#39;absence de Ca 2 +. <ol><li> Lavage des lamelles couvre-C1 et C2 deux fois avec de l&#39;ICM à 37 ° C et C3 avec du PBS à 37 ° C et de les transférer sur le silicone des joints toriques. </li><li> Ajouter 100 pi de préchauffée lysine fixable dextran TRITC dans CIM sur C1 et C2 et C3 sur PBS. </li><li> Blesser membrane plasmique sur C1 et C3 comme dans l&#39;étape 1.3. </li><li> Éviter de nouvelles roulement de billes, de transférer tous les lamelles à un incubateur à 37 ° C à CO 2 ambiant et permet la réparation de procéder pendant 5 min. </li><li> Retirer les perles de verre et TRITC dextrane en lavant les lamelles dans du milieu de croissance à froid, en assurant de nouveau pas de roulement des billes de verre sur les cellules. </li><li> Rincer les lamelles couvre-objet deux fois avec du milieu de croissance à froid et à transférer les joints toriques. </li><li> À C1 et C3, Ajouter 100 ul de l&#39;anticorps anti LAMPE1 de souris de rat dans un milieu de croissance complet à froid et ajouter le milieu de culture froid, complète à C2. </li><li> Pour permettre la liaison d&#39;anticorps lamelles incuber pendant 30 min à 4 ° C. </li><li> Lavez les lamelles à trois reprises avec CIM froid et fixer tous les lamelles de 4% PFA pendant 10 min à température ambiante, puis rincez 3x avec la CIM. </li><li> Incuber les lamelles couvre-objet dans 100 ul de solution de blocage pendant 15 min à température ambiante </li><li> Incuber les lamelles couvre-objet dans 100 ul de Alexa Fluor 488 anticorps de rat anti pendant 15 min à 4 ° C. </li><li> Laver deux fois avec du PBS et incuber pendant 2 minutes à température ambiante dans Hoechst. </li><li> Laver les cellules deux fois avec du PBS, monter sur une lame en utilisant un milieu de montage et de l&#39;image en utilisant un microscope à épifluorescence. </li><li> En utilisant des images de cellules C2, déterminer le fond non spécifique coloration dans le rouge (TRITC dextran) et vert (Alexa Fluor 488 anticorps) canaux et utiliser ces valeurs de coloration de fond à seuil, les canaux rouge et vert pour tous les échantillons (C1-C3). &lt;/ Li&gt; <li> Utilisez les&gt; 100 rouge marqué cellules de C1 et C3 pour mesurer l&#39;intensité de la coloration LAMP1 (vert) dans les cellules lésées. Pour une expérience réussie de la coloration LAMPE1 dans les cellules de C3 sera nettement inférieur à celui des cellules de C1. </li></ol> 4. Imagerie en direct de membrane cellulaire blessures déclenché traite subcellulaire <ol><li> Fluorescence étiqueter le compartiment d&#39;intérêt par transfection journaliste approprié (par exemple CD63-GFP pour lysosomes 8) ou en utilisant des colorants fluorescents 9. </li><li> Pour lysosomes d&#39;étiquetage avec un colorant fluorescent, incuber les cellules cultivées à 50% de confluence dans un milieu de croissance contenant FITC-dextran </li><li> Laisser dextrane à être endocytosée pendant 2 heures (ou plus longtemps que nécessaire pour le marquage de l&#39;endosome suffisante avec du dextrane par la lignée cellulaire d&#39;intérêt) dans l&#39;incubateur à CO 2. </li><li> Laver les cellules avec les médias de croissance préchauffées et incuber en elle pendant 2 heures dans un incubateur à CO2 pour permettre à tousendocytose dextrane à s&#39;accumuler dans le lysosome. </li><li> Avant imagerie, rincer la lamelle en préchauffé CIM et monter dans un porte-lamelle sur le dessus de la scène incubateur à 37 ° C. </li><li> Effectuer champ large (pour le mouvement tout au long de la cellule) ou FRBR (mouvement à la surface cellulaire et l&#39;exocytose) Imagerie - cellules qui n&#39;ont pas bondés FITC dextran lysosomes étiquetés sont idéales pour l&#39;imagerie du mouvement et l&#39;exocytose de lysosomes individuels. </li><li> Alignement des lasers de la FRBR pour l&#39;imagerie microscope: Utilisez 60X ou 100X avec objectif&gt; 1,45 NA. Mettre en place l&#39;angle de l&#39;incident FRBR faisceau laser en utilisant l&#39;approche du fabricant. </li><li> Blesser la membrane cellulaire par irradiation d&#39;une région de petite taille (1 à 2 mm 2) pour &lt;100 msec, avec le laser pulsé à 40 à 50% d&#39;atténuation. </li><li> Pour surveiller la réponse de lysosome de la cellule blessures, les cellules d&#39;image à 4-6 images / sec pendant au moins 2 minutes ou plus en fonction de la dynamique de l&#39;exocytose dans les cellules d&#39;intérêt. </li></ol>

<ol>
	<li>Bi, G. Q., Alderton, J. M., Steinhardt, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Calcium-regulated+exocytosis+is+required+for+cell+membrane+resealing.">Calcium-regulated exocytosis is required for cell membrane resealing.</a> Cell Biol. 131, 1747-1758 (1995).</li><li>Togo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Disruption+of+the+plasma+membrane+stimulates+rearrangement+of+microtubules+and+lipid+traffic+toward+the+wound+site.">Disruption of the plasma membrane stimulates rearrangement of microtubules and lipid traffic toward the wound site.</a> Cell Sci. 119, 2780-2786 (2006).</li><li>Miyake, K., McNeil, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vesicle+accumulation+and+exocytosis+at+sites+of+plasma+membrane+disruption.">Vesicle accumulation and exocytosis at sites of plasma membrane disruption.</a> Cell Biol. 131, 1737-1745 (1995).</li><li>Reddy, A., Caler, E. V., Andrews, N. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plasma+membrane+repair+is+mediated+by+Ca2+-regulated+exocytosis+of+lysosomes.">Plasma membrane repair is mediated by Ca2+-regulated exocytosis of lysosomes.</a> Cell. 106, 157-169 (2001).</li><li>Babiychuk, E. B., Monastyrskaya, K., Potez, S., Draeger, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blebbing+confers+resistance+against+cell+lysis.">Blebbing confers resistance against cell lysis.</a> Death Differ. 18, 80-89 .</li><li>Bansal, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Defective+membrane+repair+in+dysferlin-deficient+muscular+dystrophy.">Defective membrane repair in dysferlin-deficient muscular dystrophy.</a> Nature. 423, 168-172 (2003).</li><li>Abreu-Blanco, M. T., Verboon, J. M., Parkhurst, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+wound+repair+in+Drosophila+occurs+through+three+distinct+phases+of+membrane+and+cytoskeletal+remodeling.">Cell wound repair in Drosophila occurs through three distinct phases of membrane and cytoskeletal remodeling.</a> Cell Biol. 193, 455-464 (2011).</li><li>Jaiswal, J. K., Chakrabarti, S., Andrews, N. W., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synaptotagmin+VII+restricts+fusion+pore+expansion+during+lysosomal+exocytosis.">Synaptotagmin VII restricts fusion pore expansion during lysosomal exocytosis.</a> PLoS Biol. 2, 1224-1232 (2004).</li><li>McNeil, P. L., Clarke, M. F., Miyake, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+wound+assays.">Cell wound assays.</a> Protoc. Cell Biol. Chapter 12, (2001).</li><li>McNeil, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+introduction+of+molecules+into+cells.">Direct introduction of molecules into cells.</a> Protoc. Cell Biol. Chapter 20, (2001).</li><li>Knight, M. M., Roberts, S. R., Lee, D. A., Bader, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Live+cell+imaging+using+confocal+microscopy+induces+intracellular+calcium+transients+and+cell+death.">Live cell imaging using confocal microscopy induces intracellular calcium transients and cell death.</a> J. Physiol. Cell Physiol. 284, C1083-C1089 (2003).</li><li>McNeil, P. L., Miyake, K., Vogel, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+endomembrane+requirement+for+cell+surface+repair.">The endomembrane requirement for cell surface repair.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 100, 4592-4597 (2003).</li><li>Benink, H. A., Bement, W. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Concentric+zones+of+active+RhoA+and+Cdc42+around+single+cell+wounds.">Concentric zones of active RhoA and Cdc42 around single cell wounds.</a> Cell Biol. 168, 429-439 (2005).</li><li>Schmoranzer, J., Goulian, M., Axelrod, D., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+constitutive+exocytosis+with+total+internal+reflection+fluorescence+microscopy.">Imaging constitutive exocytosis with total internal reflection fluorescence microscopy.</a> Cell Biol. 149, 23-32 (2000).</li><li>Steyer, J. A., Horstmann, H., Transport Almers, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=docking+and+exocytosis+of+single+secretory+granules+in+live+chromaffin+cells.">docking and exocytosis of single secretory granules in live chromaffin cells.</a> 388, 474-478 (1997).</li><li>Jaiswal, J. K., Andrews, N. W., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Membrane+proximal+lysosomes+are+the+major+vesicles+responsible+for+calcium-dependent+exocytosis+in+nonsecretory+cells.">Membrane proximal lysosomes are the major vesicles responsible for calcium-dependent exocytosis in nonsecretory cells.</a> Cell Biol. 159, 625-635 (2002).</li><li>Jaiswal, J. K., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ch.+4.12.">Ch. 4.12.</a> Current Protocols in Cell Biology. , 4.12.1-4.12.15 (2003).</li><li>Johnson, D. S., Jaiswal, J. K., Simon, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Total+internal+reflection+fluorescence+(TIRF)+microscopy+illuminator+for+improved+imaging+of+cell+surface+events.">Total internal reflection fluorescence (TIRF) microscopy illuminator for improved imaging of cell surface events.</a> Protoc. Cytom. Chapter 12, (2012).</li><li>Jaiswal, J. K., Simon, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+single+events+at+the+cell+membrane.">Imaging single events at the cell membrane.</a> Chem. Biol. 3, 92-98 (2007).</li></ol>

Les auteurs n&#39;ont rien à révéler.

lésion de la membrane cellulaire in vivo se produit en raison d&#39;une variété de facteurs de stress physiologiques et plusieurs approches expérimentales ont été mises au point pour imiter ceux-ci. Il s&#39;agit notamment de blesser la membrane cellulaire des cellules adhérentes en les grattant le plat ou par passage à travers un étroit 9,10 alésage de la seringue. A la suite de telles blessures guérissent les cellules en suspension et pas adhéré à la matrice extracellulaire comme ils ...

Membrane cellulaire maintient l&#39;intégrité des cellules en formant une barrière entre la cellule et le milieu extracellulaire. Un stimulus chimique, électrique, mécanique ou qui dépasse le seuil physiologique normal ainsi que la présence d&#39;agents pathogènes envahissants peut chaque résultat des blessures à la membrane de la cellule et de déclencher une réponse cellulaire à la suite de la réparation de ce préjudice. Pour survivre ces blessures à la membrane cellulaire, les cellules possèdent un mécanisme efficace pour la réparation. Ce mécanisme est dépendante du calcium et implique le trafic intracellulaire des protéines telles que des annexines et MG53, entre autres, ainsi que des compartiments subcellulaires tels que des endosomes, les lysosomes, l&#39;appareil de Golgi et des vésicules dérivées des mitochondries vers la membrane cellulaire lésé 1-7. Toutefois, les détails de la séquence d&#39;événements moléculaires et sous-cellulaires impliqués dans la réparation de la membrane cellulaire endommagée reste mal comprise. La réponse de réparation de la cellule peuvent être séparés dans l&#39;oreillement et les réponses tardives. Les premières réponses, qui se produisent en quelques secondes à l&#39;échelle minutes de temps, sont extrêmement important dans la détermination de la nature des réponses tardives menant à la réparation cellulaire succès ou la mort cellulaire. point final des analyses basées sur l&#39;analyse biochimique et cellulaire vrac ont permis d&#39;établir l&#39;implication des processus moléculaires et cellulaires de réparation. Mais, en raison de l&#39;hétérogénéité et de la rapidité de la réponse de la réparation cellulaire, point final des essais ne parviennent pas à fournir les détails cinétiques et spatiales de la séquence des événements menant à réparer. Les approches qui permettent blessure contrôlée de la membrane cellulaire et permettent le suivi de la réparation de la membrane cellulaire et subcellulaire des réponses associées à une résolution spatiale et temporelle sont idéales pour de telles études. Ici, ces approches ont été présentées. Deux des protocoles décrivent des approches pour contrôler les cinétiques réelles de temps de la réparation des membranes cellulaires et sous-cellulaires des réponses associées au processus de réparation dans les cellules vivantes suivants inj laserUry. En complément de ces analyses basées imagerie des cellules vivantes, le point de fin des essais ont également été décrits qui fournissent une mesure basée sur la population pour la réparation de suivi de cellules individuelles et les réponses des sous-cellulaires associées. Pour démontrer l&#39;utilité de ces approches ont été utilisées pour surveiller le trafic et l&#39;exocytose de lysosomes en réponse à une lésion de la membrane cellulaire.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="814" fo:keep-together.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>HBSS</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>H1387</td>
			<td>Used to prepare CIM (HBSS/10 mM Hepes/2 mM Ca2+ pH 7.4)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HEPES</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>BP410</td>
			<td>Used to prepare CIM (HBSS/10 mM Hepes/2 mM Ca2+ pH 7.4)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC dextran (Lysine fixable)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1820</td>
			<td>2 mg/ml in CIM or PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass beads</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>G8772</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRITC dextran (Lysine fixable)</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>D1818</td>
			<td>2 mg/ml in CIM or PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PFA 16%</td>
			<td>EMS</td>
			<td>15710</td>
			<td>4% in PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoechst</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>H3570</td>
			<td>1/10 000 in PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FM dye</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>T3163</td>
			<td>1 &#181;g/&#181;l in CIM or PBS</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FITC dextran</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>FD40S</td>
			<td>2 mg/ml in growth medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LAMP1&#160;</td>
			<td>Santa Cruz</td>
			<td>sc-19992</td>
			<td>1/300 in growth medium</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alexa Fluor 488 chicken anti-rat IgG</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A21470</td>
			<td>1/500 in blocking solution</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mounting media</td>
			<td>Dako</td>
			<td>S3023</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslips</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-545-86</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass bottom petridish</td>
			<td>MatTek corporation</td>
			<td>P35G-1.0-14-C</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Silicone O ring</td>
			<td>Bellco</td>
			<td>1943-33315</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Coverslip holder</td>
			<td>Bellco</td>
			<td>1943-11111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>A-7816</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>DMEM</td>
			<td>VWR</td>
			<td>12001-566</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FBS</td>
			<td>VWR</td>
			<td>MP1400-500H</td>
			<td>Used for growth medium: 10% FBS, 1% P/S in DMEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Penicillin/Sreptomycin</td>
			<td>VWR</td>
			<td>12001-350</td>
			<td>Used for growth medium: 10% FBS, 1% P/S in DMEM</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Chicken serum</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C5405</td>
			<td>5% chicken serum in CIM is used for blocking solution during immunostaining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PBS (Ca2+ and Mg2+ free)</td>
			<td>VWR</td>
			<td>12001-664</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epifluorescence microscope</td>
			<td>Olympus America, PA</td>
			<td>IX81</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TIRF illuminator&#160;</td>
			<td>Olympus America, PA</td>
			<td>Cell^TIRF (IEC60825-1:2007)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Epifluorescence illuminator</td>
			<td>Sutter Instruments, Novato CA</td>
			<td>Lambda DG-4 (DG-4 30)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CCD Camera</td>
			<td>Photometrics, Tucson, AZ</td>
			<td>Evolve 512 EMCCD&#160;</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Image acquisition and anaysis software</td>
			<td>Intelligent Imaging Innovations, Inc. Denver, CO</td>
			<td>Slidebook 5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pulsed laser</td>
			<td>Intelligent Imaging Innovations, Inc. Denver, CO</td>
			<td>Ablate (3iL13)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stage top incubator</td>
			<td>Tokaihit, Japan</td>
			<td>INUBG2ASFP-ZILCS</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

imaging cell membrane injury and subcellular processes involved in repair

La capacité des cellules blessés à guérir est un processus cellulaire fondamental, mais les mécanismes cellulaires et moléculaires impliqués dans les cellules de guérison blessés sont mal compris. Voici les dosages sont décrits à surveiller la capacité et la cinétique de la guérison des cellules cultivées après une lésion localisée. Le premier protocole décrit une approche point final à base d&#39;évaluer simultanément la capacité cellulaire de réparation de la membrane des centaines de cellules. Le deuxième protocole décrit une méthode de formation d&#39;image en temps réel pour surveiller la cinétique de réparation de la membrane cellulaire dans des cellules individuelles après une lésion localisée avec un laser pulsé. Comme les cellules de guérison blessés implique trafic des protéines spécifiques et les compartiments sous-cellulaires au site de la blessure, le troisième protocole décrit l&#39;utilisation de l&#39;approche point final au-dessus de la base pour évaluer un tel événement de trafic (lysosomale exocytose) dans des centaines de cellules blessées simultanément et le dernier protocole décrit l&#39;utilisation de blessure laser pulsé avec micros de la FRBRcopie de suivre la dynamique des compartiments cellulaires dans des cellules individuelles blessés à haute résolution spatiale et temporelle. Bien que les protocoles ci-dessous décrivent l&#39;utilisation de ces approches pour étudier la relation entre la réparation des membranes cellulaires et lysosomale l&#39;exocytose dans les cellules musculaires en culture, elles peuvent être appliquées en tant que telles pour toute autre cellule en culture adhérente et un compartiment subcellulaire de choix.

Protocoles décrits ici pour l&#39;imagerie cellulaire unique sont à surveiller la capacité et la cinétique de la réparation de la membrane cellulaire (protocoles n ° 1 et 2) et le trafic subcellulaire et la fusion des lysosomes lors de la réparation (protocoles n ° 3 et 4). Protocole 1 montre un test essentiel qui permet le marquage de toutes les cellules blessés et identifier les cellules endommagées qui ont échoué à réparer. Les résultats de la figure 1 mont...

Watch this Scientific Journal Video about Imaging Cell Membrane Injury and Subcellular Processes Involved in Repair at JoVE.com

Imaging Cell Membrane Injury and Subcellular Processes Involved in Repair

Le processus de guérison des cellules blessées implique trafic des protéines spécifiques et des compartiments subcellulaires au site de la lésion de la membrane cellulaire. Ce protocole décrit les essais de surveiller ces processus.

Imagerie de la membrane cellulaire des blessures et des processus sous-cellulaires impliquées dans la réparation

The ability of injured cells to heal is a fundamental cellular process, but cellular and molecular mechanisms involved in healing injured cells are poorly ...

imaging-cell-membrane-injury-subcellular-processes-involved

Research

JoVE Journal

Biology

14.9K vues.  Children's National Medical Center.  Le processus de guérison des cellules blessées implique trafic des protéines spécifiques et des compartiments subcellulaires au site de la lésion de la membrane cellulaire. Ce protocole décrit les essais de surveiller ces processus. 

Vidéo: Imaging Cell Membrane Injury and Subcellular Processes Involved in Repair

Visualization of MG53-mediated Cell Membrane Repair Using in vivo and in vitro Systems

Repair of acute injury to the cell membrane is an elemental process of normal cellular physiology, and defective membrane repair has been linked to many degenerative human diseases. The recent discovery of MG53 as a key component of the membrane resealing machinery allows for a better molecular understanding of the basic biology of tissue repair, as well as for potential translational applications in regenerative medicine. Here we detail the experimental protocols for exploring the in vivo function of MG53 in repair of muscle injury using treadmill exercise protocols on mouse models, for testing the ex vivo membrane repair capacity by measuring dye entry into isolated muscle fibers, and for monitoring the dynamic process of MG53-mediated vesicle trafficking and cell membrane repair in cultured cells using live cell confocal microscopy.

Visualization of MG53-mediated Cell Membrane Repair Using in vivo and in vitro Systems

Described here are protocols used to visualize the dynamic process of MG53-mediated cell membrane repair in whole animals and at the cellular level. These methods can be applied to investigate the cell biology of plasma membrane resealing and regenerative medicine.

Visualisation de MG53 médiation réparation de la membrane cellulaire utilisant In vivo Et In vitro Systèmes

Repair of acute injury to the cell membrane is an elemental process of normal cellular physiology, and defective membrane repair has been linked to many ...

Recherche

Biologie

Rat Mesentery Exteriorization: A Model for Investigating the Cellular Dynamics Involved in Angiogenesis

Microvacular network growth and remodeling are critical aspects of wound healing, inflammation, diabetic retinopathy, tumor growth and other disease conditions1, 2. Network growth is commonly attributed to angiogenesis, defined as the growth of new vessels from pre-existing vessels. The angiogenic process is also directly linked to arteriogenesis, defined as the capillary acquisition of a perivascular cell coating and vessel enlargement. Needless to say, angiogenesis is complex and involves multiple players at the cellular and molecular level3. Understanding how a microvascular network grows requires identifying the spatial and temporal dynamics along the hierarchy of a network over the time course of angiogenesis. This information is critical for the development of therapies aimed at manipulating vessel growth.
The exteriorization model described in this article represents a simple, reproducible model for stimulating angiogenesis in the rat mesentery. It was adapted from wound-healing models in the rat mesentery4-7, and is an alternative to stimulate angiogenesis in the mesentery via i.p. injections of pro-angiogenic agents8, 9. The exteriorization model is attractive because it requires minimal surgical intervention and produces dramatic, reproducible increases in capillary sprouts, vascular area and vascular density over a relatively short time course in a tissue that allows for the two-dimensional visualization of entire microvascular networks down to single cell level. The stimulated growth reflects natural angiogenic responses in a physiological environment without interference of foreign angiogenic molecules. Using immunohistochemical labeling methods, this model has been proven extremely useful in identifying novel cellular events involved in angiogenesis. Investigators can readily correlate the angiogenic metrics during the time course of remodeling with time specific dynamics, such as cellular phenotypic changes or cellular interactions4, 5, 7, 10, 11.

This article describes a simple model for stimulating angiogenesis in the rat mesentery. The model produces dramatic increases in capillary sprouting, vascular area and vascular density over a relatively short time course in a tissue that allows en face visualization of entire microvascular networks down to the single cell level.

Extériorisation Mésentère Rat: Un modèle pour étudier la dynamique cellulaires impliqués dans l&#39;angiogenèse

Microvacular network growth and remodeling are critical aspects of wound healing, inflammation, diabetic retinopathy, tumor growth and other disease ...

Live Imaging Assay for Assessing the Roles of Ca2+ and Sphingomyelinase in the Repair of Pore-forming Toxin Wounds

Plasma membrane injury is a frequent event, and wounds have to be rapidly repaired to ensure cellular survival. Influx of Ca2+ is a key signaling event that triggers the repair of mechanical wounds on the plasma membrane within ~30 sec. Recent studies revealed that mammalian cells also reseal their plasma membrane after permeabilization with pore forming toxins in a Ca2+-dependent process that involves exocytosis of the lysosomal enzyme acid sphingomyelinase followed by pore endocytosis. Here, we describe the methodology used to demonstrate that the resealing of cells permeabilized by the toxin streptolysin O is also rapid and dependent on Ca2+ influx. The assay design allows synchronization of the injury event and a precise kinetic measurement of the ability of cells to restore plasma membrane integrity by imaging and quantifying the extent by which the liphophilic dye FM1-43 reaches intracellular membranes. This live assay also allows a sensitive assessment of the ability of exogenously added soluble factors such as sphingomyelinase to inhibit FM1-43 influx, reflecting the ability of cells to repair their plasma membrane. This assay allowed us to show for the first time that sphingomyelinase acts downstream of Ca2+-dependent exocytosis, since extracellular addition of the enzyme promotes resealing of cells permeabilized in the absence of Ca2+.

Live Imaging Assay for Assessing the Roles of Ca2+ and Sphingomyelinase in the Repair of Pore-forming Toxin Wounds

Live imaging of cells exposed to the lipophilic dye FM1-43 allows precise determination of the kinetics by which pore-forming toxins are removed from the plasma membrane. This is a sensitive assay that can be used to assess requirements for Ca2+, sphingomyelinase and other factors on plasma membrane repair.

Vivre Imaging test pour évaluer les rôles de Ca<sup&gt; 2 +</sup&gt; Et Sphingomyélinase dans la réparation des pores formant blessures à toxines

Plasma membrane injury is a frequent event, and wounds have to be rapidly repaired to ensure cellular survival. Influx of Ca2+ is a key signaling event ...

Intravital Microscopy for Imaging Subcellular Structures in Live Mice Expressing Fluorescent Proteins

Here we describe a procedure to image subcellular structures in live rodents that is based on the use of confocal intravital microscopy. As a model organ, we use the salivary glands of live mice since they provide several advantages. First, they can be easily exposed to enable access to the optics, and stabilized to facilitate the reduction of the motion artifacts due to heartbeat and respiration. This significantly facilitates imaging and tracking small subcellular structures. Second, most of the cell populations of the salivary glands are accessible from the surface of the organ. This permits the use of confocal microscopy that has a higher spatial resolution than other techniques that have been used for in vivo imaging, such as two-photon microscopy. Finally, salivary glands can be easily manipulated pharmacologically and genetically, thus providing a robust system to investigate biological processes at a molecular level.
In this study we focus on a protocol designed to follow the kinetics of the exocytosis of secretory granules in acinar cells and the dynamics of the apical plasma membrane where the secretory granules fuse upon stimulation of the beta-adrenergic receptors. Specifically, we used a transgenic mouse that co-expresses cytosolic GFP and a membrane-targeted peptide fused with the fluorescent protein tandem-Tomato. However, the procedures that we used to stabilize and image the salivary glands can be extended to other mouse models and coupled to other approaches to label in vivo cellular components, enabling the visualization of various subcellular structures, such as endosomes, lysosomes, mitochondria, and the actin cytoskeleton.

Intravital microscopy is a powerful tool that enables imaging various biological processes in live animals. In this article, we present a detailed method for imaging the dynamics of subcellular structures, such as the secretory granules, in the salivary glands of live mice.

Microscopie intravitale pour l&#39;imagerie Subcellular ouvrages chez des souris vivantes exprimant des protéines fluorescentes

Here we describe a procedure to image subcellular structures in live rodents that is based on the use of confocal intravital microscopy. As a model organ, ...

Ground State Depletion Super-resolution Imaging in Mammalian Cells

Advances in fluorescent microscopy and cell biology are intimately correlated, with the enhanced ability to visualize cellular events often leading to dramatic leaps in our understanding of how cells function. The development and availability of super-resolution microscopy has considerably extended the limits of optical resolution from ~250-20 nm. Biologists are no longer limited to describing molecular interactions in terms of colocalization within a diffraction limited area, rather it is now possible to visualize the dynamic interactions of individual molecules. Here, we outline a protocol for the visualization and quantification of cellular proteins by ground-state depletion microscopy&#160;for fixed cell imaging. We provide examples from two different membrane proteins, an element of the endoplasmic reticulum translocon, sec61&#946;, and a plasma membrane-localized voltage-gated L-type Ca2+ channel (CaV1.2). Discussed are the specific microscope parameters, fixation methods, photo-switching buffer formulation, and pitfalls and challenges of image processing.

This article outlines a protocol for the detection of one or more plasma and/or intracellular membrane proteins using Ground State Depletion (GSD) super-resolution microscopy in mammalian cells. Here, we discuss the benefits and considerations of using such approaches for the visualization and quantification of cellular proteins.

État fondamental l’appauvrissement Super-résolution imagerie dans les cellules de mammifères

Advances in fluorescent microscopy and cell biology are intimately correlated, with the enhanced ability to visualize cellular events often leading to ...

Super-Resolution Live Cell Imaging of Subcellular Structures

There has long been a crucial tradeoff between spatial and temporal resolution in imaging. Imaging beyond the diffraction limit of light has traditionally been restricted to be used only on fixed samples or live cells outside of tissue labeled with strong fluorescent signal. Current super-resolution live cell imaging techniques require the use of special fluorescence probes, high illumination, multiple image acquisitions with post-acquisition processing, or often a combination of these processes. These prerequisites significantly limit the biological samples and contexts that this technique can be applied to.
Here we describe a method to perform super-resolution (~140 nm XY-resolution) time-lapse fluorescence live cell imaging in situ. This technique is also compatible with low fluorescent intensity, for example, EGFP or mCherry endogenously tagged at lowly expressed genes. As a proof-of-principle, we have used this method to visualize multiple subcellular structures in the Drosophila testis. During tissue preparation, both the cellular structure and tissue morphology are maintained within the dissected testis. Here, we use this technique to image microtubule dynamics, the interactions between microtubules and the nuclear membrane, as well as the attachment of microtubules to centromeres.
This technique requires special procedures in sample preparation, sample mounting and immobilizing of specimens. Additionally, the specimens must be maintained for several hours after dissection without compromising cellular function and activity. While we have optimized the conditions for live super-resolution imaging specifically in Drosophila male germline stem cells (GSCs) and progenitor germ cells in dissected testis tissue, this technique is broadly applicable to a variety of different cell types. The ability to observe cells under their physiological conditions without sacrificing either spatial or temporal resolution will serve as an invaluable tool to researchers seeking to address crucial questions in cell biology.

Presented here is a protocol for super-resolution live-cell imaging in intact tissue. We have standardized the conditions for imaging a highly sensitive adult stem cell population in its native tissue environment. This technique involves balancing temporal and spatial resolution to allow for the direct observation of biological phenomena in live tissue.

Imagerie de cellules vivantes à super-résolution de structures subcellulaires

There has long been a crucial tradeoff between spatial and temporal resolution in imaging. Imaging beyond the diffraction limit of light has traditionally ...

Photodiode-Based Optical Imaging for Recording Network Dynamics with Single-Neuron Resolution in Non-Transgenic Invertebrates

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light represents a revolutionary advance for studies of the neural basis of behavior. However, a downside of this development is its tendency to focus investigators on a very small number of &#8220;designer&#8221; organisms (e.g., C. elegans and Drosophila), potentially negatively impacting the pursuit of comparative studies across many species, which is needed for identifying general principles of network function. The present article illustrates how optical recording with voltage-sensitive dyes in the brains of non-transgenic gastropod species can be used to rapidly (i.e., within the time course of single experiments) reveal features of the functional organization of their neural networks with single-cell resolution. We outline in detail the dissection, staining, and recording methods used by our laboratory to obtain action potential traces from dozens to ~150 neurons during behaviorally relevant motor programs in the CNS of multiple gastropod species, including one new to neuroscience &#8211; the nudibranch Berghia stephanieae. Imaging is performed with absorbance voltage-sensitive dyes and a 464-element photodiode array that samples at 1,600 frames/second, fast enough to capture all action potentials generated by the recorded neurons. Multiple several-minute recordings can be obtained per preparation with little to no signal bleaching or phototoxicity. The raw optical data collected through the methods described can subsequently be analyzed through a variety of illustrated methods. Our optical recording approach can be readily used to probe network activity in a variety of non-transgenic species, making it well suited for comparative studies of how brains generate behavior.

This protocol presents a method for imaging neuronal population activity with single-cell resolution in non-transgenic invertebrate species using absorbance voltage-sensitive dyes and a photodiode array. This approach enables a rapid workflow, wherein imaging and analysis can be pursued over the course of a single day.

Imagerie optique basée sur des photodiodes pour l’enregistrement de la dynamique des réseaux avec une résolution mononeurone chez les invertébrés non transgéniques

The development of transgenic invertebrate preparations in which the activity of specifiable sets of neurons can be recorded and manipulated with light ...

Isolating and Imaging Live, Intact Pacemaker Regions of Mouse Renal Pelvis by Vibratome Sectioning

The renal pelvis (RP) is a funnel-shaped, smooth muscle structure that facilitates normal urine transport from the kidney to the ureter by regular, propulsive contractions. Regular RP contractions rely on pacemaker activity, which originates from the most proximal region of the RP at the pelvis-kidney junction (PKJ). Due to the difficulty in accessing and preserving intact preparations of the PKJ, most investigations on RP pacemaking have focused on single-cell electrophysiology and Ca2+ imaging experiments. Although important revelations on RP pacemaking have emerged from such work, these experiments have several intrinsic limitations, including the inability to accurately determine cellular identity in mixed suspensions and the lack of in situ imaging of RP pacemaker activity. These factors have resulted in a limited understanding of the mechanisms that underlie normal rhythmic RP contractions. In this paper, a protocol is described to prepare intact segments of mouse PKJ using a vibratome sectioning technique. By combining this approach with mice expressing cell-specific reporters and genetically encoded Ca2+ indicators, investigators may be able to more accurately study the specific cell types and mechanisms responsible for peristaltic RP contractions that are vital for normal urine transport.

The goal of this protocol is to isolate intact pacemaker regions of the mouse renal pelvis using vibratome sectioning. These sections can then be used for in situ Ca2+ imaging to elucidate Ca2+ transient properties of pacemaker cells and other interstitial cells in vibratome slices.

Isolement et imagerie vivants, régions intactes du stimulateur cardiaque du bassinetet du rein de souris par section vibratome

The renal pelvis (RP) is a funnel-shaped, smooth muscle structure that facilitates normal urine transport from the kidney to the ureter by regular, ...

Isolation of Cardiac and Vascular Smooth Muscle Cells from Adult, Juvenile, Larval and Embryonic Zebrafish for Electrophysiological Studies

Zebrafish have long been used as a model vertebrate organism in cardiovascular research. The technical difficulties of isolating individual cells from the zebrafish cardiovascular tissues have been limiting in studying their electrophysiological properties. Previous methods have been described for dissection of zebrafish hearts and isolation of ventricular cardiac myocytes. However, the isolation of zebrafish atrial and vascular myocytes for electrophysiological characterization was not detailed. This work describes new and modified enzymatic protocols that routinely provide isolated juvenile and adult zebrafish ventricular and atrial cardiomyocytes, as well as vascular smooth muscle (VSM) cells from the bulbous arteriosus, suitable for patch-clamp experiments. There has been no literary evidence of electrophysiological studies on zebrafish cardiovascular tissues isolated at embryonic and larval stages of development. Partial dissociation techniques that allow patch-clamp experiments on individual cells from larval and embryonic hearts are demonstrated.

The present protocol describes the acute isolation of viable cardiac and vascular smooth muscle cells from adult, juvenile, larval, and embryonic zebrafish (Danio rerio), suitable for electrophysiological studies.

Isolement de cellules musculaires lisses cardiaques et vasculaires provenant de poissons-zèbres adultes, juvéniles, larvaires et embryonnaires pour des études électrophysiologiques

Zebrafish have long been used as a model vertebrate organism in cardiovascular research. The technical difficulties of isolating individual cells from the ...

Imaging Neutrophil Migration in the Mouse Skin to Investigate Subcellular Membrane Remodeling Under Physiological Conditions

The study of immune cell recruitment and function in tissues has been a very active field over the last two decades. Neutrophils are among the first immune cells to reach the site of inflammation and to participate in the innate immune response during infection or tissue damage. So far, neutrophil migration has been successfully visualized using various in vitro experimental systems based on uniform stimulation, or confined migration under agarose, or micro-fluidic channels. However, these models do not recapitulate the complex microenvironment that neutrophils encounter in vivo. The development of multiphoton microscopy (MPM)-based techniques, such as intravital subcellular microscopy (ISMic), offer a unique tool to visualize and investigate neutrophil dynamics at subcellular resolutions under physiological conditions. In particular, the ear of a live anesthetized mouse provides an experimental advantage to follow neutrophil interstitial migration in real-time due to its ease of accessibility and lack of surgical exposure. ISMic provides the optical resolution, speed, and depth of acquisition necessary to track both cellular and, more importantly, subcellular processes in 3D over time (4D). Moreover, multi-modal imaging of the interstitial microenvironment (i.e., blood vessels, resident cells, extracellular matrix) can be readily accomplished using a combination of transgenic mice expressing select fluorescent markers, exogenous labeling via fluorescent probes, tissue intrinsic fluorescence, and second/third harmonic generated signals. This protocol describes 1) the preparation of neutrophils for adoptive transfer into the mouse ear, 2) different settings for optimal sub-cellular imaging, 3) strategies to minimize motion artifacts while maintaining a physiological response, 4) examples of membrane remodeling observed in neutrophils using ISMic, and 5) a workflow for the quantitative analysis of membrane remodeling in migrating neutrophils in vivo.

Neutrophil migration relies on the rapid and continuous remodeling of the plasma membrane in response to chemoattractant and its interactions with the extracellular microenvironment. Described herein is a procedure based on Intravital Subcellular Microscopy to investigate the dynamic of membrane remodeling in neutrophils injected in the ear of anesthetized mice.

Imagerie de la migration des neutrophiles dans la peau de souris pour étudier le remodelage de la membrane subcellulaire dans des conditions physiologiques

The study of immune cell recruitment and function in tissues has been a very active field over the last two decades. Neutrophils are among the first ...