Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Nghiên cứu so sánh các hạt bào tương được hình ảnh hóa bằng kính hiển vi thời gian thực, Nile Red và Filipin trong các tế bào fibroblast của bệnh nhân mắc các bệnh lưu trữ lipid
Tóm tắt
Các hạt bào tương trong tế bào fibroblast, được hình ảnh hóa mà không cần nhuộm, hoặc được gắn nhãn bằng Nile red, Filipin, hoặc kháng thể chống LAMP-1 (protein màng liên kết với lysosome 1), đã được chụp ảnh bằng kính hiển vi thời gian thực (RTM). Các tiến bộ mới trong công nghệ kính hiển vi quang học đã được áp dụng để phát hiện các hạt bào tương (các hạt nhìn thấy bằng RTM) và phân loại chúng qua độ tương phản hình ảnh, kích thước, hình dạng, phân bố tế bào, thành phần, động lực học chuyển động và số lượng. Xuất hiện dưới dạng các hình cầu đặc hoặc cấu trúc vòng, phần lớn các hạt nhìn thấy bằng RTM chứa lipid trung tính được gắn nhãn Nile-red. Một phân nhóm nhỏ hơn, có độ sáng tối hơn, với độ tương phản hình ảnh thấp hơn, chứa cholesterol tự do được gắn nhãn bằng Filipin. Hầu hết các hạt lưu trữ lipid có đường kính dao động từ 0,3 μm đến 0,6 μm, với một số ít có kích thước lên tới 1 μm. Chúng thường tập hợp ở khu vực quanh nhân và thể hiện chuyển động dao động tương đối nhỏ. Phương pháp miễn dịch phát quang dựa trên gắn nhãn LAMP-1 đã làm nổi bật các cấu trúc hạt mà khác biệt và tách biệt với các hạt nhìn thấy bằng RTM và các cấu trúc khác trong chế độ ánh sáng của kính hiển vi. Các hạt nhìn thấy bằng RTM có liên quan đến các kiểu hình bệnh lý mà có lượng lipid trung tính tế bào tăng lên tương ứng với các giọt được gắn nhãn Nile red (ví dụ: triacylglycerides, cholesterol esters). Như dự đoán, các chủng tế bào fibroblast bị khuyết tật dẫn đến bệnh Wolman, khi so sánh với các mẫu đối chứng, có các hạt nhìn thấy bằng RTM, với độ tương phản hình ảnh cao hơn và đường kính lớn hơn, được gắn nhãn bằng Nile red, và cũng có tần suất phức hợp Filipin–cholesterol tăng lên. Ngược lại, ở các tế bào fibroblast mà lưu trữ lipid ít rõ ràng hơn (bệnh Gaucher và bệnh Farber) hoặc từ GM1 gangliosidosis, nơi các chất lưu trữ chính là oligosaccharides, ít hạt nhìn thấy bằng RTM hơn được quan sát. Trong một số trường hợp, sự thay đổi về độ tương phản và hình thái trong các ngăn bào tương không nhuộm lại rõ nét hơn so với các cấu trúc được gắn nhãn. Tóm lại, việc áp dụng hệ thống hình ảnh RTM cho các tế bào fibroblast cho phép nhìn thấy sự khác biệt giữa các loại bệnh khác nhau và, trong các ví dụ cụ thể, một kiểu hình độc đáo có thể dễ dàng nhận định.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Al-Saffar NM, Titley JC, Robertson D, Clarke PA, Jackson LE, Leach MO, Ronen SM (2002) Apoptosis is associated with triacylglycerol accumulation in Jurkat T-cells. Br J Cancer 86: 963–970.
Awonusonu F, Srinivasan S, Strange J, Al-Jumaily W, Bruce MC (1999) Developmental shift in the relative percentages of lung fibroblast subsets: role of apoptosis postseptation. Am J Physiol 277: L848–859.
Barba I, Cabanas ME, Arus C (1999) The relationship between nuclear magnetic resonance-visible lipids, lipid droplets, and cell proliferation in cultured C6 cells. Cancer Res 59: 1861–1868.
Ben-Yoseph Y, Gagne R, Parvathy MR, Mitchell DA, Momoi T (1989) Leukocyte and plasma N-laurylsphingosine deacylase (ceramidase) in Farber disease. Clin Genet 36: 38–42.
Bianchi A, Evans JL, Nordlund AC, Watts TD, Witters LA (1992) Acetyl-CoA carboxylase in Reuber hepatoma cells: variation in enzyme activity, insulin regulation, and cellular lipid content. J Cell Biochem 48: 86–97.
Blanchette-Mackie EJ, Dwyer NK, Amende LM, et al (1988) Type-C Niemann-Pick disease: low density lipoprotein uptake is associated with premature cholesterol accumulation in the Golgi complex and excessive cholesterol storage in lysosomes. Proc Natl Acad Sci USA 85: 8022-8026.
Bonilla E, Prelle A (1987) Application of nile blue and nile red, two fluorescent probes, for detection of lipid droplets in human skeletal muscle. J Histochem Cytochem 35: 619–621.
Bowler LM, Shankaran R, Das I, Callahan JW (1990) Cholesterol esterification and Niemann–Pick disease: an approach to identifying the defect in fibroblasts. J Neurosci Res 27: 505–511.
Brown WJ, Warfel J, Greenspan P (1988) Use of Nile red stain in the detection of cholesteryl ester accumulation in acid lipase-deficient fibroblasts. Arch Pathol Lab Med 112: 295–297.
D'Agrosa RM, Hubbes M, Zhang S, Shankaran R, Callahan JW (1992) Characteristics of the beta-galactosidase–carboxypeptidase complex in GM1-gangliosidosis and beta-galactosialidosis fibroblasts. Biochem J 285(Pt 3): 833–838.
Daniels LB, Glew RH (1982) β-Glucosidase assays in the diagnosis of Gaucher's disease. Clin Chem 28:569–577.
Fowler SD, Greenspan P (1985) Application of Nile red, a fluorescent hydrophobic probe, for the detection of neutral lipid deposits in tissue sections: comparison with oil red O. J Histochem Cytochem 33: 833–836.
Freed JJ, Lebowitz MM (1970) The association of a class of saltatory movements with microtubules in cultured cells. J Cell Biol 45: 334–354.
Fukumoto S, Fujimoto T (2002) Deformation of lipid droplets in fixed samples. Histochem Cell Biol 118: 423–428.
Garver WS, Heidenreich RA, Erickson RP, Thomas MA, Wilson JM (2000) Localization of the murine Niemann–Pick C1 protein to two distinct intracellular compartments. J Lipid Res 41: 673–687.
Greenspan P, Fowler SD (1985) Spectrofluorometric studies of the lipid probe, nile red. J Lipid Res 26: 781–789.
Grigoriev IS, Chernobelskaya AA, Vorobjev IA (1997) Quantitative analysis of the movements of cytoplasmic granules in polarized fibroblasts. Membr Cell Biol 11: 195–211.
Hammel I, Dvorak AM, Peters SP, et al (1985) Differences in the volume distributions of human lung mast cell granules and lipid bodies: evidence that the size of these organelles is regulated by distinct mechanisms. J Cell Biol 100: 1488–1492.
Klinkner AM, Bugelski PJ, Waites CR, Louden C, Hart TK, Kerns WD (1997) A novel technique for mapping the lipid composition of atherosclerotic fatty streaks by en face fluorescence microscopy. J Histochem Cytochem 45: 743–753.
Kobayashi T, Beuchat MH, Lindsay M, et al (1999) Late endosomal membranes rich in lysobisphosphatidic acid regulate cholesterol transport. Nature Cell Biology 1: 113–118.
Koren E, Franzen J, Fugate RD, Alaupovic P (1990) Analysis of cholesterol ester accumulation in macrophages by the use of digital imaging fluorescence microscopy. Atherosclerosis 85: 175–184.
Kruth HS, Avigan J, Gamble W, Vaughan M (1979) Effect of cell density on binding and uptake of low density lipoprotein by human fibroblasts. J Cell Biol 83: 588–594.
Kruth HS, Vaughan M (1980) Quantification of low density lipoprotein binding and cholesterol accumulation by single human fibroblasts using fluorescence microscopy. J Lipid Res 21: 123–130.
Leroy JG, DeMars RI (1967) Mutant enzymatic and cytological phenotypes in cultured human fibroblasts. Science 157: 804–806.
Ludatscher RM, Naveh Y, Auslaender L, Gellei B (1981) Electron microscopic studies in lipid storage disease. Isr J Med Sci 17: 323–330.
Park H, Go YM, St John PL, et al (1998) Plasma membrane cholesterol is a key molecule in shear stress-dependent activation of extracellular signal-regulated kinase. J Biol Chem 273: 32304–32311.
Pham NA, Richardson T, Cameron J, Chue B, Robinson BH (2004) Altered mitochondrial structure and motion dynamics in living cells with energy metabolism defects revealed by real time microscope imaging. Microsc Microanal 10: 247–260.
Pilz H, Heipertz R, Seidel D (1979) Basic findings and current developments in sphingolipidoses. Hum Genet 47: 113–134.
Pinsky L, Powell E, Callahan J (1970) GM1-gangliosidosis types 1 and 2: enzymatic differences in cultured fibroblasts. Nature 228: 1093–1095.
Pollard AC, Carey WF, Nelson PV, Poulos A, Hill GN (1980) Enzymological diagnosis of a group of lysosomal storage diseases. Review of 5-year experience of 1600 patient-sample referrals. Med J Aust 2: 549–553.
Prattes S, Horl G, Hammer A, et al (2000) Intracellular distribution and mobilization of unesterified cholesterol in adipocytes: triglyceride droplets are surrounded by cholesterol-rich ER-like surface layer structures. J Cell Sci 113(Pt 17): 2977–2989.
Radom J, Salvayre R, Mussini JM, et al (1988) Biochemical and ultrastructural features of human fibroblasts cultured from a new variant of type 3 lipid storage myopathy. Biol Cell 62: 39–45.
Rapola J (1994) Lysosomal storage diseases in adults. Pathol Res Pract 190: 759–766.
Sokol J, Blanchette-Mackie J, Kruth HS, et al (1988) Type C Niemann–Pick disease. Lysosomal accumulation and defective intracellular mobilization of low density lipoprotein cholesterol. J Biol Chem 263: 3411–3417.
Targett-Adams P, Chambers D, Gledhill S, et al (2003) Live cell analysis and targeting of the lipid droplet-binding adipocyte differentiation-related protein. J Biol Chem 278: 15998–16007.
Thai TP, Rodemer C, Jauch A, et al (2001) Impaired membrane traffic in defective ether lipid biosynthesis. Hum Mol Genet 10: 127–136.
Thomas GH, Tuck-Muller CM, Miller CS, Reynolds LW (1989) Correction of sphingomyelinase deficiency in Niemann–Pick type C fibroblasts by removal of lipoprotein fraction from culture media. J Inherit Metab Dis 12: 139–151.
Tietge UJ, Sun G, Czarnecki S, et al (2001) Phenotypic correction of lipid storage and growth arrest in Wolman disease fibroblasts by gene transfer of lysosomal acid lipase. Hum Gene Ther 12: 279–289.
Uc EY, Wenger DA, Jankovic J (2000) Niemann–Pick disease type C: two cases and an update. Mov Disord 15: 1199–1203.
Vanier MT (1999) Lipid changes in Niemann–Pick disease type C brain: personal experience and review of the literature. Neurochem Res 24: 481–489.
Vanier MT, Rodriguez-Lafrasse C, Rousson R, et al (1991) Type C Niemann–Pick disease: spectrum of phenotypic variation in disruption of intracellular LDL-derived cholesterol processing. Biochim Biophys Acta 1096: 328–337.
Warner TG, Tennant LL, Veath ML, O'Brien JS (1979) An improved method for the isolation and assay of the acid lipase from human liver. Biochim Biophys Acta 572: 201–210.
Watari H, Blanchette-Mackie EJ, Dwyer NK, et al (2000) NPC1-containing compartment of human granulosa-lutein cells: a role in the intracellular trafficking of cholesterol supporting steroidogenesis. Exp Cell Res 255: 56–66.
Zhang S, Bagshaw R, Hilson W, et al (2000) Characterization of beta-galactosidase mutations Asp332 → Asn and Arg148 → Ser, and a polymorphism, Ser532 → Gly, in a case of GM1 gangliosidosis. Biochem J 348 (Pt 3): L621–632.