Come il nostro corpo “mangia” i batteri

La polmonite è un’infezione acuta delle vie respiratorie che colpisce particolarmente gli alveoli polmonari. Questa infiammazione è causata principalmente da batteri o virus, ma può anche scaturire da funghi o parassiti. A seconda dell’agente eziologico il nostro organismo attiva varie strategie difensive, attivando differenti meccanismi immunologici. Nel caso di infezioni virali, come ad esempio il celebre virus SARS-CoV-2, le principali cellule coinvolte nell’infiammazione sono i monociti. In alternativa quando l’infezione è batterica, per esempio causata dal comune batterio S. pneumoniae, l’infiammazione è guidata principalmente da neutrofili.

I neutrofili sono granulociti caratterizzati da un nucleo multilobato e giocano un ruolo essenziale nel sistema immunitario. Questa tipologia cellulare infatti fa parte del sistema immunitario innato e combatte i patogeni in maniera non-specifica. In breve, durante un’infiammazione i neutrofili migrano al sito di infezione dove eliminano il patogeno per fagocitosi e amplificano la risposta immunitaria reclutando e attivando altre cellule del sistema immunitario. La fagocitosi consiste nell’ingestione di materiale estraneo e nella sua digestione e gioca un ruolo essenziale nella difesa immunitaria.

Studiare l’interazione tra sistema immunitario e parassita è essenziale al fine di comprendere al meglio le patologie da esso indotte. In questo campo, la microscopia ricopre un ruolo fondamentale in quanto consente di visualizzare sia le interazioni tra i due organismi sia gli effetti causati dall’infezione. Essendo processi molto rapidi, il live-cell imaging è una tecnica di microscopia particolarmente adatta per l’analisi di tutti gli eventi durante un’infezione.

Uno strumento adatto all’imaging di processi biologici rapidi è il 3D Cell Explorer di Nanolive, un sistema olotomografico in grado di visualizzare campioni in vitro senza l’utilizzo di marcatori a fluorescenza. Questa innovativa tecnica di microscopia è completamente non invasiva e non danneggia il campione, producendo dunque immagini non alterate e totalmente unbiased. Inoltre, grazie all’altissima risoluzione spaziale e temporale, è possibile apprezzare dettagli subcellulari lungo tutto il corso dell’esperimento.

A riprova di quanto affermato, in figura 1 è possibile apprezzare le potenzialità di Nanolive nel campo dell’immunologia, dove il processo di fagocitosi è stato registrato. In particolare, una popolazione di neutrofili è stata messa in co-coltura con una popolazione di batteri S. pneumoniae, e in pochi minuti i neutrofili procedono ad inglobare e digerire i singoli batteri. Grazie all’alta risoluzione spaziale possiamo notare i nuclei polilobati dei neutrofili, ma soprattutto l’entrata del batterio nella cellula con la conseguente formazione del fagosoma (vescicola interna dove il materiale estraneo verrà digerito). Il video ha una durata di 5 minuti totali (3 minuti riportati in figura) ed è stato acquisito con una frequenza di 0.5fps (dunque 1 immagine ogni 2 secondi). Per apprezzare la qualità del video prodotto dal 3D Cell Explorer di Nanolive consigliamo la visione dell’intero video a questo link: Phagocytosis.

Figura 1:

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