Chemotaxis, shape and adhesion dynamics of amoeboid cells studied by impedance fluctuations in open and confined spaces

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit elektrischen Impedanzmessungen von ameoboiden Zellen auf Mikroelektroden. Der Modellorganismus Dictyostelium discoideum zeigt unter der Bedingung des Nahrungsentzugs einen Übergang zum kollektiven Verhalten, bei dem sich chemotaktische Zellen zu einem multizellulären Aggregat zusammenschliessen. Wir zeigen wie Impedanzaufnahmen über die Dynamik der Zell-substrat Adhäsion ein präzises Bild der Phasen der Aggregation liefern. Darüberhinaus zeigen wir zum ersten mal systematische Einzelzellmessungen von Wildtyp-Zellen und vier Mutanten, die sich in der Stärke der Substratadh äsion unterscheiden. Wir zeichneten die projizierte Zellfläche durch Zeitverlaufsmikroskopie auf und fanden eine Korrelation zwischen den quasi-periodischen Oszillationen in der Kinetik der projizierten Fläche - der Zellform-Oszillation - und dem Langzeittrend des Impedanzsignals. Amoeboidale Motilität offenbart sich typischerweise durch einen Zyklus von Membranausstülpung, Substratadhäsion, Vorwärtsziehen des Zellkörpers und Einziehen des hinteren Teils der Zelle. Dieser Motilitätszyklus resultiert in quasi-periodischen Oszillationen der projizierten Zellfläche und der Impedanz. In allen gemessenen Zelllinien wurden für diesen Zyklus ähnliche Periodendauern beobachtet trotz der Unterschiede in der Anhaftungsstärke. Wir beobachteten, dass die Stärke der Zell-substrat Anhaftung die Impedanz stark beeinflusst, indem die Abweichungen vom Mittelwert (die Grösse der Fluktuationen) vergrössert sind bei Zellen, die die vom Zytoskelett generierten Kräfte effektiv auf das Substrat übertragen. Zum Beispiel sind bei talA- Zellen, in welchen das Actin verankernde Protein Talin fehlt, die Fluktuationen stark reduziert. Einzelzellkraft-Spektroskopie und Ergebnisse eines Ablösungsassays, bei dem Adhäsionskraft gemessen wird indem Zellen einer Scherspannung ausgesetzt werden, bestätigen, dass die Grösse der Impedanz-fluktuationen ein korrektes Mass für die Stärke der Substratadhäsion ist. Schliesslich haben wir uns auch mit dem Einbau von Zell-substrat-Impedanz-Sensoren in mikro-fluidische Apparaturen befasst. Ein chip-basierter elektrischer Chemotaxis Assay wurde entwickelt, der die Geschwindigkeit chemotaktischer Zellen misst, welche entlang eines chemischen Konzentrationsgradienten über Mikroelektroden wandern.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Potsdam

Year

2017

Author dc:creator

• Leonhardt, Helmar

Contributors dc:contributor

• Beta, Carsten

• ECIS
• cell-substrate adhesion
• cell movement
• electrical chemotaxis assay
• Zell-substrat Adhäsion
• Zell Bewegung
• elektrischer Chemotaxis Assy

Statement dc:rights

• Keine öffentliche Lizenz: Unter Urheberrechtsschutz

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https://publishup.uni-potsdam.de/frontdoor/index/index/docId/40501

OAI identifier oai:identifier

oai:kobv.de-opus4-uni-potsdam:40501