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 JoVE Immunology and Infection

Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

,

Department of Biology and South Texas Center for Emerging Infectious Diseases, University of Texas at San Antonio - UTSA

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Cite this Article: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Pino, P. A., Cardona, A. E. Isolation of Brain and Spinal Cord Mononuclear Cells Using Percoll Gradients. J. Vis. Exp. (48), e2348, doi:10.3791/2348 (2011).

Abstract: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Isolement des cellules du système immunitaire qui infiltrent le système nerveux central (SNC) lors d'une infection, un traumatisme, une auto-immunité ou de la neurodégénérescence, est souvent nécessaire pour définir leur phénotype et les fonctions effectrices. Des approches histochimiques sont instrumentales pour déterminer l'emplacement des cellules infiltrant et d'analyser le système nerveux central pathologie associée. Cependant, in situ histochimie et techniques en immunofluorescence sont limitées par le nombre d'anticorps qui peuvent être utilisés à un moment unique pour caractériser les sous-types de cellules immunitaires dans un tissu particulier. Par conséquent, les approches histologiques en conjonction avec le système immunitaire de phénotypage en cytométrie en flux sont essentielles pour caractériser complètement la composition de l'infiltration du SNC locales. Ce protocole est basé sur la séparation des suspensions cellulaires du SNC au cours gradients de Percoll discontinu. Le présent article décrit un protocole rapide pour isoler efficacement les cellules mononucléées du tissus de la moelle épinière du cerveau et qui peuvent être utilisés efficacement pour l'identification des différentes populations de cellules immunitaires dans un seul échantillon par cytométrie en flux.

Protocol: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Préparation des réactifs

Préparez le bouillon isotonique Percoll (SIP), 4 ml par le cerveau, en mélangeant 9 volumes de Percoll avec une partie de HBSS 10X sans Ca + + et Mg + +.

Préparer SIP à 70% en 1X HBSS sans Ca + + et Mg + +, 2 ml par le cerveau dispensés dans un tube de 15 ml en polypropylène coniques.

Note: Il est recommandé que Percoll doit être utilisée à température ambiante, s'il est utilisé à froid, les cellules ont tendance à s'agglutiner et à la séparation des cellules est moins efficace.

Collection de tissus et d'homogénéisation

Anesthetize souris et perfuser à travers le ventricule gauche, avec glacée HBSS 1X. Disséquer le cerveau et la moelle épinière et de maintenir en RPMI sans rouge de phénol jusqu'à ce que toutes les souris sont sacrifiées.

Placer les tissus en 7 ou 15 ml Dounce homogénéisateur contenant 3 ml de RPMI, doucement prendre une suspension de cellules avec un pilon lâches (Une taille) suivie par un pilon Tigh-montage (taille B) de continuer à dissocier les tissus. Compléter le volume de la suspension cellulaire à 7 ml avec du RPMI.

Dégradé mis en place

Ajouter 3 ml de SIP à la suspension cellulaire pour faire un SIP finale de 30%

Lentement couche de la suspension cellulaire 10 ml au sommet de la SIP à 70%. C'est l'étape la plus critique de la procédure, utiliser une pipette de secours mis en mode gravité en évitant le mélange des 70% et 30% des solutions. Une ligne très claire plate devraient être visibles à la jonction de -30% à 70%.

Centrifuger 30 min à 18 ° C. 500G Assurez-vous centrifugeuse s'arrête avec frein peu ou pas de telle sorte que l'interphase n'est pas perturbé.

En utilisant une pipette de transfert, retirer délicatement la couche de débris provenant du haut du tube de 2,0 à 3,0 ml et recueillir de l'interphase 70% -30% dans un tube propre coniques contenant 8 ml de 1X HBSS. S'assurer que le Percoll contenant de l'interphase est dilué environ trois fois, mélanger à quelques reprises par inversion et centrifugre 7 min à 500G à 18 ° C.

Resuspendre le culot dans 1 ml de tampon de coloration des cellules et le transférer dans un tube de 1,5 ml et laver une fois de plus l'aide d'une micro-centrifugeuse à 10.000 G 1 min à 4 ° C.

Coloration des anticorps

Granulés Remettre en suspension dans 50 pl de purifier antisouris CD16/CD32 dilué 1:200 dans un tampon de coloration des cellules pour bloquer les sites Fc contraignant. Incuber sur la glace pendant 10 min. Compter les cellules en utilisant un hématimètre.

Ajouter 50 ul de mélange de cocktail d'anticorps et incuber sur de la glace pendant 30 min. Chaque anticorps doit d'abord être titré pour évaluer la dilution optimale. Utiliser les combinaisons fluorochrome choisi selon les capacités du laser et des paramètres de filtre de votre cytomètre en flux particulier.

Laver les cellules dans un tampon de coloration des cellules, des pastilles resuspendre dans 100-200 ul de tampon de coloration des cellules et d'analyser immédiatement dans le cytomètre, ou bien les cellules peuvent être remises en suspension dans 2% de paraformaldéhyde (PFA) préparée dans du PBS et stockées pendant une nuit à 4 ° C .

Les résultats représentatifs:

Après filer les gradients, l'interphase 70% -30% devrait avoir un halo blanc défini, et la quantification des cellules récupérées à partir d'une souris naïve devrait donner 3-5 x10 5 cellules par souris (cerveau, plus de la moelle épinière). Enflammé du cerveau pourrait avoir un nombre allant de cellules inflammatoires en fonction de l'insulte du SNC ou modèle de la maladie (figure 1).

Figure 1
Figure 1. Isolement de cellules mononucléées, de naïf et EAE-cerveau à la maladie de pointe. Les cellules du cerveau suspensions ont été séparés plus discontinue de 70% / 30% des gradients de Percoll. Tachés cellules ont été incubées avec Fc-block suivi par des anticorps anti-CD45 pendant 30 min sur la glace. Les cellules ont été rincées dans un tampon de coloration des cellules, et fixé dans l'acquisition de PFA 2% avant dans un LSR-II. CD45 intensité est mesurée dans l'axe Y, où trois populations distinctes sont visualisés. Une caractérisation plus poussée du phénotype immunitaire des cellules CD45 Salut infiltrant est implémenté en utilisant des anticorps supplémentaires et ensuite analysés par cytométrie en flux.

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Discussion: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Les analyses des marqueurs de surface cellulaire dans les leucocytes dans les tissus du système nerveux central de souris normales et enflammée a été utilisé pendant plusieurs décennies 1-3. Protocoles d'isolement sont basés dans la séparation de la microglie et des leucocytes par centrifugation 4 densité. Nous décrivons ici une méthode rapide et efficace d'isoler les leucocytes SNC utilisant gradients de Percoll discontinu. Après isolement des cellules, la coloration avec des anticorps tels que, mais non limité à-CD45, CD4, CD8, CD11b, CD19, etc permet l'identification des populations immunitaires qui infiltrent le système nerveux central lors de l'induction d'une pathologie particulière. La coloration avec des anticorps anti-CD45 révèle trois populations distinctes par cytométrie en flux; (1) de la population CD45 négative constituée de cellules neuronales, les astrocytes et des oligodendrocytes, entre autres les cellules nerveuses, (2) CD45 lo ou intermédiaire qui contient surtout surveillant les cellules microgliales, (3) CD45 population Salut composée d'infiltrer les leucocytes hématogène. Etudier la contribution des cellules myéloïdes au cours des pathologies du système nerveux central a été difficile. Cependant, la combinaison de différents marqueurs de surface des cellules 5, 6 et l'utilisation de souris chimériques moelle osseuse ont montré un aperçu de la distinction fonctionnelle des cellules myéloïdes lors d'une inflammation du SNC 2, 7, 8. Après la vaccination avec des peptides de la myéline, une réaction auto-immune est induite et un afflux massif de cellules sanguines est recruté pour le cerveau. Après ce point, il ya un large répertoire d'anticorps disponibles pour étudier le phénotype de ces cellules, soit par la présence de diverses molécules de surface cellulaire, ainsi que l'expression de protéines intracellulaires tels que les cytokines ou les facteurs de transcription.

Lorsque l'homogénéisation des tissus, avec une extrême prudence la manipulation de l'homogénéisateur avec facilité. Les phagocytes mononucléaires sont très sensibles à l'autolyse. Si l'expérience agglutination des cellules, la pratique d'un protocole plus doux et ajouter la DNase homogénéisation à la mémoire tampon lors de l'étape d'homogénéisation. Par conséquent, d'évaluer le pourcentage de cellules mortes dans votre population isolée. Ce protocole peut être facilement modifié pour y ajouter diverses enzymes digérant, telles que la collagénase, dispase entre autres. Le rendement des cellules est généralement plus élevé. Cependant, certains marqueurs de surface cellulaire sont sensibles à ce traitement et ne seront donc limiter leur détection par cytométrie en flux à cause de leur clivage par les protéases. Dans notre protocole, nous avons l'habitude d'éviter l'utilisation d'enzymes digérant, disséquer les tissus aussi rapide que possible sans compromettre la perfusion, et éviter de laisser les tissus pour de longues périodes de temps sur la glace (> 1h) homogénéisation préalable. Le protocole décrit a le potentiel pour être appliqué à l'expression des gènes, de protéines et de culture de cellules de la population isolée.

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Disclosures: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Aucun conflit d'intérêt déclaré.

Acknowledgements: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Ce travail a été soutenu par la National Multiple Sclerosis Society (AT 3021-A1 / T pour AEC) et l'Université du Texas à San Antonio.

Materials: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

Tissue homogenization and Gradients

  • Percoll (Amersham)
  • 10X Hanks’ Balanced Salt Solution, without Calcium and Magnesium (Gibco)
  • RPMI Medium 1640, without phenol red (Gibco)
  • 7-ml or 15-ml Dounce Tissue Grinders (VWR)

Flow cytometry

  • Cell Staining Buffer (Biolegend)
  • Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 (Mouse BD Fc Block), BD Pharmingen
  • Hemacytometer (Fisher)
  • Anti-mouse CD45 (clone 30-F11), CD4 (clone RM4-5), CD19 (clone 6D5), BioLegend
  • 10X Phosphate Buffered Saline, without Calcium and Magnesium (Thermo Scientific)
  • Paraformaldehyde (Sigma Aldrich)
  • Flow cytometry analysis performed with a LSR II (BD Biosciences)

References: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

  1. Sedgwick, J.D., et al. Isolation and direct characterization of resident microglial cells from the normal and inflamed central nervous system. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 88, 7438-7442 (1991).
  2. Ponomarev, E.D., Shriver, L.P., Maresz, K., & Dittel, B.N. Microglial cell activation and proliferation precedes the onset of CNS autoimmunity. J. Neurosci. Res. 81, 374-389 (2005).
  3. Ford, A.L., Goodsall, A.L., Hickey, W.F., & Sedgwick, J.D. Normal adult ramified microglia separated from other central nervous system macrophages by flow cytometric sorting. Phenotypic differences defined and direct ex vivo antigen presentation to myelin basic protein-reactive CD4+ T cells compared. J Immunol. 154, 4309-4321 (1995).
  4. Cardona, A.E., Huang, D., Sasse, M.E., & Ransohoff, R.M. Isolation of murine microglial cells for RNA analysis or flow cytometry. Nat. Protoc. 1, 1947-1951 (2006).
  5. Juedes, A.E., & Ruddle, N.H. Resident and infiltrating central nervous system APCs regulate the emergence and resolution of experimental autoimmune encephalomyelitis. J. Immunol. 166, 5168-5175 (2001).
  6. Prinz, M., & Priller, J. Tickets to the brain: Role of CCR2 and CX(3)CR1 in myeloid cell entry in the CNS. J Neuroimmunol.(2010).
  7. Mildner, A., et al. Microglia in the adult brain arise from Ly-6ChiCCR2+ monocytes only under defined host conditions. Nat. Neurosci. 10, 1544-1553 (2007).
  8. Djukic, M., et al. Circulating monocytes engraft in the brain, differentiate into microglia and contribute to the pathology following meningitis in mice. Brain 129, 2394-2403 (2006).

Ask the Author: Isolement du cerveau et les cellules mononucléées de la moelle épinière utilisant gradients de Percoll

12 Comments

hi
I am phd student in immunology. I want to isolate mononuclear cell from brain and spinal cord but I donot know how many cells I can get from each mouse.
How many cells did you get per mouse in this protocol?

1

Reply

Posted by: afshinJuly 29, 2011, 2:13 PM

hi
I am phd student in immunology. I want to isolate mononuclear cell from brain and spinal cord but I donot know how many cells I can get from each mouse.
How many cells did you get per mouse in this protocol?
How many cells can we get from healthy mouse?

2

Reply

Posted by: afshinJuly 29, 2011, 2:15 PM

Good afternoon
Applying the protocol, we get 3-5 x 105 (300,000 – 500,000) cells from a naïve mouse (brain plus spinal cord).
Thanks
Paula Pino

2.1

Reply

Posted by: Astrid C.July 29, 2011, 5:09 PM

hi
How many cells did you isolate from unhealthy mouse?
if you used collagenase and DNAse wasnot better. I think with collagenase and DNAse you could get more cells.
with this little cells how did you used this cells for flowcytometry ? how many cells did you usde for flowcytometry?

3

Reply

Posted by: afshinJuly 30, 2011, 3:41 AM

Hello
- The purpose of this protocol is a rapid isolation of mononuclear cells (like microglia) in 3-4 hours, letting you processing more tissues at a time, but without additional steps (like collagenase and DNAse) because these cells can be easily destroyed.
- These number of cells can be acquired by flow cytometry....the PDF document of our publication shows a summary of the protocol with corresponding results demonstrating how these method complemented with flow cytometry can distinguish cells from the brain (microglia) from cells from the periphery (leukocytes).
If you do not have full access to the publication, I can give you a copy of the PDF document.
Thanks
Paula Pino

3.1

Reply

Posted by: Astrid C.July 30, 2011, 11:35 AM

Hello

Could you please send me a copy of the PDF document with the lymphocyte isolation protocol from brain? My email address is: ernesto.marcos@cigb.edu.cu

Thanks in advance

Best regards
Ernesto

3.1.1

Reply

Posted by: Ernesto MarcosJanuary 11, 2012, 5:18 PM

Hi Paula, I was wondering if you can send me a copy of the PDF document with the protocol. My email is awchi03@gmail.com. Thank you.

Anthony

4

Reply

Posted by: AnthonyOctober 4, 2011, 8:29 AM

Hi Paula,
I'm a PhD student in Thailand. I plan to isolate macrophages from CNS. Do you mind if I ask you for the PDF document of the protocol? I plan to do the experiment (just try) around the end of January.
My email address is w_wipawee@yahoo.com
Thank you and happy new year 2012

Wipawee

5

Reply

Posted by: Wipawee W.December 29, 2011, 2:04 PM

Hi Paula,
two additional questions : what is the approximate weight of your tissue sample (one whole mouse brain + additional spinal cord) , just wondering because the cell yield seems quite high compared to our experience of isolation protocols with and without enzymatic digestion.
The other question is regarding the viability of the harvested cells - I assume you did Trypanblue-staining and counting - so what is the viability (%) ?
If you could send me a pdf-copy of your article as well I'd be extremely happy.

Thanks a lot in advance.
Karoline
(I'd be

6

Reply

Posted by: Karoline MoellerJanuary 23, 2012, 3:33 AM

Hello
I am sorry for the delay to respond your question.
That is exactly the advantage of our method, cell yield is high compared to other protocols because they imply a lot of steps that make you lose your cells.
Yes, we do stain cells with Trypan blue, and the viability is 80-90%.
Please, give me any email address to send you a copy of the pdf document.

Thanks
Paula Pino

6.1

Reply

Posted by: AnonymousJanuary 26, 2012, 7:30 PM

karoline.moeller@izi.fraunhofer.de

Thank you!!

6.1.1

Reply

Posted by: Karoline MoellerJanuary 27, 2012, 5:01 AM

Hi Paula,

If you could send a copy to matt (at) hancocklab (dot) com I would be very appreciative :). Thanks!

7

Reply

Posted by: Matt MayerFebruary 1, 2012, 10:46 AM

Hi Paula,
Could you send me a copy of PDF document of the protocol, too ? ^^
My email address is seungchang@gmail.com
Thanks

8

Reply

Posted by: Kim seungchangFebruary 6, 2012, 11:32 PM

Hi Paula

Could you, please e-mail me the protocol as well ? My e-mail address is: kklimatcheva@vaccinex.com
Thank you !

Katya

10

Reply

Posted by: Katya KlimatchevaFebruary 23, 2012, 1:36 PM

Hi Dear Dr Cardona
Could we use Ficoll gradient instead of Percol for isolation of brain and spinal cord mononuclear cells?

14

Reply

Posted by: Ameneh April 10, 2012, 4:08 AM

Hi

I am not sure if Dr. Cardona had answered your question.
I will answer it anyways:
The protocol has been very well standardized using Percoll only.
In my experience performing other procedures, Ficoll can contain certain levels of endotoxin that can contaminate your samples and interfere with your results.

I am very sorry for the delay to respond your question.
Thank you very much

Paula Pino

14.1

Reply

Posted by: Astrid C.June 30, 2012, 10:13 PM

Hello Dear Dr Pino
I am very grateful for your response, it would be very useful for me. I am so sorry for my delay in response your kindness.
Thank your team

14.1.1

Reply

Posted by: AnonymousJuly 18, 2012, 9:04 AM

I am phd student working on decidual macrophages.I have been trying to isolate Dm's using percoll after enzyme digestion.I am losing the cells and the viability.Can you give me tips to isolate them and may i have your protocol sent to mspriyaa11@gmail.com.

Thank you

19

Reply

Posted by: shanmuga priyaa m.August 25, 2012, 10:20 AM

Hello,

I request you to kindly email me a PDF version of this article ? Thanks.

Manju.

21

Reply

Posted by: Manjunatha V.April 17, 2013, 3:10 AM

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