该协议允许研究员分离和表征组织驻留巨噬细胞在各种标志发炎组织提取从饮食诱发的代谢紊乱模型。
方法文章
该协议允许研究员分离和表征组织驻留巨噬细胞在各种标志发炎组织提取从饮食诱发的代谢紊乱模型。
肥胖促进了一种慢性炎症状态, 主要由组织驻留的巨噬细胞以及单核细胞衍生的巨噬病介导。饮食诱发肥胖 (迪奥) 是研究巨噬细胞异质性作用的有价值的模型;然而, 足够的巨噬细胞隔离很难从发炎的组织中获得。在本协议中, 我们概述了从我们的研究获得一个合适的人群组织驻留巨噬细胞后18周高脂肪 (风) 或高脂肪/胆固醇的隔离步骤和必要的故障排除准则 (HFHCD) 饮食干预。本议定书的重点是三标志性组织研究的肥胖和动脉粥样硬化, 包括肝脏, 白脂肪组织 (笏), 和主动脉。我们强调流式细胞术的二元用法如何实现组织驻留巨噬细胞的分离和表征的新维度。本议定书的一个基本部分解决复杂的基础组织特定的酶消解和巨噬细胞分离, 以及随后的细胞表面抗体染色流细胞分析。这项协议解决了现有的复杂的荧光活化细胞分类 (资产管制), 并提出了这些复杂性的澄清, 以获得广泛的范围, 从适当的排序细胞群体的描述。可选的浓缩方法包括对细胞进行分类, 例如稠密的肝脏, 允许在与外地资产管理体系合作时具有灵活性和时间性。简言之, 这项协议帮助研究者评估了一项研究中大量炎症组织的巨噬细胞异质性, 并提供了有洞察力的诊断技巧, 以利于细胞的分离和鉴定。免疫细胞在迪奥介导的炎症。
小鼠模型已被广泛用于研究人类疾病的动态。从患病状态的小鼠中正确分离组织驻留细胞可以提供一个平台, 以了解分子和细胞对疾病发病机制的贡献1。肥胖是一种极其重要的疾病。随着胰岛素抵抗和2型糖尿病、心血管疾病和脂肪性肝病的发生, 肥胖的发病率在全球范围内持续上升2,3。通过减少脂肪组织产生的改变信号的体力活动而进一步扭曲了过量的养分消耗, 从而改变了其他外围组织的细胞环境, 如主动脉和肝脏4。这种扰乱代谢稳态导致慢性低等级系统性炎症5。
经典活化的巨噬细胞的主动脉和肝脏, 以及他们的招募白脂肪组织 (笏) 已被证明不仅启动失调的代谢信号, 但也持续炎症6,7。巨噬细胞表型和功能性异质性与肥胖相关疾病的发病机制有密切关系7。巨噬细胞极化的动态可塑性允许这些单元表现出一系列激活的表型, 以协调炎症的进展和分辨率8。虽然经典激活 (M1) 巨噬细胞是牵连炎症的传播, 或者激活 (M2) 巨噬细胞已与分辨率和组织修复相关的9,10。
当机体经历新陈代谢的压力时, 白色脂肪组织异常堆积。膨胀的脂肪组织吸引并保留了深刻改变正常脂肪细胞功能的炎性神经细胞, 以促进胰岛素抵抗、高血糖和最终2型糖尿病、胰岛素抵抗或高血糖11, 12。在平行, 白色脂肪组织改造反应的炎症信号的渗透经典活化 (M1) 脂肪组织巨噬细胞 (atm)13,14。这多器官施加一连串的信号, 出轨正常功能的其他机构, 如主动脉和肝脏4。
肝脏是一个新陈代谢的发电站, 适应的刺激来自附近的失调笏15。肝巨噬细胞或枯否体细胞, 在反应代谢变化, 分泌炎症细胞因子, 改变实质和实质细胞表型和促进组织重塑。肝脂堆积、炎症、细胞外基质沉积、坏死及最终功能丧失伴随着非酒精性脂肪肝引起的广泛肝损害的炎症反应16,17,18。
当身体承受慢性代谢压力19时, 大动脉在动脉壁内积聚脂质, 同时与受损的笏和肝功能相同。动脉脂质积累引发了活化的内皮细胞分泌的趋化因子, 并随后招募单核20。一旦被吸收, 单核细胞就会增殖, 分化, 摄取脂蛋白, 成为泡沫。动脉粥样硬化的启动和持续的炎活动的招募和组织居民脂质巨噬细胞。这些巨噬细胞屈服于动脉粥样硬化微环境中的胞外和胞内压力信号, 然后参与凋亡信号级联。由于这些泡沫细胞死亡, 他们贡献了他们的脂质填充内容的坏死核心病变, 然后导致斑块破裂, 心肌梗塞, 中风。
整体而言, 巨噬细胞表型的异质性协调在失调组织中观察到的炎症性改变引起的肥胖, 如笏、肝和主动脉8,21。特征的招募和组织驻留巨噬细胞可以提供洞察的潜在分子目标, 操纵巨噬细胞表型1。为了有效地描述由肥胖引起的炎症组织的巨噬细胞, 可以通过酶消化得到单细胞悬浮液。这种离解协议必须有效地在充分降解结缔组织, 同时尽量减少免疫细胞死亡和提供最佳的细胞产量。酶的混合物取决于组织的类型和它的结构构成。弹性组织, 如主动脉, 需要更强的酶活性, 比肝脏和笏, 以实现组织离解。从单细胞悬浮, 组织驻留巨噬细胞可以明确的特征或孤立的进一步的下游分析, 如转录剖面。
在这里, 一个组织特异性的协议描述, 使用胶原酶相关的组织消化和多色流式细胞仪有效分离和表征组织驻留巨噬细胞从传统的饮食诱发肥胖,动脉粥样硬化, 简单的脂肪和脂肪小鼠模型。同时染色细胞表面标记抗体抗白细胞-(CD45 和/或 CD11b) 和巨噬细胞 (F4/80) 特异抗原通常用于识别巨噬细胞的数量22。荧光活化细胞分类 () 是一种强有力的策略, 用来对这些被识别的种群进行高纯度的分类。然后利用下游分子分析 (如定量实时聚合酶链反应)23对表型特定基因图谱进行排序。虽然标准流式细胞仪和流 cytometry-based 细胞排序是强大的工具, 区分巨噬细胞在一个巨大的异构电池悬浮, 前协议必须优化, 以确保成功的输出。在本研究中, 描述了有效分离和表征可行组织特异性巨噬细胞的协议;更重要的是, 这项研究提供了对经常出现的技术问题的重要洞察力, 以及预防和/或解决它们的主动和 trouble-shooting 战略。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
所有实验性协议 (1、1.2 和1.3 节) 均由宾夕法尼亚州立大学动物保育和使用委员会 (IACUC) 批准。
| 组织 | 离解缓冲器准备 | 最终卷 | 存储 |
| 白脂肪组织 (笏) | 离解缓冲: 2.5% HEPES, 10 毫克/毫升牛血清白蛋白 (BSA), 3 毫克/毫升 (0.3%)Dulbecco 氏改良鹰培养基 II. 型胶原酶 (DMEM), 4.5 克/升葡萄糖, 无 l-谷氨酰胺和丙酮酸钠 | 500毫升 | 负80° c (10 mL 等分) |
| 肝 | 25x 灌注缓冲浓缩液 (PBC): 3.55 米氯化钠, 168 毫米氯化钾, 240 毫米 HEPES, 150 毫米氢氧化钠在蒸馏去离子 H2O | 500毫升 | 负20° c (40 mL 等分) |
| 保存缓冲区 (PRB): 1% 1x 灌注缓冲液中的 BSA | 1升 | 4° c | |
| 离解缓冲: 1x 灌注缓冲液, 4.76 mM CaCl2和 72 U/毫升胶原酶 IV 型 | 50毫升 (每只老鼠) | 在使用前立即准备 | |
| 脉 | 离解缓冲: 125 u/毫升胶原酶类型 XI, 60 u/毫升透明质酸盐 i 型, 60 u/毫升 dnasei i, 450 u/毫升胶原酶 i, 20 毫米 HEPES 在1x 磷酸盐缓冲盐水 (PBS) | 500毫升 | 负80° c (10 mL 等分) |
表 1: 组织特异性灌注缓冲配方。
1. 组织隔离和分离
2. 流式细胞仪和污染检测
| 荧光 | R-藻 (PE) | PE/青菁 (Cy) 7 | PE/青菁 (Cy) 5 | 太平洋蓝 (PB) |
| 激光 (nm) | 蓝色 (488 nm)/黄色 (561-570 nm)-绿色 (532 nm) | 蓝色 (488 nm)/黄色 (561-570 nm)-绿色 (532 nm) | 蓝色 (488 nm)/黄色 (561-570 nm)-绿色 (532 nm) | 紫罗兰色 (405 nm) |
| 励磁最大(nm) | 496 | 496 | 496 | 401 |
| 发射最大(nm) | 578 | 785 | 667 | 455 |
| 表型标记 | F4/80 | CD11c | CD11b | CD45 |
| EMR1, Ly71 | αX 整合素, 整合素αX 链, CR4, p150, ITGAX | αM 整合素, Mac-1, Mo1, CR3, Ly-40, C3biR, ITGAM | T200, Ly-5, LCA | |
| 目标单元格类型 | 组织驻留巨噬细胞 | 经典活化 (M1) 巨噬细胞 | 单核/巨噬细胞 | 白细胞 (巨噬细胞/单核、淋巴细胞和粒) |
| 树突状细胞的子集 | 树突状细胞、NK 细胞、活化 T 细胞和肠道上皮内淋巴细胞 (IEL) 的一个子集 | 粒、树突状细胞、NK 细胞和 T 和 B 细胞的亚群 | ||
| 稀释因子 | 1:50 | 1:100 | 1:100 | 1:100 |
| 同种控件 | PE 大鼠 IgG2a | PE/Cy7 亚美尼亚仓鼠 IgG | PE/Cy5 鼠 IgG2b | 太平洋蓝鼠 IgG2c |
表 2: 荧光标记抗体的列表, 特异性组织驻留巨噬细胞。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
当使用载脂蛋白 E 缺乏 (载脂蛋白 KO) C57BL/6 (BL6) 小鼠维持高脂肪高胆固醇饮食 (HCHFD 或 HCD) 18 周, 1 x 104 -2 x 104 CD45+F4/80+主巨噬细胞可以被隔离当两个样本汇集.肝解剖从 HFHCD 喂食的载脂蛋白高鼠, 产生大于 5 x 105排序的枯否细胞 (这取决于可用的排序时间)。当使用高脂肪饮食 (风) 喂养野生型 (重量级) C57BL/6 小鼠, 5 x 105到 1 x 106居民脂肪组织巨噬细胞 (atm) 可以从基质血管分数 (特别) 排序。所提到的巨噬细胞的总数量可以从一个给定的组织是足够的执行基因表达分析使用定量实时聚合酶链反应 (qPCR)。对于较少数量的巨噬细胞群的恢复, 如主动脉, 建议使用 co-precipitants (如糖原) 和隔夜降水时, 孤立的 RNA 是需要这些分析。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
饮食诱导代谢紊乱模型, 模仿疾病, 如动脉粥样硬化, 简单的脂肪, 脂肪性肝炎和2型糖尿病广泛使用, 以更好地了解潜在的分子机制的疾病进展。胶原酶依赖性消化经常被用于游离组织, 从细胞外基质 (ECM)16,27中释放出癌细胞。酶, 如胶原蛋白酶扰乱胶原蛋白, 为相邻细胞提供结构支持。组织的结构组成决定了组织基质的刚度 (抵抗变形), 哪些粗胶原酶产品最有效地确保了 ECM 的成功破坏28。笏, 这是由 "软基质", 通常是消化与胶原酶 II 型, 以解放脂肪细胞和居民免疫细胞, 同时保持完整性的单元表面胰岛素受体29。主动脉纤维成分的微体系结构有助于 "僵硬基质", 而胶原酶 (具有最高胶原酶活性) 的有效主动脉消化与其他酶结合使用。与主动脉不同的是, 肝脏消化用酶活性较弱的胶原蛋白酶 IV 型胶原酶扰乱基质, 释放可行的实质和实质细胞30。长期发炎的组织从饮食喂养野生型或载脂...
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
作者没有利益冲突的披露。
我们要感谢宾夕法尼亚州立大学千禧科学综合体的流式细胞仪核心设施。
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 26 G x 5/8 in 针头 | BD | 305115 | |
| 23 G x 0.75 in 针头 x 12 in. 管 采血套装 | BD | 367297 | 用于肝脏灌注期间肝下腔静脉的插管 |
| 21 G 1 1/2 in.针头 | BD | 305156 | |
| 1 mL 带橡胶挡块的注射器 | BD | 309659 | |
| 10 mL 注射器 | BD | 309604 | |
| 1 mL 注射器 | BD | 309659 | |
| F4/80 PE Biolegend | 123110 | ||
| CD11c PE/Cy7 | Biolegend | 117318 | |
| CD11b PE/Cy5 | eBioscience | 15-0112-81 | |
| 抗小鼠 CD16/32 Fc 阻滞剂 | Biolegend | 101320 | |
| CD45 太平洋蓝 | Biolegend | 103126 | |
| PE 大鼠 IgG2a | Biolegend | 400508 | |
| PE/Cy7 亚美尼亚仓鼠 IgG | Biolegend | 400922 | |
| PE/Cy5 大鼠 IgG2b | Biolegend | 400610 | |
| 太平洋蓝大鼠 IgG2c | Biolegend | 400717 | |
| 杜尔贝科s 改良 Eagle 培养基 (DMEM) | Cellgro | 15-017-CV | |
| 1x 磷酸盐缓冲盐水 (PBS) | Cellgro | 21-031-CV | |
| 70 μm 细胞过滤器 | Corning, Inc. | 352350 | |
| 1.7 mL 微量离心管 | Denville | C2170 | |
| 多聚甲醛水溶液 - 16x | 电子显微镜科学 | CAS #30525-89-4 | |
| 显微解剖剪刀,3.5英寸,直,23毫米,锐利 | Stoelting | 52132-10P | 用于一般解剖目的 |
| 微钳,4 英寸,全曲线,0.8 mm | Stoelting | 52102-37P | 用于一般解剖目的 |
| 弹簧解剖剪刀 – 3 mm 刀刃 | 精细科学工具 | 15000-10 | 用于主动脉夹层 步骤 1.3.3.17 至 1.3.3.28 |
| 弯曲 0.07 毫米 x 0.04 mm 尖端 镊子 | 精细科学工具 | 11297-10 | 用于主动脉夹层 步骤 1.3.3.17 至 1.3.3.28 |
| 止血钳(弯曲) | 精细科学工具 | 13021-12 | |
| 肝素钠盐 | Fischer Scientific | 9041-08-1 | |
| 35 mm 细胞培养/培养皿 | Fischer Scientific | 12-565-90 | |
| 聚苯乙烯培养皿 (10 cm) 带盖 | Fischer Scientific | 08-757-100D | |
| 15 mL 锥形离心管(聚丙烯) | Fischer Scientific | 14-959-53A | |
| 50 mL 锥形离心管 (聚丙烯) | Fischer Scientific | 14-432-22 | |
| 5 mL 圆底聚苯乙烯管 | Fischer Scientific | 14-959-5 | |
| 胎牛血清 | Gemini 生物制品 | 100-106 | |
| 乙醇(原液 乙醇 变性,Anyhydrous) | Millipore | EX0285-1 | |
| 血清 白蛋白 | Rockland | BSA-50 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| 胶原酶 II 型 | Sigma-Aldrich | C6885 | |
| XI 型胶原酶 | Sigma-Aldrich | C7657 | |
| 透明质酸酶 I 型 | Sigma-Aldrich | H3506 | |
| DNAse | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| 胶原酶 I 型 | Sigma-Aldrich | C0130 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | 1310-73-2 | |
| CaCl2 | Sigma Aldrich | 449709-10G | |
| 500 mL 烧杯 | Sigma Aldrich | 02-540M | |
| 4 cm 止血夹 | Stoelting | 52120-40 | |
| 齿形镊 | Stoelting | 52104-33P | |
| 50 μm 一次性过滤器 | Systemex | 04-0042-2317 | |
| IV型胶原酶 | ThermoFischer Scientific | 17104019 | |
| 氯化铵 钾 (ACK) | ThermoFischer Scientific | ||
| 剃须刀(0.22 毫米(0.009 英寸)) | VWR International | 55411-050 | |
| Texas Red Live/Dead 染色 | 红色活力染色剂(图 1A) |
访问受限。请登录或开始试用以查看此内容。
申请许可以重复使用本 JoVE 文章的文本或图表
申请许可