本文报道了一种基于心肌B淋巴细胞在血管内或内皮空间位置,利用流式细胞术对其进行定量和区分的实验方案。
本文报道了一种基于心肌B淋巴细胞在血管内或内皮空间位置,利用流式细胞术对其进行定量和区分的实验方案。
越来越多的证据表明,B淋巴细胞在心肌生理学以及心肌对损伤的适应过程中发挥着重要作用。然而,文献中关于心肌B细胞存在比例的报道存在相互矛盾的数据。有研究报道B细胞是啮齿类动物心脏中最常见的免疫细胞之一,也有研究指出B细胞虽然存在,但其比例明显低于髓系细胞,甚至极为稀少。类似地,多个研究团队描述了急性缺血性心肌损伤后心肌B细胞数量增加的现象,但也有一个团队报告称损伤心肌中的B细胞数量并无变化。建立一种统一且可重复的方法来评估心肌B细胞的比例,对于协调不同研究团队之间的观察结果、推动B细胞与心肌相互作用研究的发展至关重要。根据我们的经验,文献中看似矛盾的观察结果很可能源于以下事实:小鼠心肌中的B细胞主要位于血管内,并与微血管内皮细胞相连。因此,从小鼠心脏中回收的B细胞数量对用于清洗器官的灌注条件以及所采用的消化方法极为敏感。本文介绍了一种针对这两个关键变量进行专门优化的实验方案。该方案能够实现对小鼠心肌B细胞数量进行可重复的、基于流式细胞术的分析,并使研究人员能够区分血管外与血管内的心肌B细胞。
B淋巴细胞是一类高度特化的免疫细胞,在适应性免疫和固有免疫应答中均发挥重要作用1。B细胞主要有两种群体:数量较少的B1细胞,主要在胚胎期产生;以及占主导地位的B2细胞,在成体生命阶段由骨髓产生1。B细胞在骨髓中成熟后,迁移至初级和次级淋巴器官,并从此在淋巴器官之间持续循环,经由血管和淋巴管进行迁移2。B细胞在其表面表达特异性抗体,这些抗体作为受体发挥作用。当B细胞遇到与其受体结合的抗原时,可触发激活信号。活化的B细胞或迁移至抗原所在组织,或返回骨髓,在骨髓中可进一步分化为产生抗体的浆细胞3,4。
近年来,人们逐渐认识到心脏中存在大量B细胞。在啮齿类动物中的研究表明,B细胞在胚胎发育早期即定植于心脏5,且与心肌相关的B细胞主要为附着于血管内皮的血管内幼稚B2细胞6,7,其中仅含少量B1细胞7。尽管目前仍存在诸多未明确的领域,但现有数据表明,B细胞在正常心脏以及心肌对损伤的适应性反应中均发挥着重要作用。
在未受刺激的小鼠心脏中的研究表明,稳态下心肌B细胞主要位于血管内腔,黏附于血管内皮。>95%的小鼠心脏B细胞被发现位于血管内空间。这些B细胞的基因表达模式与从外周血中分离的循环B细胞不同。对B细胞缺乏动物及其同基因型对照动物的未受累心脏进行分析发现,缺乏B细胞的动物心脏更小,射血分数更高。6所有这些证据表明,B细胞可能调节心肌生长和/或心肌功能,且不仅间质中的B细胞,血管内的B细胞也可能对这些现象负有责任。此外,B细胞还被发现能够调节心肌驻留巨噬细胞的表型。8.
多项研究表明,B细胞在心肌损伤后的适应过程中发挥着重要作用8,9,10,11,12,13。B细胞会通过CXCL13-CXCR5依赖性机制短暂地在受损心脏中聚集11,13。随后,B细胞可通过多种机制促进心脏不良重塑,其中包括通过细胞因子介导的单核细胞募集9,12。此外,B细胞还可产生针对心脏蛋白的抗体,这些抗体可通过多种机制促进心肌损伤的扩展和心脏不良重塑14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25。B细胞还可通过分泌IL-10对受损心脏产生保护作用10。
随着研究B细胞在未受刺激及受损心脏中作用的科研团队日益增多,制定统一的实验方案以准确定量和评估心肌B细胞变得愈发重要,从而避免文献中已开始出现的不一致结果。事实上,目前已有报道显示,B细胞在啮齿类动物心脏中既是数量最多的免疫细胞之一7,又较髓系细胞显著稀少26,27,甚至极为罕见28。同样,多个研究团队报道急性缺血性心肌损伤后心肌B细胞数量增加7,9,13,但也有团队报告损伤心肌中B细胞数量无变化29。关于心脏免疫细胞的研究很少详细描述灌注条件,且在组织消化条件方面尚无共识。由于在啮齿类动物心脏中大部分B细胞位于血管内,而心肌免疫细胞的提取效率高度依赖所采用的消化方法,因此文献中报道的差异可能源于器官灌注和组织消化方法的不同。
本文介绍了一种基于流式细胞术定量小鼠心肌B细胞的详细方法,通过优化灌注和消化条件,最大化B细胞回收率,并能够区分心肌内血管内与血管外B细胞6。本方案是在其他可区分血管内与间质免疫细胞的类似方案基础上进行的改进与优化28,30,31。
在此方案中,我们通过标准化心肌灌注以清除漂浮的B细胞 在血管内空间中保留黏附于微血管内皮的具有生物学意义的B细胞,而不将其清除。此外,基于先前已描述的通过静脉注射抗体以区分血管内与间质免疫细胞的实验方案32,并利用B细胞表达表面标志物B220这一特性33我们展示了如何通过在动物处死和心脏灌注前立即注射B220特异性抗体,以区分心肌内血管内与血管外的B细胞。该方案适用于所有希望在正常及损伤心脏中开展心肌B细胞分析的研究人员。本方案的广泛应用将减少不同研究团队之间的结果不一致性,有助于分析心肌血管内和血管外B细胞群体的变化,从而推动心脏免疫学领域的研究进展。
综上所述,该实验方案提供了一种优化的流程,可通过流式细胞术定量和分析心肌中的B细胞,同时区分位于血管外空间和血管内空间的细胞。
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本手稿中描述的所有实验均经约翰斯·霍普金斯大学医学院动物护理和使用委员会(IACUC)批准后进行。
1. 准备工作
2. 血管内B细胞染色(体内)
3. 心脏采集
4. 心脏消化与细胞染色
5. 流式细胞术
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采集完成后,收集所有事件,应根据标准流式细胞术实践分析数据。分析的重点将根据每个实验的具体目标而有所不同。本实验旨在定量血管内和血管外B细胞,并以每毫克组织中的细胞数量表示。
使用光谱流式细胞仪时,建议首先进行初步设门,去除大小不在免疫细胞范围内的碎片,随后去除活死染料阳性信号。这有助于检测到干净的CD45阳性细胞群体,对应于白细胞(图1)去除双细胞后,在未受伤的幼稚心脏中,预计约有20%的CD45+细胞将 为CD19+ B细胞(图2A,此代表性实验中占18.1%的B细胞)。在这些细胞中,平均有5.5%位于间质空间,而94.5%位于血管内空间(图2B)。在心脏中发现的全部B细胞群体中,仅约1.6%为B1细胞,该比例基于表面标志物CD11b确定(该标志物通常被认为足以以较高置信度将小鼠CD19+细胞归类为B1细胞)1,
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越来越多的证据表明,B细胞在心肌生理以及心肌对损伤的重塑/适应过程中发挥着重要作用7,8,9,10,11,12,13,36。流式细胞术是研究任何组织中免疫细胞群体的极佳工具,对于专注于心脏B细胞的研究而言,几乎已成为必备手段。
关于B细胞与心脏的新兴文献已在一些非常基础的方面报道了相互矛盾的研究结果,例如心脏中B细胞的数量以及心肌损伤后B细胞数量的变化。有研究报道称B细胞是啮齿类动物心脏中最丰富的免疫细胞7...
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Luigi Adamo 是 i-Cordis, LLC 的联合创始人,该公司致力于开发用于治疗心力衰竭的免疫调节分子,尤其关注B细胞调节药物吡非尼酮的衍生物。其余作者声明无利益冲突。
本研究由授予 Luigi Adamo 的 NHLBI 资助项目 5K08HLO145108-03 和 1R01HL160716-01 资助。
本研究使用的Aurora流式细胞仪由NIH资助项目S10OD026859提供资金支持。我们感谢约翰斯·霍普金斯大学罗斯流式细胞术核心实验室提供的支持。
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| Alexa Fluor 700 抗小鼠/人 CD11b 抗体 | 101222 | BioLegend | 100 µg 200 µL |
| (CellTreat 29481) 细胞滤筛,40 µm,蓝色 | QBIAP303 | Southern Labware | |
| 0.5 mL 无色微量离心管 | 1605-0000 | SealRite, USA Scientific | |
| 0.9% 氯化钠注射液,USP | 114-055-101 | Quality Biological | 0.90% |
| 1.5 mL 无色微量离心管 | 1615-5500 | SealRite, USA Scientific | |
| 10 µL 带刻度 TipOne 滤芯吸头 | 11213810 | USA Scientific | |
| 1000 µL 带刻度 TipOne 滤芯吸头 | 11267810 | USA Scientific | |
| 15 mL 离心管,插塞密封盖,聚丙烯材质,无 RNase/DNase | 430052 | Corning | |
| 单向止流阀,聚碳酸酯材质 | SVPT951 | ECT Manufacturing | |
| 2,2,2-三溴乙醇 | T48402 | Sigma-Aldrich | |
| 200 µL 带刻度 TipOne 滤芯吸头 | 11208810 | USA Scientific | |
| 三通止流阀,聚碳酸酯材质 | SVPT953 | ECT Manufacturing | |
| 5 mL 聚苯乙烯圆底管,12 x 75 mm 规格 | 352054 | Falcon, a Corning Brand | |
| 50 mL 离心管,插塞密封盖,聚丙烯材质,无 RNase/DNase | 430290 | Corning | |
| ACK(氯化铵-氯化钾)裂解缓冲液 | 118-156-101 | Quality Biological | 渗透压:290 ± 5% mOsm/Kg H2O |
| 适配器 4x50 mL,用于转子 A-4-63 的 250 mL 矩形吊篮 | 5810759005 | Eppendorf | |
| 15 mL 离心管适配器,每个适配器可容纳 9 支管,锥形底,适用于转子型号 A-4-62 | 22638289 | Eppendorf | |
| 适配器,用于 15 支圆底管(2.6 – 7 mL),适用于转子 A-4-62 的 250 mL 矩形吊篮 | 22638246 | Eppendorf | |
| 铝箔,12 英寸 x 75 英尺卷,厚度 0.0007 英寸 | UPC 109153 | Reynolds Wrap | |
| 麻醉诱导室 - 小鼠用 | RWD-AICMV-100 | Conduct Science | |
| BD 鲁尔滑动针头注射器,附带 25 G × 5/8 英寸针头,无菌,一次性使用,1 mL | 309626 | BD Becton, Dickinson and Company | |
| Brandzig 超细胰岛素注射器,29G,1 cc,1/2",100 支装 | CMD 2613 | Brandzig | |
| Brilliant Violet 421 抗小鼠 CD19 抗体 | 115537 | BioLegend | 50 µg/mL |
| 带滤网(35 µm)的流式管盖,适用于 12 x 75 mm 管的双位置设计,无菌 | T9009 | Southern Labware | |
| 二氧化碳 USP E CGA 940 | CD USPE | AirGas USA | |
| Cole-Parmer Essentials 低型烧杯,玻璃材质,500 mL | UX-34502-46 | Cole-Parmer | |
| 胶原酶 2 | LS004176 | Sigma-Aldrich | |
| 黄铜镀铬接头,1/4" 内螺纹 NPT × 1/4" 插管 | Y992611-AG | AirGas USA | |
| Cytek Aurora 流式细胞仪 | Cytek Biosciences | ||
| Diss 1080 接头 1/4 BARB CP | M-08-12 | AirGas USA | |
| DNase I - 40,000 U | D4527 | Sigma-Aldrich | |
| Easypet 3 - 电子移液控制器 | 4430000018 | Eppendorf | |
| 电子天平,AX223/E | 30100606 | Ohaus Corp. | |
| Eppendorf 5810R 离心机 | 5810R | Eppendorf | |
| Eppendorf Research plus 单通道可调移液器 | Eppendorf | ||
| FlowJo 10.8.1 | BD Becton, Dickinson and Company | ||
| GLACIERbrand 三层密度冰盒(IPAN-3100) | Z740287 | Heathrow Scientific | |
| HBSS (1x) - 含 Ca2+ 和 Mg2+ | 14025076 | gibco | 1x |
| 透明质酸酶 | H3506 | Sigma-Aldrich | |
| Kelly 止血钳,直型 | 13018-14 | Fine Science Tools | |
| 鲁尔滑动注射器,无菌,一次性使用,20 mL | 302831 | BD Becton, Dickinson and Company | |
| M1 可调减压阀 0-100 PSI/CGA940 | M1-940-PG | AirGas USA | |
| McKesson 中等吸收垫 | 4033-CS150 | McKesson | |
| Navigator 多功能便携式天平 | NV2201 | Ohaus Corp. | |
| PBS pH 7.4 (1X) 无 Ca2+ 和 Mg2+ | 10010023 | gibco | 1x |
| PE 抗小鼠/人 CD45R/B220 抗体 | 103208 | BioLegend | 200 µg/mL |
| PerCP/Cyanine5.5 抗小鼠 CD45 抗体 | 103132 | BioLegend | 100 µg 500 uL |
| 培养皿,可堆叠,35 mm × 10 mm,无菌聚苯乙烯 | FB0875711YZ | Fisher Scientific | |
| 包装:Diss 1080 螺母/CO2/CO2-02 | M08-1 | AirGas USA | |
| 6 瓦高亮度 LED 双蛇形颈照明灯 | LED-6W | AmScope | |
| PrecisionGlide 针头 25 G × 5/8 (0.5 mm × 16 mm) | 305122 | BD Becton, Dickinson and Company | |
| 纯化大鼠抗小鼠 CD16/CD32(小鼠 BD Fc 阻断剂)克隆 2.4G2(RUO) | 553141 | BD Becton, Dickinson and Company Biosciences | 0.5 mg/mL |
| R 4.1.1 | The R Foundation | ||
| 剃须刀片 | 9501250000 | Accutec Blades Inc | |
| 分析级双级调节器,0-25 psi 输出,CGA320 接口,3500 psi 输入 | Y12244A320-AG | AirGas USA | |
| 转子 A-4-62,包含 4 个 250 mL 矩形吊篮 | 转子 A-4-62 | Eppendorf | |
| 带滤芯移液管,10 mL,无菌,无热原/内毒素,无细胞毒性,每片独立包装 | 86.1254.001 | Sarstedt AG & Co KG | |
| Sigma 标签胶带 | L8394 | Sigma-Aldrich | |
| SpectroFlo 3.0.0 | Cytek Biosciences | ||
| Spex VapLock 鲁尔接头,聚丙烯材质,直型,公鲁尔锁 × 1/8" 软管插管;1 个/每件 | MTLL230-6005 | Spex | |
| 标准壁实验室软管,S2 规格,Excelon,内径 1/8" × 外径 3/16" × 壁厚 1/32" × 长度 50 英尺 | CG-730-003 | Excelon Laboratory | |
| 无针聚丙烯/聚乙烯注射器,3 mL | Z683566 | Millipore Sigma | |
| 注射泵 | 55-1199 (95-240) | Harvard Apparatus | |
| Thomas 三通道报警计时器 TM10500 | 9371W13 | Thomas Scientific | |
| 试管架,12 孔位,其中 6 孔用于 5.0 mL 和 15 mL 试管,6 孔用于 25 mL 和 50 mL 试管,聚丙烯材质,带编号孔位,可高压灭菌 | 30119835 | Eppendorf | |
| 试管架,12 孔位,用于 5.0 mL 和 15 mL 试管,聚丙烯材质,带编号孔位,可高压灭菌 | 30119827 | Eppendorf | |
| TYGON R-3603 实验室软管,内径 × 外径 1/4 英寸 × 3/8 英寸 | T8913 (Millipore Sigma) | Tygon, Saint-Gobain | |
| Vortex-Genie 2 涡旋振荡器 | SI-0236 | Scientific Industries, Inc. | |
| VWR 带导向销解剖镊,弯曲尖端 | 89259-946 | Avantor, by VWR | |
| VWR 解剖剪,锐利尖端,4½" | 82027-578 | Avantor, by VWR | |
| VWR 恒温轨道摇床,型号 3500I | 12620-946 | Avantor, by VWR | |
| Zombie Aqua 可固定活力检测试剂盒 | 423102 | BioLegend |
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