Dieses Protokoll ermöglicht ein Forscher zu isolieren und zu charakterisieren, Gewebe-Bewohner Makrophagen in verschiedenen hallmark entzündetem Gewebe extrahiert aus Diät-induzierten Modelle der Stoffwechselstörungen.
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Dieses Protokoll ermöglicht ein Forscher zu isolieren und zu charakterisieren, Gewebe-Bewohner Makrophagen in verschiedenen hallmark entzündetem Gewebe extrahiert aus Diät-induzierten Modelle der Stoffwechselstörungen.
Übergewicht fördert einen chronische entzündlichen Zustand, der weitgehend durch Gewebe-Bewohner Makrophagen sowie Monocyte abgeleiteten Makrophagen vermittelt wird. Diät-induzierten Adipositas (DIO) ist ein wertvolles Modell bei der Untersuchung der Rolle der Makrophagen Heterogenität; angemessene Makrophagen Isolationen sind jedoch schwierig, von entzündetem Gewebe zu erwerben. In diesem Protokoll beschreiben wir die Isolierung Schritte und notwendigen Lösungsanleitungen stammen aus unseren Studien eine geeignete Bevölkerung von Gewebe-Bewohner Makrophagen von Mäusen nach 18 Wochen der fettreichen (HFD) oder High-Fat/High-Cholesterin (einzuholen HFHCD) Diät Intervention. Dieses Protokoll konzentriert sich auf drei Markenzeichen Gewebe untersucht Adipositas und Arteriosklerose einschließlich der Leber, weißen Fettgewebe (WAT) und der Aorta. Wir markieren wie dualistische Nutzung des Flow Cytometry erreichen eine neue Dimension der Isolierung und Charakterisierung von Gewebe-Bewohner Makrophagen. Ein grundlegenden Abschnitt dieses Protokolls befasst sich mit die Feinheiten gewebespezifischen enzymatischen Verdauung und Makrophagen Isolierung und anschließende Zelloberfläche Antikörper Färbung für durchflusszytometrischen Analyse zugrunde liegen. Dieses Protokoll befasst sich mit vorhandenen Komplexität zugrunde liegende fluoreszierende aktiviert Zelle sortieren (FACS) und enthält Erläuterungen zu diesen komplexen Problemen um breite Palette Charakterisierung von angemessen sortierte Zellpopulationen zu erhalten. Dazu gehören Alternative Anreicherungsverfahren für das Sortieren von Zellen, wie die dichten Leber, ermöglichen Flexibilität und Zeit bei der Arbeit mit FACS. Kurz gesagt, dieses Protokoll aids-Forscher, Makrophagen Heterogenität aus einer Vielzahl von entzündetem Gewebe in einer bestimmten Studie zu bewerten und liefert aufschlussreiche Tipps zur Problembehandlung, die erfolgreich für günstige zellulären Isolierung und Charakterisierung von Immunzellen in DIO-vermittelte Entzündung.
Maus-Modellen sind weitgehend benutzt worden, um die Dynamik der menschlichen Krankheiten zu studieren. Richtige Isolierung der ansässigen Gewebezellen von Mäusen in einem kranken Zustand kann eine Plattform bieten, für das Verständnis der molekularen und zellulären Beiträge zur Pathogenese einer Krankheit1. Eine Störung, die von entscheidender Bedeutung ist Übergewicht. Die Inzidenz der Adipositas weiter steigen weltweit parallel mit Insulinresistenz und Typ-2 Diabetes Mellitus, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Fettleber2,3. Übermäßiger Konsum Nährstoff ist weiter verzerrt durch verminderte körperliche Aktivität auslösen veränderten Signale aus Fettgewebe, die das zelluläre Milieu von anderen peripheren Geweben wie der Aorta und Leber4verändern können. Solche Störungen der metabolischen Homöostase führt eine chronische niedriggradigen systemischen Entzündung5.
Klassische Aktivierung von Makrophagen wohnhaft sind, um die Aorta und Leber sowie ihre Einstellung zu weißen Fettgewebe (WAT) nachweislich nicht nur Dysregulation von metabolischen Signalen zu initiieren, sondern auch nachhaltig Entzündung6,7. Die phänotypische und funktionelle Heterogenität von Makrophagen ist stark verbunden mit der Entstehung von Übergewicht im Zusammenhang mit Komorbiditäten7. Die dynamische Plastizität in Makrophagen Polarisierung ermöglicht diese Zellen eine Reihe von aktivierten Phänotypen, die das Fortschreiten zu koordinieren und Auflösung der Entzündung8auszustellen. Während klassisch aktivierte Makrophagen (M1) in der Ausbreitung der Entzündung beteiligt sind, wurden Alternativ aktivierte Makrophagen (M2) mit Auflösung und Gewebe Reparatur9,10verbunden.
Wie der Körper metabolische Belastung erfährt, sammelt sich ungewöhnlich weißen Fettgewebe. Das erweiterte Fettgewebe anzieht und behält sich Entzündungszellen, die normalen Adipocyte Funktion zur Förderung der Insulinresistenz, Hyperglykämie und letztlich Typ-2 Diabetes Mellitus, Insulin-Resistenz oder Hyperglykämie11tiefgreifend verändern, 12. Parallel infiltriert weißen Fettgewebe umbaut in Reaktion auf inflammatorische Signale veröffentlicht von klassisch aktivierte (M1) Fettgewebe Makrophagen (ATMs)13,14. Diese mehrzellige Organ übt eine Kaskade von Signalen, die die normale Funktion der anderen Organe des Körpers wie die Aorta und Leber4entgleist.
Die Leber ist eine metabolische Kraftwerk, das als Reaktion auf Reize aus nahe gelegenen Dysregulated WAT15passt. Hepatische Makrophagen oder Kupffer Zellen als Reaktion auf metabolische Veränderungen, sezernieren inflammatorischen Zytokinen, die beide parenchymatösen verwandeln und nicht parenchymatösen Zelle Phänotyp und fördern Gewebe umgestaltet. Hepatische Lipid Akkumulation, Entzündung, übermäßige extrazelluläre Matrix Einlagen, Nekrose und eventuelle Funktion Verlust folgt die entzündlichen Beleidigungen beitragen, das breite Spektrum der Leberschäden im Zusammenhang mit nicht-alkoholische Fettleber 16,17,18.
Parallel zu kompromittierten WAT und Leberfunktion akkumulieren große Arterien Lipiden in der Arterienwand, wie der Körper chronischer metabolischer Stress19 erfährt. Arterielle Lipid Ansammlung löst die Sekretion von Chemokinen durch aktivierten Endothelzellen und spätere Rekrutierung von Monozyten20. Einmal eingestellt, vermehren Monozyten, differenzieren, Lipoproteine aufnehmen und zu Schaumzellen. Atherogenese initiiert und getragen von der Pro-inflammatorischen Aktivität von rekrutiert und Gewebe resident Lipid-beladene Makrophagen. Die extrazellulären und intrazellulären Stress-Signale weitergeleitet in diesem atherogenic Mikroumgebung erliegen, diese Makrophagen dann in eine Signalkaskade Apoptotic engagieren. Wenn diese Schaumzellen sterben, tragen sie ihre Lipid gefüllt Inhalte zum nekrotischen Kern der Läsion, die dann zu Plaque Ruptur, Herzinfarkt und Schlaganfall führt.
Die Heterogenität der Makrophagen Phänotypen orchestriert Kollektiv, teilweise die Adipositas induziert durch entzündliche Veränderungen in Dysregulated Gewebe wie WAT, Leber und Aorta8,21. Charakterisierung von rekrutiert und resident Gewebe Makrophagen konnte Einblick in mögliche molekulare Targets, die Makrophagen Phänotyp1bearbeiten. Um Makrophagen von Adipositas-induzierte entzündetem Gewebe effektiv zu charakterisieren, erhalten Sie eine einzellige Suspension durch enzymatische Verdauung. Solche Protokolle Dissoziation müssen ausreichend erniedrigende Bindegewebe bei gleichzeitiger Minimierung immun Zelltod und bietet optimale Zellausbeute wirksam. Die Enzym-Mischung ist abhängig von der Art des Gewebes und seiner strukturellen Make-up. Elastische Gewebe wie der Aorta erfordert stärkere enzymatische Aktivität im Vergleich zu der Leber und WAT Gewebe Dissoziation zu erreichen. Aus der Einzelzelle Suspension können Gewebe resident Makrophagen eindeutig gekennzeichnet oder isoliert für weitere nachgelagerte Analysen wie transkriptionelle Profilierung.
Hier ist eine gewebespezifische Protokoll beschrieben, die Kollagenase-abhängige Gewebe Verdauung und polychromatische Durchflusszytometrie verwendet, um effektiv zu isolieren und zu charakterisieren Gewebe-Bewohner Makrophagen aus traditionellen Ernährung induzierten Adipositas gewonnen, Arteriosklerose, einfache Steatose und Steatohepatitis Mausmodellen. Gleichzeitige Färbung der Zelle Oberflächenmarker mit Antikörpern gegen Leukozyten-(CD45 und/oder CD11b) und Makrophagen - spezifische Antigene (F4/80) wird häufig verwendet um Makrophagen Populationen22zu identifizieren. Fluoreszenz-aktivierte Zelle sortieren (FACS) ist eine wirkungsvolle Strategie verwendet, um diese identifizierten Populationen in hoher Reinheit zu sortieren. Die sortierte Bevölkerung kann dann für Phänotyp spezifischen Gen-Profile mit nachgeschalteten molekulare Analyse (z. B. quantitative Real-Time Polymerase-Kettenreaktion)23ausgewertet werden. Obwohl standard Durchflusszytometrie und Flow Cytometry-basierte Zellsortierung mächtige Werkzeuge in Makrophagen in einem stark heterogenen Zellsuspension zu unterscheiden sind, müssen der ehemaligen Protokolle optimiert werden, um erfolgreichen Ausgang zu gewährleisten. In dieser Studie sind Protokolle, die effektiv zu isolieren und zu charakterisieren bestimmte tragfähige Gewebe Makrophagen beschrieben; noch wichtiger ist, bietet diese Studie entscheidende Einblicke in technische Probleme, die häufig sowie proaktive und Fehlersuche Strategien zu verhindern bzw. zu lösen auftreten.
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Alle experimentelle Protokolle (Abschnitte 1, 1.2 und 1.3) stimmten mit den institutionellen Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) an der Pennsylvania State University.
| Gewebe | Dissoziation-Puffer-Vorbereitung | Endvolumen | Lagerung |
| Weißen Fettgewebe (WAT) | Dissoziation Puffer: 2,5 % HEPES, 10 mg/mL Rinderserumalbumin (BSA), 3 mg/mL (0,3 %) Kollagenase Typ II in Dulbeccos geändert Eagle Medium (DMEM) mit 4,5 g/L Glucose ohne L-Glutamin und Natrium Pyruvat | 500 mL | minus 80° C (10 mL Aliquote) |
| Leber | 25 x Perfusion Puffer Konzentrat (PBC): 3,55 M NaCl, 168 mM KCl, destilliert 240 mM HEPES, 150 mM NaOH in entionisiertem H2O | 500 mL | minus 20° C (40 mL Aliquote) |
| Erhaltung-Puffer (PRB): 1 % BSA in 1 x Perfusion Puffer | 1 L | 4 ° C | |
| Dissoziation Puffer: 1 x Perfusion Puffer ergänzt mit 4,76 mM CaCl2 und 72 U/mL Kollagenase Typ IV | 50 mL (per Mausklick) | Bereiten Sie unmittelbar vor der Verwendung | |
| Aorta | Dissoziation: 125 U/mL Collagenase Puffertyp XI, 60 U/mL Hyaluronidase Typ I, 60 U/mL DNase I, 450 U/mL Kollagenase Typ I, 20 mM HEPES 1 x Phosphat Buffered Saline (PBS) | 500 mL | minus 80° C (10 mL Aliquote) |
Tabelle 1: Gewebe spezifische Perfusion Puffer Rezepte.
(1) Gewebe isoliert und Dissoziation
(2) flow Cytometry und FACS Färbung
| Fluorophor | R-Phycoerythrin (PE) | PE/Cyanin (Cy) 7 | PE/Cyanin (Cy) 5 | Pacific Blue (PB) |
| Laser (nm) | Blau (488 nm) / gelb (561-570 nm) - grün (532 nm) | Blau (488 nm) / gelb (561-570 nm) - grün (532 nm) | Blau (488 nm) / gelb (561-570 nm) - grün (532 nm) | Violett (405 nm) |
| ErregungMAX (nm) | 496 | 496 | 496 | 401 |
| EmissionMAX (nm) | 578 | 785 | 667 | 455 |
| Phänotypischer Marker | F4/80 | CD11c | CD11b | CD45 |
| EMR1, Ly71 | ΑX Integrin Integrin αX Kette, CR4, p150, ITGAX | ΑM Integrin, Mac-1, Mo1, CR3, Ly-40, C3biR, ITGAM | T200, Ly-5, LCA | |
| Gezielte Zelltyp | Resident Gewebe Makrophagen | (M1) klassisch aktivierte Makrophagen | Monozyten / Makrophagen | Leukozyten (Makrophagen / Monozyten, Lymphozyten und Granulozyten) |
| Teilmenge von dendritischen Zellen | Dendritische Zellen, NK-Zellen, aktiviert T-Zellen und eine Teilmenge der intestinalen intraepitheliale Lymphozyten (IEL) | Teilmengen von T- und B-Zellen, Granulozyten, dendritische Zellen und NK-Zellen | ||
| Verdünnungsfaktor | 01:50 | 1: 100 | 1: 100 | 1: 100 |
| Isotype Kontrollen | PE Ratte IgG2a | PE/Cy7 armenischen Hamster IgG | PE/Cy5 Ratte IgG2b | Pacific Blue Ratte IgG2c |
Tabelle 2: Liste der Fluorophor getaggt Antikörper spezifisch für anspruchsvolle Gewebe resident Makrophagen.
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Bei der Verwendung von Apolipoprotein E mangelhaft (ApoE KO) C57BL/6 (BL6) Mäuse auf einem hohen Fett hohe Cholesterin-Diät (HCHFD oder HCD) für 18 Wochen, 1 x 10-4 - 2 x 104 CD45 gepflegt+F4/80+ Aorten Makrophagen können isoliert werden, wenn zwei Proben zusammengefasst. Lebern von HFHCD gefütterten ApoE KO Mäusen seziert produziert größer als 5 x 105 sortiert Kupffer Zellen (die Sortierung zur Verfügung stehende Zeit abhängt). Wenn ...
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Diät-induzierten Stoffwechselstörung Modelle, die Komorbiditäten wie Atherosklerose, einfache Steatose, Steatohepatitis zu imitieren und Typ-2-Diabetes, sind weitgehend verwendet, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen der Progression der Erkrankung besser zu verstehen. Kollagenase abhängigen Verdauung wird häufig verwendet, Gewebe, Zellen aus der extrazellulären Matrix (ECM)16,27zu befreien zu distanzieren. Enzyme wie Kollagenase stören Kollagen die s...
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Autoren haben keine Interessenskonflikte offenzulegen.
Wir möchten den Flow Cytometry Core Facility in The Pennsylvania State University Millennium Science Complex danken.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 26 G x 5/8 Zoll Nadeln | BD | 305115 | |
| 23 G x 0,75 Zoll Nadel x 12 Zoll Schlauch Blutentnahmeset | BD | 367297 | Wird zur Kanülierung von subhepatischer IVC während der Leberperfusion |
| verwendet 21 G 1 1/2 Zoll Nadeln | BD | 305156 | |
| 1 mL Spritze mit Gummistopps | BD | 309659 | |
| 10 mL Spritzen | BD | 309604 | |
| 1 mL Spritze | BD | 309659 | |
| F4/80 PE | Biolegend | 123110 | |
| CD11c PE/Cy7 | Biolegend | 117318 | |
| CD11b PE/Cy5 | eBioscience | 15-0112-81 | |
| Anti-Maus CD16/32 Fc-Block | Biolegend | 101320 | |
| CD45 Pacific Blue | Biolegend | 103126 | |
| PE Ratte IgG2a | Biolegend | 400508 | |
| PE/Cy7 Armenischer Hamster IgG | Biolegend | 400922 | |
| PE/Cy5 Ratte IgG2b | Biolegend | 400610 | |
| Pacific Blue Rat IgG2c | Biolegend | 400717 | |
| Dulbecco' s Modifizierter Eagle Medium (DMEM) | Cellgro | 15-017-CV | |
| 1x Phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) | Cellgro | 21-031-CV | |
| 70 μ m Zell-Siebe | Corning, Inc. | 352350 | |
| 1,7 mL Mikrozentrifugenröhrchen | Denville | C2170 | |
| Wässrige Paraformaldehyd-Lösung -16x | Elektronenmikroskopie Sciences | CAS #30525-89-4 | |
| Mikro-Präparierschere, 3,5 Zoll, gerade, 23 mm, scharf & | Stoelting | 52132-10P | Wird für allgemeine Präparierzwecke verwendet |
| Mikropinzette, 4 Zoll, volle Kurve, 0,8 mm | Stoelting | 52102-37P | Wird für allgemeine Präparierzwecke verwendet |
| Feder-Präparierschere 3 mm Schneide | Fine Science Tool | 15000-10 | Wird für die Aortendissektion Stufen 1.3.3.17 bis 1.3.3.28 |
| Gebogen 0,07 mm x 0,04 mm Tip Pinzette | Fine Science Tool | 11297-10 | Wird für die Aortendissektion verwendet Schritte 1.3.3.17 bis 1.3.3.28 |
| Hämostatische Pinzette (gebogen) | Fine Science Tool | 13021-12 | |
| Heparin-Natriumsalz | Fischer Scientific | 9041-08-1 | |
| 35 mm Zellkultur/Petrischalen | Fischer Scientific | 12-565-90 | |
| Petrischalen aus Polystyrol (10 cm) mit Deckel | Fischer Scientific | 08-757-100D | |
| 15 mL konische Zentrifugenröhrchen (Polypropylen) | Fischer Scientific | 14-959-53A | |
| 50 mL konische Zentrifugenröhrchen ( Polypropylen) | Fischer Scientific | 14-432-22 | |
| 5 mL Polystyrol-Röhrchen mit rundem Boden | Fischer Scientific | 14-959-5 | |
| Fötales Rinderserum | Gemini Bio-Products | 100-106 | |
| Ethanol (Stamm Ethylalkohol denaturiert, wasserfrei) | Millipore | EX0285-1 | |
| Rinderserumalbumin | Rockland | BSA-50 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Kollagenase Typ II | Sigma-Aldrich | C6885 | |
| Kollagennase Typ XI | Sigma-Aldrich | C7657 | |
| Hyaluronidase Typ I | Sigma-Aldrich | H3506 | |
| DNAse | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Kollagenase Typ I | Sigma-Aldrich | C0130 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | 1310-73-2 | |
| CaCl2 | Sigma Aldrich | 449709-10G | |
| 500 mL Becherglas | Sigma Aldrich | 02-540M | |
| 4 cm Hämostatische Klemme | Stoelting | 52120-40 | |
| Zahnzange | Stoelting | 52104-33P | |
| 50 μ m Einwegfilter | Systemex | 04-0042-2317 | |
| Kollagenase Typ IV | ThermoFischer Scientific | 17104019 | |
| Ammoniumchlorid Kalium (ACK) | ThermoFischer Scient | ||
| Rasierer (0,22 mm (0,009"))VWR | International | 55411-050 | |
| Texas Rot Lebend/Tot-Fleck | (in Abbildung 1A) |
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