Mikroglia machen 5-20% der gesamten Nervenzellen aus und sind die einzigen Gliazellen, die von erythromyeloiden Vorläuferzellen im Dottersack abstammen und um den embryonalen Tag herum beginnen, das sich entwickelnde Gehirn zu besiedeln E9.5 1,2. Sie sind langlebige Zellen mit der Fähigkeit, sich langsam und unabhängig von Zellen aus dem Knochenmark zu erneuern3. Als einige der hochdynamischsten Zellen sind sie in der Lage, als Reaktion auf Kontext- und Umweltreize verschiedene Phänotypen anzunehmen 2,4. Unter den Signalen, die in der Lage sind, ihre Aktivität zu modulieren, sind die Schädigung des Zentralnervensystems (ZNS), die neuronale Aktivität sowie die Nährstoffe am stärksten. Eine zunehmende Zahl von Forschungsarbeiten hat die zentrale Rolle von Mikroglia bei Verletzungen, neurodegenerativen Erkrankungen und Fettleibigkeit gezeigt 2,5,6. Nichtsdestotrotz bedarf die genaue Rolle der Mikroglia sowohl in physiologischen Prozessen als auch in der Pathophysiologie weiterer Untersuchungen. Daher ist ihre transkriptionelle, metabolische und funktionelle Charakterisierung unter verschiedenen Bedingungen von großer Bedeutung und erfordert ihre Isolierung, da in situ Studien für die DNA-, RNA- und Proteinlokalisierung und qualitative Vergleiche sowie die morphologische Charakterisierung von Mikroglia geeignet sind.
Für die Isolierung von Mikroglia werden verschiedene Techniken beschrieben, darunter die Percoll-Gradientenmethode7, die Durchflusszytometrie-Zellsortierung (FACS)8 und die magnetisch aktivierte Zellsortierung (MACS). Die Auswahl der geeigneten Methode hängt von den Zielen der Studie und dem für nachgelagerte Anwendungen erforderlichen Reinheitsgrad ab. Die Isolierung reiner Mikroglia aus dem erwachsenen Mausgehirn, insbesondere aus kleinen Hirnstrukturen wie dem Hypothalamus, ist aufgrund der begrenzten Anzahl von Mikrogliazellen eine Herausforderung. Die automatisierte sanfte Dissoziation des Hypothalamus mit Hilfe der Miltenyi-Technologie ermöglicht die Aufreinigung einer relativ hohen Mikroglia-Ausbeute in kurzer Zeit mit der Möglichkeit, bis zu acht Proben gleichzeitig mit einem schonenden MACS Octo Dissoziator zu verarbeiten.
Auf die Gewebehomogenisierung folgt die Aufreinigung der Mikroglia mit der säulenbasierten MACS-Technologie und den supermagnetischen CD11b+-Kügelchen in Nanogröße. Daher werden alle Proben auf genau die gleiche Weise verarbeitet, wodurch intakte CD11b+-Zellen erhalten werden. Bemerkenswert ist, dass CD11b nicht ausschließlich in Mikroglia vorkommt, sondern auch auf anderen Zellen der myeloischen Linie, einschließlich Makrophagen und Monozyten, exprimiertwird 9. Um dies zu begrenzen, gewährleistet die Perfusion des Gehirns mit eiskalter Kochsalzlösung vor der Hypothalamusextraktion (siehe Protokollschritt 2.6) die Eliminierung der meisten myeloischen Zellen, so dass nur ein potenziell kleiner Teil der residenten Makrophagen oder derjenigen, die an Blutgefäßen haften, übrig bleibt. Die residenten Makrophagen und Monozyten eines gesunden Steady-State-ZNS machen einen geringen Prozentsatz der gesamten Immunzellen des Gehirns aus (~10% bzw. <2%)10,11. Wenn Gehirnzellen mit CD11b+-Kügelchen sortiert werden, können daher sowohl Mikroglia als auch Makrophagen isoliert werden, obwohl die überwiegende Mehrheit Mikroglia sind.
Die Endausbeute von Mikroglia und die Aufrechterhaltung ihrer Lebensfähigkeit ermöglichen es uns, sowohl ex vivo als auch in vitro Assays durchzuführen, mit dem Vorteil, dass bestimmte Hirnregionen von Interesse analysiert werden können. Die neuesten Erkenntnisse haben gezeigt, dass die Mikroglia-Population sehr heterogen ist und die regionsspezifische Genexpression sowie morphologische Merkmale und Funktionen repräsentiert 2,12,13. Daher zielt das aktuelle Protokoll darauf ab, adulte Mikroglia regionenspezifisch zu isolieren und zu analysieren. In der Tat können wir die genetischen, transkriptionellen und translationalen Profile adulter hypothalamischer Mikroglia mit Methoden wie RT-qPCR und RNA-Sequenzierung sowie mit in vitro-Funktionsanalysen charakterisieren.