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Neutrophile, die vorherrschenden Leukozyten im menschlichen Blut1, sind wichtige Akteure des angeborenen Immunsystems. Sie gelangen in großer Zahl in Gewebe mit Entzündungen oder Infektionen2. Dort aktivieren Neutrophile verschiedene Effektorfunktionen, wie z.B. Phagozytose 3,4, Degranulation 5,6 und Bildung von extrazellulären Fallen (NETs) für Neutrophile7. Darüber hinaus sind Neutrophile auch an der adaptiven Immunantwort beteiligt8. Die klassische Sichtweise von Neutrophilen betrachtet sie als homogene Zellen, die im Knochenmark produziert werden und auf die sie vorbestimmt reagieren, 9,10. Neuere Studien zeigen jedoch, dass Neutrophile heterogene Zellen mit mehreren phänotypischen und funktionellen Zuständen sowohl im gesunden als auch im Krankheitszustand sind 11,12,13,14,15.
Unter den verschiedenen Neutrophilen-Subpopulationen haben die Neutrophilen niedriger Dichte (LDN) aufgrund ihrer intrinsischen Eigenschaften und weil ihre Zahl bei mehreren Krankheiten zunimmt, großes Interesse geweckt 16,17,18. LDN wurden 1986 im Blut von Patienten mit systemischem Lupus erythematodes (SLE) gefunden19. Sie wurden nach dem Verfahren zur Trennung von Leukozyten in einem Dichtegradienten20,21 nachgewiesen. Nach der Zentrifugation von Blut oder leukozytenreichem Plasma auf einem Dichtemedium (z. B. Ficoll-Paque) bilden Monozyten und Lymphozyten (bekannt als mononukleäre Zellen des peripheren Blutes [PBMC]) eine Bande im oberen Teil (niedriger Dichte) des Röhrchens. Neutrophile Sedimente sedimentieren am Boden der Röhre. Unter den PBMC wurden auch einige Neutrophile gefunden; dies sind LDN (Abbildung 1). Eine geringe Anzahl von LDN befindet sich im Blut gesunder Personen22. Die LDN-Zahlen steigen jedoch bei mehreren Immunsuppressions- und chronischen Entzündungszuständen signifikant an, darunter SLE23,24, Sepsis25, Psoriasis26, Asthma27, juvenile idiopathische Arthritis28, anti-neutrophile zytoplasmatische Antikörper (ANCA)-assoziierte Vaskulitis29, HIV-Infektion30, Malaria31 und Tuberkulose32. Obwohl die LDN-Zahlen bei allen genannten Pathologien zunehmen, wurden LDN hauptsächlich im Zusammenhang mit SLE17 untersucht. LDN aus dem Blut von SLE-Patienten scheint eine größere Kapazität zu haben, NETszu bilden 33, große Mengen an proinflammatorischen Mediatoren zu sezernieren34 und T-Zellenzu aktivieren 24. Bei anderen Erkrankungen, wie z. B. Krebs, besteht LDN jedoch aus reifen und unreifen Neutrophilen35 mit T-Zell-suppressiven Eigenschaften 36,37,38. In ähnlicher Weise wird bei COVID-19-Patienten berichtet, dass LDN auch die T-Zell-Proliferation unterdrückt39, aber im Gegensatz zu SLE scheint LDN weniger NETs zu produzieren39. Daher sind Herkunft, Zusammensetzung und funktionelle Eigenschaften von LDN nach wie vor umstritten.
Da LDN zusammen mit PBMC gefunden werden, ist ihre Untersuchung technisch kompliziert. Um die LDN-Eigenschaften bei verschiedenen Pathologien vollständig zu erforschen, ist es notwendig, sie zu reinigen. Ein gängiges Verfahren der LDN-Trennung ist die Fluoreszenzzellsortierung 22,40,41,42,43,44,45. Die Zellsortierung benötigt jedoch eine lange Zeit für die Zelltrennung. Dies kann zu Zellverlust oder geringer Wiederfindung führen, wenn die Sortierzeit nicht ausreicht. Darüber hinaus werden die Zellen übermäßig belastet, was zu unterschiedlichen Ergebnissen bei der Untersuchung der Funktion dieser Zellen führt. Lange Sortierzeiten erhöhen auch die Kosten für experimentelle Verfahren und erfordern spezialisiertes Personal.
Hier stellen wir eine schnelle und effiziente Methode vor, mit der in sehr kurzer Zeit große Mengen an reinen und lebensfähigen humanen LDN gewonnen werden können. Nach der Dichtegradientenzentrifugation werden LDN durch magnetische Zellsortierung (MACS; Abbildung 1). Der Hauptvorteil dieser Reinigungsmethode besteht darin, dass LDN mit hoher Reinheit (mehr als 90 %) und Lebensfähigkeit (mehr als 96 %) getrennt werden. Außerdem sind gereinigte LDN vollständig funktionsfähig, was durch ihre Fähigkeit zur Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und zur Freisetzung von NETs angezeigt wird. Dieses Protokoll kann leicht in jedem Labor implementiert werden, das sich für die Biologie von Neutrophilen interessiert, um LDN schnell aus dem Blut von Menschen mit mehreren Krankheiten zu trennen und diese Zellen weiter zu untersuchen.