損傷した脊髄のミクログリア(MG)と末梢浸潤マクロファージ(Mø)の同定は困難です。このプロトコールでは、フローサイトメトリー(FCM)を使用して、それぞれM1様MG、M2様MG、M1様Mø、およびM2様Møを同定しました。この技術は、MGとMøの役割を理解するために、他の中枢神経系疾患にも適用できます。
このコンテンツを表示するには、JoVEへの購読が必要です。 または、無料トライアルをお申し込みください。
損傷した脊髄のミクログリア(MG)と末梢浸潤マクロファージ(Mø)の同定は困難です。このプロトコールでは、フローサイトメトリー(FCM)を使用して、それぞれM1様MG、M2様MG、M1様Mø、およびM2様Møを同定しました。この技術は、MGとMøの役割を理解するために、他の中枢神経系疾患にも適用できます。
健康な脊髄では、末梢浸潤マクロファージはほとんど検出されず、ミクログリア(MG)は、食作用による脊髄微小環境の安定性の維持、細胞残骸の除去、神経栄養因子の産生に関与しています。脊髄損傷(SCI)後、MGが活性化され、損傷した脊髄に末梢免疫細胞が浸潤します。これらの免疫細胞の中で、活性化されたMGと末梢浸潤マクロファージ(Mø)は、SCIの病理学的プロセスにおいて重要な役割を果たしています。これらの細胞は、炎症誘発性(M1様)と抗炎症性(M2様)の表現型に区別できます。しかし、形態や多くの細胞マーカーが類似しているため、それらを区別することは困難です。バイオメディカル分野で広く使用されている技術であるフローサイトメトリー(FCM)は、細胞サイズ、粒子サイズ、細胞表面、細胞内マーカーなどの複数の細胞パラメータを1回の実験で同時に検出することができます。長年の研究を通じて、FCMは脊髄のMGとMøを同定する試みを行い、最終的に安定した検出方法を開発するために継続的に最適化されました。この手法では、CD45、CD11b、CD68、CCR7などのマーカーの発現プロファイルを検出することで、SCI後のM1/M2様MGおよびM1/M2様Møの同定が可能になります。このプロトコルでは、CD11b+CD45−/低CD68+CCR7+、CD11b+CD45−/低CD68+CCR7−、CD11b+CD45高CD68+CCR7+、およびCD11b+CD45高CD68+CCR7− 細胞は、それぞれM1様MG、M2様MG、M1様Mø、およびM2様Møとして識別することができる。
脊髄損傷(SCI)は、さまざまな理由によって引き起こされた脊髄損傷の結果です。SCIは障害の発生率が高く、現在、有効な治療選択肢がないため、世界で最も深刻な公衆衛生問題の1つとなっています1,2。SCIの病態生理学的プロセスは複雑で、2つの段階に分けられます。最初は、損傷による機械的外傷がすぐに急性細胞機能障害と細胞死を引き起こします。その後、二次的な損傷により、数日、数週間、さらには数か月にわたって、細胞の機能不全と細胞死がさらに進みます。二次損傷のメカニズムの中で、炎症は二次損傷の重症度の主要な決定要因であることが証明されており、最終的には細胞死と細胞機能を決定します3。炎症反応の特徴は、損傷した脊髄内の炎症細胞が浸潤して活性化することで、炎症細胞や炎症因子が増加し、炎症性微小環境を作り出し、最終的には脊髄機能障害を引き起こすことです4。
中枢神経系(CNS)および末梢浸潤マクロファージのミクログリアは、脊髄損傷(SCI)5,6後の炎症反応において重要な役割を果たします。中枢神経系の常在マクロファージとして、ミクログリアはCNS細胞の5%-10%を占め、SCIの回復に不可欠である7,8。ミクログリアは、SCI後に細胞の破片を飲み込んで除去し、治癒瘢痕の形成を媒介することができる9,10。しかし、ミクログリアの過剰な活性化は持続的な炎症反応を引き起こし、グリア瘢痕の形成を促進し、軸索再生を妨げる可能性があります11。SCI後、活性化ミクログリアは主にM1様とM2様の2つの表現型を示します12,13。M1様表現型は炎症誘発性であり、細胞のアポトーシスおよび二次損傷に寄与する炎症因子の合成を促進する。M1様ミクログリアも神経毒性作用を持ち、損傷やニューロンのアポトーシスを悪化させます14,15。対照的に、M2様表現型は抗炎症特性を持ち、血管新生、再髄鞘形成、軸索成長、および組織修復を促進します16,17。M2様ミクログリアは、炎症と修復プロセスの調節に重要な役割を果たします。
末梢マクロファージは、損傷した血液脊髄関門および血管系17,18を介してSCI後の病変部位に浸潤し、炎症反応、食作用、瘢痕形成、および神経組織再生19,20をさらに調節する。末梢浸潤マクロファージは、SCI後の炎症反応、食作用組織破片21、神経再生、およびマトリックスリモデリングを促進することができる。しかし、末梢浸潤マクロファージによって媒介される持続的な炎症反応は、二次的な損傷につながる可能性があり、これは長期的な回復に有害である22,23。M1様末梢浸潤マクロファージは、強力な食作用および抗原提示能力を有し、壊死細胞を透明化することができる24。しかし、炎症誘発性サイトカイン、活性酸素種(ROS)、および活性窒素種(RNS)の過剰な分泌は、ニューロンやグリア細胞に損傷を与え、より深刻なニューロンアポトーシスを引き起こす可能性があります25。逆に、M2様末梢浸潤マクロファージは、ニューロンのアポトーシスを阻害し、SCI後の炎症反応を緩和し、それによって神経組織の修復を促進することができる26。
SCI後に活性化されたミクログリアと末梢浸潤するマクロファージは、形態学的および分子的発現の類似性を示し、それらを区別するのが困難です。フローサイトメトリー(FCM)は、広く採用されている技術であり、細胞表面および細胞内分子の発現を解析し、異なる細胞亜集団を同定し、同時に個々の細胞の複数のパラメータを評価するために採用されています。活性化されたミクログリアと末梢浸潤するマクロファージを区別するために、安定したFCMアッセイが追求されており、SCIにおけるそれらの役割の研究が容易になっています。本稿では、これまでに開発された安定した検出方法について解説します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
この研究は、蚌埠医科大学の動物ケア倫理委員会(No.2020-050)によって承認されました。動物の世話は、中国科学技術省によって規定された規制に準拠していました。合計18匹の8週齢の雌C57/BL6マウスを商業的に入手し、使用しました。試薬や使用した機器の詳細は、 資料表に記載されています。
1. 実験および動物の準備
2. SCIマウスモデルの準備
3. C57/BL6マウスからの脊髄組織の単離
4. ポリビニルピロリドンをコーティングしたコロイダルシリカを用いた密度勾配遠心分離
5. FCM染色
6. FCM検出
注: 手順の詳細については、前のレポート27,28 を参照してください。
7. FCMデータ解析
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
脊髄組織からの免疫細胞は、ポリビニルピロリドン密度勾配遠心分離でコーティングされたコロイド状シリカを使用して分離されます。遠心分離プロセスでは、細胞は浮力密度に応じて異なる層に分布し、細胞分離が達成されます(図1)。上から順に、細胞破片、単核細胞に富む層、リンパ球に富む層、そして下部に赤血球と顆粒球の層が分布しています。
M1様細胞およびM2様細胞のFCM解析は、CD68、CD45、CD11b、およびCCR7からなる細胞マーカー発現プロファイルを利用します29,30。CD11b+ CD68+ CCR7+を発現する細胞はM1様細胞と定義され、CD11b+ CD68+ CCR7-細胞はM2様細胞と定義されます。また、CD11b+CD45−...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
SCI動物モデルの作成を成功させることが不可欠です。SCIモデルは、T9セグメントの脊髄を0.5Nの力にさらすことによって確立されました。動物モデルの成功は、マウスの尾が丸くなり、両方の後肢がけいれんを起こし、後肢が麻痺してマウスがSCI後に歩くことが不可能になることによって実証されました(ステップ2.3を参照)。術後のケアは、マウスの生存にとって重要です。マウスが独立して排尿できるようになるまで、排尿ケアが行われます。感染による尿中の血液を防ぐことも必要です。マウスの後肢の腫れや感染は手術後に予防する必要があり、致命的な結果を避けるためにマウスが後肢をかじるのを防ぐための対策を講じる必要があります(ステップ2.5を参照)。
粉砕後の脊髄組織を遠心分離した後に得られた細胞ペレットをトリプシンで消化して細胞接着を防ぎ、単一細胞懸濁液を実現します(ステップ4.1を参照)。密度勾配は、ポリビニルピロリドン溶液でコーティングされた70%のコロイダルシリカとポリビニルピロリドン溶液でコーティングされた30%のコロイダルシリカ...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
利益相反は宣言されていません。
この研究は、中国国家自然科学基金会(No.82072416)の支援を受けました。ベンブ医科大学(BYYFY2022TD001)の第一提携病院の高レベルの科学技術イノベーションチーム基金。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1×PBSの | ソーラービオ | P1020 | |
| 10&回;PBSの | ソーラービオ | P1022 | |
| 18 匹の 8 週間齢の雌 C57/BL6 マウス | Cavens Laboratory Animal Ltd、Chang Zhou、中国 | ||
| APC-eFluor 780標識ラット抗マウスCCR7(IgG2bカッパ) | インビトロゲン | 47-1971-82 | 0.25&ミュー;g/テスト |
| APC-eFluor 780 標識ラット IgG2b kappa アイソタイプコントロール | インビトロゲン | 47-4321-82 | 0.25&ミュー;g/テスト |
| APC標識ラット抗マウスCD45(IgG2bカッパ) | インビトロゲン | 17-0451-82 | 0.125&ミュー;g/テスト |
| APC標識ラットIgG2b kappa アイソタイプコントロール | インビトロゲン | 17-4031-82 | 0.125&ミュー;g/テスト |
| DMEMの | ギブコ | 11965092 | |
| ウシ胎児血清 | ロンセラ | S711-001 | |
| FITC 標識ラット抗マウス CD68 (IgG2b κ) | インビトロゲン | MA5-16676 | 0.25&ミュー;g/テスト |
| FITC 標識ラット IgG2b kappa アイソタイプコントロール | インビトロゲン | 11-4031-82 | 0.25&ミュー;g/テスト |
| パラホルムアルデヒド | バイオシャープ | 23319084 | |
| PE標識ラット抗マウスCD11b(IgG2bカッパ) | インビトロゲン | 12-0112-81 | 0.25&ミュー;g/テスト |
| PE標識ラットIgG2bカッパ アイソタイプコントロール | インビトロゲン | 12-4031-82 | 0.25&ミュー;g/テスト |
| パーコール | ソーラービオ | P8370 | |
| トリプシン溶液 | バイオシャープ | BL526A型 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。