손상된 척수에서 미세아교세포(MG)와 말초 침투 대식세포(Mø)를 식별하는 것은 어렵습니다. 이 프로토콜에서는 유세포 분석법(FCM)을 사용하여 각각 M1-like MG, M2-like MG, M1-like Mø 및 M2-like Mø를 식별했습니다. 이 기술은 MG와 Mø의 역할을 이해하기 위해 다른 중추 신경계 질환에도 적용될 수 있습니다.
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방법 논문
손상된 척수에서 미세아교세포(MG)와 말초 침투 대식세포(Mø)를 식별하는 것은 어렵습니다. 이 프로토콜에서는 유세포 분석법(FCM)을 사용하여 각각 M1-like MG, M2-like MG, M1-like Mø 및 M2-like Mø를 식별했습니다. 이 기술은 MG와 Mø의 역할을 이해하기 위해 다른 중추 신경계 질환에도 적용될 수 있습니다.
건강한 척수에서는 말초 침투 대식세포가 거의 검출되지 않으며, 미세아교세포(MG)는 식세포작용(phagocytosis), 세포 파편을 제거하고, 신경 영양 인자(neurotrophic factor)를 생성하여 척수 미세환경의 안정성을 유지하는 데 참여합니다. 척수 손상(SCI) 후 MG가 활성화되고 말초 면역 세포가 손상된 척수에 침투합니다. 이러한 면역 세포 중 활성화된 MG와 말초 침윤 대식세포(Mø)는 SCI의 병리학적 과정에서 중요한 역할을 합니다. 이 세포는 전염증성(M1-like) 및 항염증성(M2-like) 표현형으로 구별할 수 있습니다. 그러나 이들을 구별하는 것은 형태학의 유사성과 많은 세포 마커로 인해 어렵습니다. 생물의학 분야에서 널리 사용되는 기술인 유세포분석법(FCM)은 단일 실험에서 세포 크기, 입자 크기, 세포 표면 및 세포 내 마커와 같은 여러 세포 매개변수를 동시에 검출할 수 있습니다. 수년간의 연구를 통해 척수에서 MG와 Mø를 식별하기 위해 FCM을 시도했으며 궁극적으로 안정적인 검출 방법을 개발하기 위해 지속적으로 최적화되었습니다. 이 방법을 사용하면 CD45, CD11b, CD68, CCR7 및 기타 마커의 발현 프로파일을 검출하여 SCI 후 M1/M2 유사 MG 및 M1/M2 유사 Mø를 식별할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 CD11b+CD45−/lowCD68+CCR7+, CD11b+CD45-/lowCD68+CCR7-, CD11b+CD45highCD68+CCR7+ 및 CD11b+CD45highCD68+CCR7- cell은 각각 M1-like MG, M2-like MG, M1-like Mø 및 M2-like Mø로 식별될 수 있습니다.
척수 손상(SCI)은 다양한 이유로 인한 척수 손상의 결과입니다. SCI는 장애율이 높고, 현재 효과적인 치료법이 없어 세계에서 가장 심각한 공중 보건 문제 중 하나가 되고 있다 1,2. SCI의 병태생리학적 과정은 복잡하며 두 단계로 나뉩니다. 처음에는 부상으로 인한 기계적 외상이 즉시 급성 세포 기능 장애와 세포 사멸을 유발합니다. 그런 다음 2차 손상은 며칠, 몇 주 또는 몇 달에 걸쳐 세포 기능 장애와 세포 사멸로 이어집니다. 2차 손상 메커니즘 내에서 염증은 2차 손상의 심각성을 결정하는 핵심 요인으로 입증되었으며, 궁극적으로 세포 사멸과 세포 기능을 좌우합니다3. 염증 반응의 특징은 손상된 척수 내에 염증 세포가 침투하고 활성화되어 염증 세포와 염증 인자를 증가시키고, 염증성 미세환경을 생성하고, 결국 척수 기능 장애를 유발한다는 것이다4.
중추신경계(CNS)의 미세아교세포와 말초 침윤 대식세포는 척수 손상(SCI) 후 염증 반응에 중요한 역할을 합니다5,6. 중추신경계의 상주 대식세포인 미세아교세포는 중추신경계 세포의 5%-10%를 구성하며 SCI 회수에 필수적입니다 7,8. 미세아교세포(Microglia)는 SCI 후 세포 파편을 삼키고 제거하여 치유 흉터의 형성을 매개할 수 있습니다 9,10. 그러나 미세아교세포의 과도한 활성화는 지속적인 염증 반응을 유발하고 신경교세포 반흔의 형성을 촉진하여 축삭 재생을 방해할 수 있습니다11. SCI 후, 활성화 된 마이크로 아교 세포는 주로 M1 유사 및 M2 유사12,13의 두 가지 표현형을 나타냅니다. M1 유사 표현형은 전염증성(pro-inflammatory)으로, 세포 사멸(cell apoptosis) 및 2차 손상에 기여하는 염증 인자의 합성을 촉진합니다. M1 유사 미세아교세포는 또한 신경독성 효과를 일으켜 부상 및 신경세포 자멸사를 악화시킵니다14,15. 대조적으로, M2 유사 표현형은 항염증 특성을 가지며 혈관 신생, 재수초화, 축삭 성장 및 조직 복구를 촉진합니다16,17. M2 유사 미세아교세포는 염증 및 복구 과정을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.
말초 대식세포는 손상된 혈액-척수 장벽과 혈관 구조를 통해 SCI 후 병변 부위로 침투하며(17,18), 염증 반응, 식세포작용(phagocytosis), 흉터 형성 및 신경 조직 재생을 더욱 조절합니다 19,20. 말초 침투 대식세포는 SCI 후 염증 반응을 감소시키고, phagocytose tissuedebris 21를 촉진하고, 신경 재생 및 기질 리모델링을 촉진할 수 있습니다. 그러나 말초 침투 대식세포에 의해 매개되는 지속적인 염증 반응은 장기적인 회복에 해로운 2차 손상으로 이어질 수 있습니다22,23. M1과 같은 말초 침투 대식세포는 괴사 세포를 제거할 수 있는 강력한 식세포 및 항원 제시 능력을 가지고 있습니다24. 그러나 전염증성 사이토카인(pro-inflammatory cytokine), 반응산소종(reactive oxygen species, ROS), 반응성 질소종(reactive nitrogen species, RNS)의 과도한 분비는 뉴런과 신경교세포를 손상시켜 더 심각한 신경세포사멸(neuronal apoptosis)을 유발할 수 있다25. 반대로, M2와 같은 말초 침투 대식세포는 신경 세포사멸을 억제하고 SCI 후 염증 반응을 완화하여 신경 조직의 복구를 촉진할 수 있습니다26.
SCI 후 활성화된 미세아교세포와 말초 침투 대식세포는 형태학적 및 분자 발현 유사성을 나타내므로 구별하기 어렵습니다. 널리 채택되는 기술인 유세포분석법(FCM)은 세포 표면 및 세포 내 분자의 발현을 분석하고, 다양한 세포 하위 집단을 식별하고, 개별 세포의 여러 매개변수를 동시에 평가하는 데 사용됩니다. 활성화된 미세아교세포를 말초 침투 대식세포와 구별하여 SCI에서 대식세포의 역할을 조사하기 위해 안정적인 FCM 분석이 추구되었습니다. 이 기사에서는 개발된 안정적인 검출 방법에 대해 설명합니다.
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본 연구는 방부의과대학교 동물관리윤리위원회(No. 2020-050)의 승인을 받았다. 동물 보호는 중국 과학기술부에서 제공한 규정을 준수했습니다. 총 18 8 주 된 암컷 C57 / BL6 마우스를 상업적으로 획득하여 사용했다. 시약과 사용된 장비에 대한 자세한 내용은 재료 표에 나열되어 있습니다.
1. 실험 및 동물 준비
2. SCI 마우스 모델 준비
3. C57/BL6 마우스에서 척수 조직 분리
4. 폴리비닐피롤리돈으로 코팅된 콜로이드 실리카를 사용한 밀도 구배 원심분리
5. FCM 염색
6. FCM 감지
참고: 절차에 대한 자세한 내용은 이전 보고서27,28을 참조하십시오.
7. FCM 데이터 분석
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척수 조직의 면역 세포는 폴리비닐피롤리돈 밀도 구배 원심분리로 코팅된 콜로이드 실리카를 사용하여 분리됩니다. 원심분리 과정에서 세포는 부력 밀도에 따라 서로 다른 층으로 분포되어 세포 분리가 이루어집니다(그림 1). 위에서 아래로 분포는 다음과 같습니다 : 세포 파편, 단핵 세포가 풍부한 층, 림프구가 풍부한 층, 그리고 하단에는 적혈구 및 과립 구층이 있습니다.
M1 유사 및 M2 유사 세포의 FCM 분석은 CD68, CD45, CD11b 및 CCR7로 구성된 세포 마커 발현 프로파일을 활용합니다29,30. CD11b+ CD68+ CCR7+를 발현하는 세포는 M1 유사 세포로 정의되고, CD11b+ CD68+ CCR7
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SCI 동물모델의 성공적인 생성은 필수적입니다. SCI 모델은 T9 분절의 척수를 0.5N의 힘에 노출시켜 확립되었습니다. 동물 모델의 성공은 쥐의 꼬리가 말리고, 양쪽 뒷다리가 경련을 겪고, 뒷다리가 마비되어 쥐가 SCI 후에 걸을 수 없게 됨으로써 입증되었습니다(2.3단계 참조). 수술 후 관리는 마우스의 생존에 매우 중요합니다. 쥐가 독립적으로 소변을 볼 수 있을 때까지 비뇨기 관리가 제공됩니다. 또한 감염으로 인한 소변의 혈액을 예방해야 합니다. 수술 후 쥐의 뒷다리가 붓거나 감염되는 것을 예방해야 하며, 치명적인 결과를 피하기 위해 쥐가 뒷다리를 갉아먹는 것을 막기 위한 조치를 취해야 합니다(2.5단계 참조).
분쇄 후 척수 조직의 원심분리 후 얻은 세포 펠릿을 트립신으로 분해하여 세포 부착을 방지하고 단일 세포 현탁액을 달성합니다(4.1단계 참조). 밀도 구배는 폴리비닐피롤리돈 용액으로 코팅된 70% 콜로이드...
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이해 상충은 선언되지 않았습니다.
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (No. 82072416)의 지원을 받았습니다. Bengbu Medical College (BYYFY2022TD001)의 First Affiliated Hospital의 고급 과학 기술 혁신 팀 기금.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 1× PBS | 솔라바이오 | P1020 | |
| 10× PBS | 솔라바이오 | P1022 | |
| 18 8주 된 암컷 C57/BL6 마우스 | Cavens Laboratory Animal Ltd, 창저우, 중국 | ||
| APC-eFluor 780 표지 쥐 항마우스 CCR7(IgG2b 카파) | 인비트로젠 | 47-1971-82 | 0.25&무; g/테스트 |
| APC-eFluor 780 표지 쥐 IgG2b kappa 이소형 제어 | 인비트로젠 | 47-4321-82 | 0.25&무; g/테스트 |
| APC 표지 쥐 항마우스 CD45(IgG2b kappa) | 인비트로젠 | 17-0451-82 | 0.125&뮤; g/테스트 |
| APC 표지 쥐 IgG2b kappa 이소형 제어 | 인비트로젠 | 17-4031-82 | 0.125&뮤; g/테스트 |
| DMEM | 깁코 | 11965092 | |
| 태아 소 혈청 | 론세라 | S711-001 | |
| FITC 표지 쥐 항마우스 CD68(IgG2b kappa) | 인비트로젠 | MA5-16676 | 0.25&무; g/테스트 |
| FITC 표지 쥐 IgG2b kappa 이소형 제어 | 인비트로젠 | 11-4031-82 | 0.25&무; g/테스트 |
| 파라포름알데히드 | 바이오샤프 | 23319084 | |
| PE 표지 쥐 항마우스 CD11b(IgG2b 카파) | 인비트로젠 | 12-0112-81 | 0.25&무; g/테스트 |
| PE 표지 쥐 IgG2b kappa 이소형 제어 | 인비트로젠 | 12-4031-82 | 0.25&무; g/테스트 |
| 퍼콜 | 솔라바이오 | P8370 | |
| 트립신 용액 | 바이오샤프 | BL526A |
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