Dit protocol kan een onderzoeker te isoleren en karakteriseren weefsel-ingezeten macrofagen in diverse hallmark ontstoken weefsels dieet-geïnduceerde modellen van metabolische wanorde is onttrokken.
Methodenartikel
Dit protocol kan een onderzoeker te isoleren en karakteriseren weefsel-ingezeten macrofagen in diverse hallmark ontstoken weefsels dieet-geïnduceerde modellen van metabolische wanorde is onttrokken.
Obesitas bevordert een chronische inflammatoire staat die is grotendeels gemedieerd door weefsel-ingezeten macrofagen evenals monocyt-afgeleide macrofagen. Dieet-geïnduceerde obesitas (DIO) is een waardevol model bij het bestuderen van de rol van macrofaag heterogeniteit; voldoende macrofaag isolatie zijn echter moeilijk te verwerven van ontstoken weefsels. In dit protocol, duidelijk naar voren komt de isolatie stappen en de nodige richtlijnen voor troubleshooting afgeleid van onze studies voor het verkrijgen van een geschikt bevolking van weefsel-ingezeten macrofagen van muizen na 18 weken van hoog-vet (HFD) of hoog-vet/hoog-cholesterol) HFHCD) dieet interventie. Dit protocol is gericht op drie hallmark weefsels in zwaarlijvigheid en atherosclerose, met inbegrip van de lever en wit vetweefsel (WAT) de aorta bestudeerd. We benadrukken hoe dualistische gebruik van stroom cytometry kan bereiken een nieuwe dimensie van isolatie en karakterisatie van weefsel-ingezeten macrofagen. Een fundamentele deel van dit protocol adressen de fijne kneepjes onderliggende weefsel-specifieke enzymatische spijsvertering en macrofaag isolatie en latere celoppervlak antilichaam kleuring voor flow cytometrische analyse. Dit protocol adressen bestaande complexiteit onderliggende TL-activated cell sorting (FACS) en presenteert deze complexe situatie teneinde de karakterisering van de breed scala van voldoende gesorteerde cel populaties verduidelijkingen. Verrijking van de alternatieve methoden zijn opgenomen voor het sorteren van de cellen, zoals de dichte lever, waardoor flexibiliteit en time management bij het werken met FACS. Kortom, dit protocol helpt de onderzoeker te evalueren macrofaag heterogeniteit uit een veelheid van ontstoken weefsels in een bepaalde studie en biedt inzichtelijke tips voor probleemoplossing die zijn geslaagd voor gunstige cellulaire isolatie en karakterisatie van immuuncellen in DIO-gemedieerde ontsteking.
Muismodellen zijn uitvoerig gebruikt om de dynamiek van ziekten bij de mens te bestuderen. Goede isolatie van resident weefselcellen van muizen in een zieke toestand kan een platform bieden voor het begrip van de moleculaire en cellulaire bijdragen aan de pathogenese van een ziekte1. Een stoornis die is van cruciaal belang is obesitas. De incidentie van obesitas blijft stijgen wereldwijd parallel met insulineresistentie en type 2 diabetes mellitus, hart-en vaatziekten en vette lever ziekte2,3. Overmatige consumptie van nutriënten is verder vertekend door verminderde fysieke activiteit triggering veranderde signalen afkomstig van vetweefsel, die de cellulaire omgeving van andere perifere weefsels zoals de aorta en de lever4 veranderen kan. Dergelijke verstoring van metabole homeostase resulteert in een chronische lage rang systemische ontsteking5.
Klassieke activering van macrofagen ingezetene aan de aorta en lever evenals hun aanwerving aan witte adipeus weefsel (WAT) heeft aangetoond dat niet alleen initiëren disregulatie van metabole signalen maar ook ondersteunen ontsteking6,7. De fenotypische en functionele heterogeniteit van macrofagen is sterk geassocieerd met de pathogenese van obesitas gerelateerde co-morbiditeit7. De dynamische plasticiteit in macrofaag polarisatie voorziet in deze cellen te exposeren een aantal geactiveerde fenotypen die de progressie coördineren en resolutie van ontsteking8. Terwijl klassiek geactiveerd (M1) macrofagen zijn betrokken bij de verspreiding van de ontsteking, zijn als alternatief geactiveerd (M2) macrofagen geassocieerd met resolutie en weefsel reparatie9,10.
Als het lichaam metabole stress ondergaat, witte vetweefsel abnormaal worden bij elkaar opgeteld. De uitgebreide adipeus weefsel aantrekt en behoudt ontstekingscellen die normale adipocyte functie ter bevordering van insulineresistentie, hyperglycemie en uiteindelijk diabetes mellitus type 2, insulineresistentie of hyperglykemie11, ingrijpend te veranderen 12. Parallel, witte vetweefsel vernieuwt in reactie op inflammatoire signalen vrijgegeven door geïnfiltreerd klassiek geactiveerd (M1) adipeus weefsel macrofagen (geldautomaten)13,14. Deze multi-cellulaire orgel oefent een cascade van signalen die de normale functie van andere lichaamsorganen zoals de aorta en de lever4ontspoort.
De lever is een metabole powerhouse dat zich aanpast in reactie op prikkels afkomstig van de nabijgelegen dysregulated WAT15. Hepatische macrofagen of Kupffer cellen, in reactie op metabolische veranderingen, afscheiden van inflammatoire cytokines die transformeren van beide parenchymal en niet-parenchymal cel fenotype en bevordering van de weefsel remodeling. Hepatische lipide accumulatie, ontsteking, overmatige extracellulaire matrix deposito's, necrose en uiteindelijke functie verlies volgt de inflammatoire beledigingen bij te dragen tot het brede spectrum van leverschade gekoppeld aan non-alcoholische vette leverziekte 16,17,18.
Parallel aan gecompromitteerde WAT en leverfunctie accumuleren grote arteriën lipiden binnen de arteriële muur als het lichaam chronische metabole stress19 ondergaat. Arteriële lipide accumulatie activeert de secretie van chemokines door geactiveerde endotheliale cellen en latere indienstneming van monocyten20. Zodra aangeworven, monocyten vermenigvuldigen, onderscheiden, inslikken lipoproteïnen en schuim cellen. Atherogenese is gestart en wordt ondersteund door de pro-inflammatoire activiteit van aangeworven en weefsel resident lipide-beladen macrofagen. Bezwijken aan de extracellulaire en intracellulaire stress signalen doorgegeven in dit atherogene communicatie, deelnemen deze macrofagen vervolgens aan een apoptotic cascade signalering. Als deze schuim cellen sterven, dragen zij hun lipide gevuld inhoud aan de necrotische kern van de laesie, wat vervolgens tot plaque breuk, hartinfarct en beroerte leidt.
De heterogeniteit van de macrofaag fenotypen regisseert collectief, gedeeltelijk de obesitas geïnduceerd door ontstekingsreactie waargenomen in dysregulated weefsels zoals WAT, lever en aorta8,21. Karakterisering van aangeworven en weefsel resident macrofagen kunnen inzicht geven in mogelijke moleculaire doelwitten die macrofaag fenotype1 manipuleren. Effectief karakteriseren macrofagen van obesitas-geïnduceerde ontstoken weefsels, kan een eencellige schorsing verkregen worden door enzymatische spijsvertering. Dergelijke dissociatie protocollen moet effectief in voldoende vernederende bindweefsel terwijl het minimaliseren van immuun celdood en bieden optimale cel opbrengst. Het enzym mengsel is afhankelijk van het soort weefsel en de structurele make-up. Veerkrachtig weefsel zoals de aorta vereist sterkere enzymatische activiteit, in vergelijking met de lever en WAT, om weefsel dissociatie. Uit de eencellige suspensie, kunnen het weefsel resident macrofagen ondubbelzinnig worden gekenmerkt of geïsoleerd voor verder stroomafwaarts analyses uitgevoerd, zoals transcriptionele profilering.
Hier wordt een weefsel-specifieke protocol beschreven dat collagenase-afhankelijke weefsel spijsvertering en polychromatische stroom cytometry gebruikt om effectief te isoleren en karakteriseren van weefsel-ingezeten macrofagen verkregen uit traditionele dieet geïnduceerde obesitas, atherosclerose, eenvoudige steatosis en steatohepatitis Muismodellen. Gelijktijdige kleuring van oppervlakte markeringen in een cel met antilichamen tegen leukocyten-(CD45 en/of CD11b) en macrofaag - specifieke antigenen (F4/80) wordt vaak gebruikt om te identificeren macrofaag populaties22. Fluorescentie-activated cell sorting (FACS) is een krachtige strategie gebruikt voor het sorteren van deze geïdentificeerde risicopopulaties hoge zuiverheid. De gesorteerde bevolking kan vervolgens worden geëvalueerd voor fenotype specifiek gen profielen met behulp van downstream moleculaire analyse (zoals kwantitatieve real-time polymerasekettingreactie)23. Hoewel de standaard stroom cytometry en stroom cytometry gebaseerde cel Sorteren krachtige hulpmiddelen macrofagen binnen een sterk heterogene celsuspensie onderscheid aan te brengen zijn, moeten de voormalige protocollen worden geoptimaliseerd zodat succesvolle uitvoer. In deze studie worden protocollen dat effectief isoleren en karakteriseren van levensvatbare weefsel specifieke macrofagen beschreven; wat nog belangrijker is, biedt deze studie cruciaal inzicht in technische kwesties die vaak ontstaan, evenals strategieën van de proactieve en oplossen van problemen te voorkomen en/of lossen ze.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle experimentele protocollen (secties 1, 1.2 en 1.3) werden goedgekeurd door de institutionele Animal Care en gebruik Comité (IACUC) aan de Pennsylvania State University.
| Weefsel | Dissociatie Buffers voorbereiding | Eindvolume | Opslag |
| Witte vetweefsel (WAT) | Dissociatie Buffer: 2,5% HEPES, 10 mg/mL bovien serumalbumine (BSA), 3 mg/mL (0,3%) Collagenase Type II in de Dulbecco bewerkt Eagle Medium (DMEM) met 4,5 g/L glucose zonder L-glutamine en natrium pyruvaat | 500 mL | minus 80° C (10 mL aliquots) |
| Lever | 25 x perfusie Buffer concentraat (PBC): 3.55 M NaCl, 168 mM KCl, 240 mM HEPES 150 mM NaOH in overgedestilleerd gedeïoniseerd H2O | 500 mL | minus 20° C (40 mL aliquots) |
| Behoud Buffer (PRB): 1% BSA in 1 x perfusie Buffer | 1 L | 4 ° C | |
| Dissociatie Buffer: 1 x perfusie Buffer aangevuld met 4.76 mM CaCl2 en 72 U/mL Collagenase Type IV | 50 mL (per muis) | Bereiden onmiddellijk vóór gebruik | |
| Aorta | Dissociatie Buffer: 125 U/mL Collagenase Type XI, 60 U/mL Hyaluronidase type I, 60 U/mL DNase ik, 450 U/mL Collagenase Type I, 20 mM HEPES in 1 x Phosphate Buffered Saline (PBS) | 500 mL | minus 80° C (10 mL aliquots) |
Tabel 1: Weefsel specifieke perfusie recepten van de buffer.
1. de weefsels isolatie en dissociatie
2. Stroom Cytometry en FACS kleuring
| Fluorophore | R-Phycoerythrin (PE) | PE/Cyanine (Cy) 7 | PE/Cyanine (Cy) 5 | Pacific Blue (PB) |
| Laser (nm) | Blauw (488 nm) / geel (561-570 nm) - groen (532 nm) | Blauw (488 nm) / geel (561-570 nm) - groen (532 nm) | Blauw (488 nm) / geel (561-570 nm) - groen (532 nm) | Violet (405 nm) |
| ExcitatieMAX (nm) | 496 | 496 | 496 | 401 |
| EmissieMAX (nm) | 578 | 785 | 667 | 455 |
| Fenotypische Marker | F4/80 | CD11c | CD11b | CD45 |
| EMR1, Ly71 | ΑX integrine, integrine αX keten, CR4, p150, ITGAX | ΑM integrine, Mac-1, Mo1, CR3, Ly-40, C3biR, ITGAM | T200, Ly-5, LCA | |
| Gerichte celtype | Weefsel Resident macrofagen | Klassiek geactiveerd (M1) macrofagen | Monocyten / macrofagen | Leukocyten (macrofagen / Granulocyten, monocyten en lymfocyten) |
| Subset van dendritische cellen | Dendritische cellen, NK-cellen geactiveerd T-cellen en een subset van intestinale geest lymfocyten (IEL) | Granulocyten, dendritische cellen, NK-cellen en deelverzamelingen van B- en T-cellen | ||
| Verdunningsfactor | 1:50 | 1:100 | 1:100 | 1:100 |
| Isotype-besturingselementen | PE Rat IgG2a | PE/Cy7 Armeense Hamster IgG | PE/Cy5 Rat IgG2b | Stille Oceaan blauw Rat IgG2c |
Tabel 2: Lijst van fluorophore die zijn gelabeld antilichamen specifiek voor discriminerende weefsel resident macrofagen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Bij het gebruik van apolipoproteïne E gebrekkige (ApoE KO) C57BL/6 (BL6) muizen gehandhaafd op een hoog vet hoog cholesterol dieet (HCHFD of HCD) 18 weken, 1 x 104 - 2 x 104 CD45+F4/80+ aorta macrofagen kunnen worden geïsoleerd wanneer twee steekproeven behoren gebundeld. Levers van HFHCD-gevoed ApoE KO muizen, ontleed geproduceerd groter is dan 5 x 105 gesorteerd op Kupffer cellen (die afhankelijk van beschikbare sorteren tijd). Wann...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dieet-geïnduceerde stofwisselingsziekte modellen die co morbiditeit zoals atherosclerose, eenvoudige steatosis, steatohepatitis nabootsen en diabetes type 2 worden uitgebreid gebruikt voor een beter begrip van de moleculaire mechanismen van progressie van de ziekte. Collagenase afhankelijke spijsvertering wordt vaak gebruikt om weefsels te bevrijden van de cellen van de extracellulaire matrix (ECM)16,27te distantiëren. Enzymen zoals collagenase verstoren collagee...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Auteurs hebben geen belangenconflict openbaar te maken.
We bedank de Stroom Cytometry Core faciliteit in de Pennsylvania State Universiteit Millennium wetenschap Complex.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 26 G x 5/8 in Needles | BD | 305115 | |
| 23 G x 0.75 in needle x 12 in. tubing Blood Collection Set | BD | 367297 | Gebaat voor canulering van subhepatisch IVC tijdens leverperfusie |
| 21 G 1 1/2 in. Needles | BD | 305156 | |
| 1 mL spuit met rubberen stoppen | BD | 309659 | |
| 10 mL Spuiten | BD | 309604 | |
| 1 mL Spuit | BD | 309659 | |
| F4/80 PE | Biolegend | 123110 | |
| CD11c PE/Cy7 | Biolegend | 117318 | |
| CD11b PE/Cy5 | eBioscience | 15-0112-81 | |
| Anti-muis CD16/32 Fc Block | Biolegend | 101320 | |
| CD45 Pacific Blue | Biolegend | 103126 | |
| PE Rat IgG2a | Biolegend | 400508 | |
| PE/Cy7 Armenian Hamster IgG | Biolegend | 400922 | |
| PE/Cy5 Rat IgG2b | Biolegend | 400610 | |
| Pacific Blue Rat IgG2c | Biolegend | 400717 | |
| Dulbecco’s Gemodificeerd Eagle Medium (DMEM) | Cellgro | 15-017-CV | |
| 1x Fosfaat Buffered Saline (PBS) | Cellgro | 21-031-CV | |
| 70 μm celzeef | Corning, Inc. | 352350 | |
| 1.7 mL microcentrifuge tube | Denville | C2170 | |
| Paraformaldehyde Aqueous Solution -16x | Electron Microscopy Sciences | CAS #30525-89-4 | |
| Micro Dissecting Scissors, 3.5 inch, Straight, 23 mm, Sharp | Stoelting | 52132-10P | Gebaat voor algemene dissectiedoeleinden |
| Micro Forceps, 4 inches, volledige curve, 0.8 mm | Stoelting | 52102-37P | Gebaat voor algemene dissectiedoeleinden |
| Spring dissection scissors – 3 mm Snijrand | Fine Science Tool | 15000-10 | Gebaat voor aorta dissectie Stappen 1.3.3.17 tot 1.3.3.28 |
| Gebogen 0.07 mm x 0.04 mm Tip Forceps | Fine Science Tool | 11297-10 | Gebaat voor aorta dissectie Stappen 1.3.3.17 tot 1.3.3.28 |
| Hemostatic Forceps (gebogen) | Fine Science Tool | 13021-12 | |
| Heparine natriumzout | Fischer Scientific | 9041-08-1 | |
| 35 mm Celkweek/Petri schotels | Fischer Scientific | 12-565-90 | |
| Polystyreen Petri schotels (10 cm) met deksel | Fischer Scientific | 08-757-100D | |
| 15 mL Kegelvormige Centrifugebuizen (Polypropyleen) | Fischer Scientific | 14-959-53A | |
| 50 mL Kegelvormige Centrifugebuizen (Polypropyleen) | Fischer Scientific | 14-432-22 | |
| 5 mL Ronde Bodem Polystyreen Buizen | Fischer Scientific | 14-959-5 | |
| Fetaal Rundserum | Gemini Bio-Products | 100-106 | |
| Ethanol (Stock Ethyl Alcohol Gedenatureerd, Anyhydrous) | Millipore | EX0285-1 | |
| Rundserum Albumine | Rockland | BSA-50 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Collagenase Type II | Sigma-Aldrich | C6885 | |
| Collagenase Type XI | Sigma-Aldrich | C7657 | |
| Hyaluronidase Type I | Sigma-Aldrich | H3506 | |
| DNAse | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Collagenase Type I | Sigma-Aldrich | C0130 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | 1310-73-2 | |
| CaCl2 | Sigma Aldrich | 449709-10G | |
| 500 mL beker | Sigma Aldrich | 02-540M | |
| 4 cm Hemostatic clamp | Stoelting | 52120-40 | |
| Getande pincet | Stoelting | 52104-33P | |
| 50 μm Wegwerpfilters | Systemex | 04-0042-2317 | |
| Collagenase Type IV | ThermoFischer Scientific | 17104019 | |
| Ammonium Chloride Kalium (ACK) | ThermoFischer Scientific | A1049201 | |
| Scheermessen (0.22 mm (0.009")) | VWR International | 55411-050 | |
| Texas Red Live/Dead kleurstof | Rode levensvatbaarheidskleurstof (in Figuur 1A) |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen