Ten protokół przedstawia metodę separacji i izolacji minimalnie aktywowanych neutrofili w celu dokładnego określenia adhezji neutrofili w warunkach stresu ścinającego. Adhezja neutrofili jest krytycznym procesem w zapaleniu. Ponieważ udowodniono, że warianty genetyczne wielu cząstek w tym procesie predysponują do rozwoju chorób autoimmunologicznych1,2, wymagany jest system testowy zdolny do ilościowej oceny adhezji neutrofili u ludzi. Metoda opisana w tym protokole pozwala na dokładne i ilościowe określenie potencjału adhezji neutrofili w kontrolowanym środowisku in vitro w warunkach stresu ścinającego. Ta metoda pozwala więc na bezpośrednie porównanie ilościowej adhezji neutrofili między osobnikami o zgenotypowanych allelami, aby określić znaczenie zmienności genetycznej w cząsteczkach adhezji14.
Kilka kroków w tej metodzie wymaga starannego rozważenia, aby osiągnąć wysoce ilościowe i powtarzalne wyniki. W przygotowaniu HUVEC, kluczowe jest osiągnięcie 100% konfluencji komórek przed użyciem ich w komorze przepływowej. W przypadku powierzchni pokrytych oczyszczonym ligandem, obszar powierzchni pokrywającej substrat nigdy nie powinien wyschnąć, aby uniknąć denaturacji ligandu. Ponadto przygotowanie ludzkich neutrofili jest kluczowe dla sukcesu eksperymentu. Kluczowe zagadnienia w izolowaniu neutrofili z krwi obejmują delikatne manipulowanie poprzez minimalizowanie wirowania, aby uniknąć aktywacji, utrzymanie komórek w temperaturze pokojowej (tj. krew nie powinna być przechowywana na lodzie, a kroki wirowania powinny być wykonywane w temperaturze pokojowej) i zakończenie izolacji i eksperymentu w jak najkrótszym czasie. Istnieją dodatkowe metody izolacji neutrofili, które również mogą być wykorzystane do przygotowania komórek do tych testów17,18.
Z praktycznego punktu widzenia, testy adhezji z użyciem świeżo izolowanych ludzkich neutrofili powinny być rozpoczynane w ciągu 3-6 godzin po pobraniu krwi uczestnika. Ponieważ neutrofile są niezwykle wrażliwe na manipulację, przedłużone czasy między pobraniem krwi a zastosowaniem mogą wpłynąć na wyniki testu. Dokładne określenie stężenia komórek neutrofili przed testem w komorze przepływowej jest również konieczne, aby osiągnąć dokładne i powtarzalne wyniki.
Podczas testu w komorze przepływowej, ważne jest dokładne monitorowanie nagrań wideo, aby upewnić się, że prędkość przepływu jest jednolita i nie ma turbulencji w ciągu całego eksperymentu. Zmiany w prędkości przepływu lub obecność turbulencji wymagałyby powtórzenia eksperymentu. Po zakończeniu eksperymentu ważne jest również mikroskopowe ocena pozostałych neutrofili, aby upewnić się, że neutrofile nie kłębiają się. Kłębkowanie w tym momencie wskazywałoby na aktywację neutrofili, co mogłoby znacząco zmienić gęstość neutrofili podczas eksperymentu.
Komora przepływowa tworzy prawie jednorodny stres ścinający wewnątrz komory (τ=6Qμ/(wh2), gdzie Q=szybkość przepływu, μ=lepkość dynamiczna, a w=szerokość komory przepływowej, h=wysokość komory przepływowej15). W naszych badaniach użyliśmy szybkości przepływu 350 µl/min na adhezję neutrofili, co tworzy stres ścinający 1,5 dyn/cm2 (w=0,25 cm, h=0,01 cala, lepkość wody w 37 °C (0,007 poise) została użyta jako przybliżenie lepkości medium RMPI). Dla konkretnej komory przepływowej można zmienić szybkość przepływu, aby osiągnąć różne poziomy stresu ścinającego, aby naśladować różne warunki fizjologiczne. Typowy fizjologiczny stres ścinający w ludzkich naczyniach krwionośnych może wahać się od 0,5 do 5,0 dyn/cm 13,16. Stres ścinający w innych naczyniach krwionośnych i u innych zwierząt przedstawiono w Tabeli 1113,16,19 20.
Chociaż nasza metoda koncentruje się na badaniu adhezji ludzkich neutrofili, metoda ta nie jest ograniczona do neutrofili i może być łatwo zastosowana do badań adhezji lub toczenia innych typów komórek przy prostych modyfikacjach. Również, podłoża w tej metodzie mogą być zmieniane dla różnych celów.
Chociaż ten protokół jest łatwo przystosowywalny do różnych badań, istnieją pewne ograniczenia. Protokół zaimplementowany tutaj wymaga dużej liczby komórek pierwotnych do analizy. Może to uniemożliwić analizę komórek pierwotnych z małych zwierząt. Ponadto potrzeba unieruchomienia oczyszczonych ligandów adhezji w aktywnej/dostępnej konformacji może ograniczać zakres ligandów. Stosowanie białek fuzyjnych Fc znacznie zwiększa szanse na osiągnięcie właściwej konformacji ligandu na powierzchni płytki. Mimo to, nasza metoda ma znaczną elastyczność, aby pozwolić na ilościową analizę zdarzeń adhezji. Te badania znacznie poprawią nasze zrozumienie par receptor-liganda adhezji oraz potencjalnego znaczenia funkcjonalnego wariantów genetycznych w tych białkach w patogenezie chorób u ludzi.