RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
pl_PL
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Prezentujemy metody oceny zdolności fagocytarnej pierwotnych makrofagów pochodzących ze szpiku kostnego myszy za pomocą fluorescencyjnie znakowanych resztek mieliny i wewnątrzkomórkowego barwienia kropelkami lipidów.
Makrofagi pochodzące ze szpiku kostnego (BMDM) to dojrzałe leukocyty, które pełnią kluczową rolę fizjologiczną jako profesjonalne fagocyty zdolne do usuwania różnych cząstek. Zwykle BMDM są ograniczone do ośrodkowego układu nerwowego (OUN), ale po urazie mogą łatwo infiltrować. Po dotarciu do uszkodzonej tkanki OUN BMDM są podstawowym typem komórek odpowiedzialnym za usuwanie resztek komórkowych pochodzących z urazu, w tym dużych ilości bogatych w lipidy resztek mieliny. Neuropatologiczne konsekwencje naciekania BMDM i fagocytozy resztek mieliny w obrębie OUN są złożone i nie są dobrze poznane. Opisane tutaj protokoły pozwalają na bezpośrednie badanie in vitro BMDM w kontekście uszkodzenia OUN. Zajmujemy się izolacją i hodowlą mysiego BMDM, przygotowaniem resztek mieliny oraz testami oceniającymi fagocytozę szczątków mieliny BMDM. Techniki te dają solidne, wymierne wyniki bez konieczności stosowania znacznego specjalistycznego sprzętu lub materiałów, a mimo to można je łatwo dostosować do potrzeb badaczy.
Makrofagi pochodzące ze szpiku kostnego (BMDM) są ważnym ogniwem między wrodzonym i adaptacyjnym układem odpornościowym. Jako komórki prezentujące antygen (APC) mogą komunikować się z limfocytami zarówno poprzez prezentację antygenu, jak i uwalnianie cytokin1,2,3. Jednak jako profesjonalne fagocyty, ich podstawową funkcją jest usuwanie patogenów, starzejących się komórek i resztek komórkowych1,4. Po urazie rdzenia kręgowego (SCI) znaczne ilości mieliny są generowane z umierających oligodendrocytów, typu komórek odpowiedzialnych za mielinizację aksonów OUN5. My i inni wykazaliśmy, że usuwanie resztek mieliny jest przede wszystkim odpowiedzialne za infiltrację BMDMs5,6,7. Sugeruje się jednak, że w obrębie miejsc uszkodzenia rdzenia kręgowego pochłonięcie resztek mieliny przesuwa te normalnie przeciwzapalne komórki w stan prozapalny5,8,9. Jako kluczowe mediatory zapalenia układu nerwowego w uszkodzonym rdzeniu kręgowym, BMDM są ważnymi celami klinicznymi.
Aby pomóc w zbadaniu wpływu BMDM na uszkodzony rdzeń kręgowy, opracowaliśmy model in vitro, aby bezpośrednio badać, jak BMDM reagują na resztki mieliny. Aby poprawić znaczenie biologiczne, w badaniach tych wykorzystuje się zarówno pierwotne mysie BMDM, jak i świeżo wyizolowane szczątki mieliny. W związku z tym przedstawione tutaj metody szczegółowo opisują również izolację i hodowlę pierwotnych mysich BMDM oraz zmodyfikowaną technikę gradientu sacharozy stosowaną do izolowania resztek mieliny pochodzących z mysich OUN 10,11,12. Szczątki mieliny można łatwo oznaczyć barwnikiem fluorescencyjnym, estrem sukcynimidylu karboksyfluoresceiny (CFSE), w celu śledzenia jej internalizacji przez BMDM. CFSE dobrze nadaje się do tego zastosowania, ponieważ nie jest cytotoksyczny, a jego wąskie spektrum fluorescencyjne pozwala na multipleksowanie z innymi sondami fluorescencyjnymi13,14. Po fagocytozie lipidy resztki mieliny są transportowane przez lizosomy i pakowane jako obojętne lipidy w wewnątrzkomórkowe kropelki lipidów5. Aby określić ilościowo tę wewnątrzkomórkową akumulację lipidów, przedstawiamy metodę barwienia czerwienią olejową O (ORO) zoptymalizowaną pod kątem ilościowej analizy obrazu. Ta prosta metoda barwienia daje solidne, powtarzalne wyniki i kwantyfikację15. Metody te ułatwiają badanie fagocytozy resztek mieliny i retencji lipidów przy użyciu ograniczonego specjalistycznego sprzętu.
Metody opisane tutaj i w sekcji 2 zostały zatwierdzone przez Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Uniwersytetu Stanowego Florydy (IACUC) i są zgodne z wytycznymi zawartymi w Przewodniku do opieki i użytkowania zwierząt laboratoryjnych, wydanie 8. Wszystkie zwierzęta wykorzystane w tym protokole są trzymane w dedykowanym pomieszczeniu dla zwierząt laboratoryjnych do czasu wykorzystania. Nie przeprowadzono żadnych eksperymentów in vivo przed uśmierceniem. Liczebność zwierząt oparto na potrzebach eksperymentalnych, wykorzystując średnie zbiory komórek i mieliny jako wskazówkę w celu zminimalizowania użycia.
UWAGA: Ten protokół opisuje wytwarzanie makrofagów pochodzących ze szpiku kostnego (BMDM) (Sekcja 1), przygotowanie fluorescencyjnie znakowanych resztek mieliny pochodzących z mózgu (Sekcja 2), ogólną procedurę analizy fagocytozy resztek mieliny (Sekcja 3) oraz ogólną procedurę analizy akumulacji lipidów w resztkach mieliny (Sekcja 4). Przygotowanie odczynników, pobieranie i manipulowanie komórkami, pobieranie i znakowanie mieliny oraz wykonywanie testów powinny być zakończone w komorze bezpieczeństwa biologicznego z laminarnym przepływem powietrza.
1. Wytwarzanie pierwotnych makrofagów pochodzących ze szpiku kostnego
2. Wytwarzanie fluorescencyjnie znakowanych resztek mieliny pochodzących z mózgu
UWAGA: Wszystkie odczynniki mogą być przechowywane w temperaturze 4 °C przez okres do 1 miesiąca.
3. Test fagocytozy szczątków mieliny
UWAGA: Poniżej znajduje się podstawowa metoda obserwacji fagocytozy fluorescencyjnie znakowanych resztek mieliny. Dodanie innych metod leczenia i warunków eksperymentalnych będzie musiało zostać zoptymalizowane przez badacza.
4. Kwantyfikacja lipidów wewnątrzkomórkowych za pomocą barwienia olejem Red-O
UWAGA: Poniżej znajduje się podstawowa metoda obserwacji wewnątrzkomórkowych lipidów pochodzących z resztek mieliny. Stosowanie resztek mieliny znakowanych CFSE nie jest zalecane do fluorescencyjnej kwantyfikacji barwienia ORO ze względu na nakładanie się widma. Dodanie innych metod leczenia i warunków eksperymentalnych będzie musiało zostać zoptymalizowane przez badacza.
Leczenie BMDM resztkami mieliny znakowanymi CFSE powinno przynieść wyraźną internalizację (Rysunek 2). Podczas gdy 3-godzinny czas interakcji jest wystarczający, aby BMDM fagocytozą fagocytozą wystarczającą ilość dodanych resztek mieliny w celu solidnego wykrywania w dalszej kolejności, akumulację wewnątrzkomórkową można zaobserwować już po 1 godzinie interakcji. Jednak niektóre resztki mieliny mogą być nadal obecne na powierzchni komórki po umyciu. Może to być spowodowane niewystarczającym myciem lub cząsteczkami, które nie są w pełni internalizowane we wczesnych stadiach fagocytozy.
Chociaż BMDM mogą szybko internalizować resztki mieliny, przetwarzanie lizosomalne jest wymagane zanim powstaną plamiste kropelki lipidów OR. Aby to zademonstrować, BMDM inkubowano z resztkami mieliny przez 90 minut, myto i hodowano przez dodatkowy czas przed utrwaleniem i barwieniem (Ryc. 3). Rysunek 4 pokazuje, że występuje opóźnienie między rozpoczęciem leczenia a neutralnym pojawieniem się lipidów. Należy również zauważyć, że retencja lipidów nie jest stabilna podczas hodowli. BMDM zaczną metabolizować nagromadzone lipidy wkrótce po utworzeniu kropelki. W związku z tym zalecamy odczekanie nie dłużej niż 24 godziny między zmyciem niepochłoniętych resztek mieliny a utrwaleniem.
Kwantyfikacja obszaru barwionego ORO pokazuje tempo metabolizmu lipidów mielinowych w BMDM (Rysunek 5). Po 90-minutowym okresie interakcji komórki powrócono do inkubacji w świeżym CMCM. We wczesnym okresie pościgu w świeżej pożywce BMDM metabolizują składnik lipidowy fagocytozowanych resztek mieliny do neutralnych lipidów barwiących OR. Stały wzrost obszaru dodatniego ORO jest typowy w ciągu kilku godzin po interakcji. Jednak po 24 godzinach BMDM wypłyną lub zmetabolizują znaczną część wewnątrzkomórkowych lipidów.

Rysunek 1: Reprezentatywne kultury BMDM. Początkowo zaobserwuje się kilka przylegających komórek. W 3 dniu usuwa się wszelkie nieprzylegające komórki. Do 7 dnia obserwuje się dojrzałe makrofagi pochodzące ze szpiku kostnego. Skala = 50 μm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2: Reprezentatywne obrazy testu fagocytozy szczątków mieliny BMDM. Komórki traktowano resztkami mieliny znakowanymi 1 mg / ml CFSE przez 1 godzinę przed myciem i utrwalaniem 4% PFA. Zinternalizowane szczątki mieliny można wizualizować za pomocą standardowych zestawów filtrów GFP na mikroskopie zdolnym do epifluorescencji. Skala = 50 μm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 3: Schemat eksperymentalnego projektu Oil Red O (ORO). BMDM traktuje się resztkami mieliny o stężeniu 1 mg/ml (rozcieńczenie 1:100) przez 90 minut, a następnie myje i hoduje w świeżej pożywce przed utrwaleniem. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 4: Barwienie ORO BMDM po fagocytozie resztek mieliny. Po utrwaleniu z 4% PFA we wskazanych punktach czasowych, BMDM wybarwiono ORO i Hoechst 33258. Wyświetlane są reprezentatywne obrazy dla każdego punktu czasowego. Skala = 100 μm. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 5: Ilościowa analiza obrazu barwienia ORO. W celu ilościowego określenia barwienia ORO 3 dołki zobrazowano z prędkością 20X po 5 obrazów na dołek. Wszystkie ustawienia akwizycji obrazu były identyczne. Słupki błędów = SEM. (n=3). Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Autorzy nie ujawnili żadnych informacji.
Prezentujemy metody oceny zdolności fagocytarnej pierwotnych makrofagów pochodzących ze szpiku kostnego myszy za pomocą fluorescencyjnie znakowanych resztek mieliny i wewnątrzkomórkowego barwienia kropelkami lipidów.
Autorzy chcieliby podziękować Glennowi Sanger-Hodgsonowi, specjaliście ds. mediów w FSU College of Medicine, za całą jego pracę przy produkcji wideo, edycji i podkładaniu głosu.
Ta praca była wspierana przez Narodowe Instytuty Zdrowia (R01GM100474 i R01GM072611).
| DMEM | GE Healthcare Life Sciences | SH30243.01 | Wysoka glukoza z L-glutaminą, pirogronianem sodu |
| Roztwór penicyliny-streptomycyny Corning | 30-002-CI | 100X Roztwór | |
| Surowica dla noworodków cielęcych (NCS) | Rocky Mountain Biologics | NBS-BBT-5XM | Pochodzenie ze Stanów Zjednoczonych |
| Klon NCTC 929 [komórka L, L-929, pochodna szczepu L] | ATCC | CCL-1 | L929 Linia komórkowa do przygotowania kondycjonowanych pożywek |
| 24-dołkowe płytki do hodowli komórkowych | VWR | 10062-896 | |
| Naczynie do hodowli komórkowych | Greiner Bio-One | 639960 | Polistyren, 145/20mm |
| Zestaw do proliferacji komórek CFSE | Thermo Fisher | C34570 | DMSO do rekonstytucji |
| Dostarczony Fluoro-żel z buforem Tris | Mikroskopia elektronowa Nauki | 17985-11 | |
| Olej Czerwony O | Sigma Aldrich | O0625 | |
| >Uwagi | | ||
| Ultrawirówki | Redlica Beckman | 326823 | cienkościenna, polipropylen, 38,5 mL, 25 x 89 mm |
| SW 32 Ti Ultrawirówka Rotor | Beckman Coulter | 369650 | SW 32 Ti Rotor, Wahadłowa łyżka, Tytanowy |
| ręczny homogenizator obrotowy | Fisher Science | 08-451-71 |