Jako makrofagi miąższu OUN, mikroglej oddziałuje z szeroką gamą obwodów neuronalnych i sieci sygnalizacji glejowej. Odgrywają istotną rolę w rozwoju i homeostazie mózgu poprzez przycinanie synaptyczne, apoptotyczne oczyszczanie komórek i przejściowe interakcje z procesami neuronalnymi1,2. Mikroglej wcześnie reaguje na urazy neurologiczne, rozszerzając swoje długie, cienkie procesy na miejsca zmian chorobowych, aby koordynować reakcje zapalne i ograniczać krwawienie3,4. Zmiany w morfologii i funkcji mikrogleju są wszechobecne zarówno w ostrych, jak i przewlekłych urazach OUN, a mikroglej wykazuje zmienioną morfologię, lokalizację i ekspresję mediatorów stanu zapalnego w różnym zakresie stanów chorobowych1. Badania genetyczne na ludziach wskazują, że mutacje, które zmieniają ryzyko chorób neurodegeneracyjnych, są często głównie lub wyłącznie wyrażane przez mikroglej w nienaruszonym OUN, co wskazuje na kluczową rolę mikrogleju w patogenezie lub progresji choroby5. Biorąc pod uwagę ich znaczenie w urazach i chorobach, pogłębienie wiedzy na temat biologii mikrogleju jest priorytetem dla opracowania nowych podejść terapeutycznych.
Wiele krytycznych postępów w zrozumieniu biologii mikrogleju powstało dzięki ekstrapolacji technik i mechanizmów odkrytych w badaniach innych populacji makrofagów, w tym metod hodowli, profili ekspresji genów i definicji stanów funkcjonalnych/morfologicznych. Chociaż uogólnione funkcje makrofagów często rozgrywają się w zaskakujący sposób w krajobrazie OUN, mikroglej sam w sobie jest wysoce wyspecjalizowany, wykazując rozgałęzioną morfologię i unikalną sygnaturę ekspresji genów, która odróżnia je od innych makrofagów tkankowych6. Mikroglej ma linię, która różni się od większości innych makrofagów tkankowych; kolonizują OUN podczas wczesnej embrionalnej fali prymitywnej hematopoezy i samoodnawiają się przez całe życie, niezależnie od wkładu ostatecznej hematopoezy7. W pełni dojrzała sygnatura ekspresji genów dorosłego mikrogleju nie jest osiągana aż do drugiego tygodnia po urodzeniu8. Sygnały środowiskowe z otaczającej tkanki odgrywają główną rolę w dyktowaniu specyficznych dla tkanek cech makrofagów6, co w OUN obejmuje ograniczoną ekspozycję na czynniki przenoszone przez krew zapewnianą przez barierę krew-mózg9.
Jedną przeszkodą w pełnym zrozumieniu udziału mikrogleju w homeostazie i chorobie OUN jest trudność w podsumowaniu specjalistycznych właściwości dojrzałego mikrogleju obserwowanego in vivo z oczyszczonymi komórkami in vitro. Opracowano wiele metod izolowania i hodowli nienaruszonego mikrogleju, ale większość podejść opiera się na surowicy w celu wsparcia przeżycia komórek. Wykazaliśmy, że dodanie surowicy, która jest z natury zmiennym odczynnikiem zawierającym szeroki wachlarz bioaktywnych cząsteczek, jest szczególnie problematyczne podczas pracy z mikroglejem, ponieważ sprzyja morfologii amulicznej, zwiększonej proliferacji i zwiększonej fagocytozie9 często obserwowane in vivo, gdy mikroglej jest narażony na czynniki przenoszone przez krew po przerwaniu bariery krew-mózg. Według tych wskaźników komórki wystawione na działanie surowicy przypominają mikroglej w stanach urazu lub choroby, ale takie zmiany są zmniejszone, gdy mikroglej jest hodowany w określonej pożywce wzrostowej zawierającej CSF-1 (lub IL-34), TGF-β, cholesterol i selenin.
Ten protokół dostarcza szczegółów dotyczących hodowli mikrogleju u młodych szczurów w warunkach wolnych od surowicy, co jest związane z ostatnio opublikowanymi pracami9. Protokół ten został uproszczony dla szczurów od 21 do 30 dnia po urodzeniu (P21 - P30), ale może być dostosowany do izolowania mikrogleju od szczurów i myszy w każdym wieku, chociaż wydajność i ogólna żywotność będą się różnić w zależności od gatunku i wieku zwierzęcia. Maksymalne plony i optymalną żywotność osiąga się przy użyciu lekko niedojrzałego mikrogleju (~P9), przy czym plony i żywotność stopniowo zmniejszają się do nieco niższych poziomów u dorosłych zwierząt. Mikroglej można również wyizolować od myszy, ale odkryliśmy, że komórki szczurów wykazują znacznie wyższą wydajność, żywotność i złożoność rozgałęzionych morfologii w porównaniu z komórkami myszy w hodowlach bez surowicy. Zwierzęta w wieku powyżej P50 nie były oceniane za pomocą tego protokołu. Ta procedura izolacji immunologicznej została zoptymalizowana w celu zminimalizowania zmian w profilach transkrypcyjnych mikrogleju podczas izolacji i maksymalizacji żywotności komórek w dalszej kolejności. Korzystając z tych technik i preparatów pożywek, kultury pierwotne o wysokiej żywotności mogą być utrzymywane przez tygodnie. Mikroglej hodowany w tych warunkach wykazuje wysoce rozgałęzioną morfologię, obejmującą szybkie wydłużanie i cofanie procesów oraz stosunkowo niskie tempo proliferacji. Podkreślamy znaczenie ekspozycji surowicy na te właściwości i omawiamy mocne i słabe strony tej metody w porównaniu z innymi podejściami.