Analiza sekwencjonowania RNA transkryptomu węzłów chłonnych stwarza możliwość charakterystyki odpowiedzi immunologicznej zwierząt na różnorodne patogeny. Choć metodologia ta była szeroko wykorzystywana u myszy, w ostatnim czasie analizy te zaczęto rozszerzać na większe ssaki.1,2Węzły chłonne zwierząt hodowlanych/dużych zwierząt mogą być wykorzystywane do charakterystyki odpowiedzi gospodarza na infekcję, nie tylko w badaniach nad szczepionkami lub podatnością genetyczną oraz w identyfikacji celów dla rozwoju leków, ale także jako systemy modelowe dla badań nad zoonozami u ludzi. Na przykład w przypadku brucelozy (bakteryjnej choroby odzwierzęcej, która każdego roku dotyka pół miliona ludzi na świecie), mimo znacznie wyższych kosztów, badania na owcach lub kozach są bardziej relewantne dla infekcji u ludzi oraz rozwoju ludzkich szczepionek niż modele zwierząt laboratoryjnych. Modele infekcji u myszy odwzorowują zakażenie układu retikuloendotelialnego, ale nie charakterystycznych objawów klinicznych.3.
W eksperymentach na dużych zwierzętach, w porównaniu do badań na zwierzętach laboratoryjnych, proces pobierania tkanek wiąże się z koniecznością dłuższego czasu oczekiwania między eutanazją a zbiorem tkanek, co stanowi potencjalne wyzwanie dla zachowania wysokiej jakości RNA. Nienaruszony RNA jest niezbędny do wygenerowania biologicznie istotnych danych transkryptomicznych. Uzyskanie wysokiej jakości RNA z próbek tkanek jest szczególnie krytyczne w przypadku badań nad patogenami dużych zwierząt prowadzonych w placówkach izolacyjnych. Takie badania są z natury trudniejsze do przeprowadzenia, ponieważ wymagają nie tylko zatwierdzonych placówek i wysoko wykwalifikowanego personelu, ale wiążą się również ze znacznymi kosztami finansowymi, które w zależności od zakresu prac mogą wynosić od dziesiątek do setek tysięcy dolarów. Tego typu badania wymagają również współpracy oraz wiedzy interdyscyplinarnej do ich ukończenia, co potęguje ich złożoność. Dlatego też szkolenie, opracowanie i przestrzeganie usprawnionego systemu pobierania i konserwacji próbek przynosi znaczące korzyści dla późniejszych badań molekularnych tkanek pochodzących od zainfekowanych zwierząt.
Pobieranie większych węzłów chłonnych stwarza dodatkowe wyzwania w zakresie kolekcji tkanek w porównaniu do analogicznego pobierania węzłów chłonnych u myszy. Przygotowanie do wycięcia próbki wymaga podstawowej znajomości anatomii węzła chłonnego, w tym odpowiednich struktur wewnętrznych. Budowa węzła chłonnego składa się z grudek chłonnych otoczonych zatokami wypełnionymi limfą. Struktury te są zamknięte w twardej, włóknistej torebce4. Grudka chłonna jest „podstawową jednostką anatomiczną i funkcjonalną węzła chłonnego” i składa się z mieszków, głębokiej warstwy korowej oraz sznurów i zatok rdzeniowych4 (Rycina 1A). Limfocyty B i T znajdują się odpowiednio w mieszkach oraz w głębokich jednostkach korowych. Struktury te stanowią rusztowanie 3D i ułatwiają interakcje między limfocytami a antygenem lub komórkami prezentującymi antygen.
Makroskopowo na przekroju można zidentyfikować mieszki i głębokie jednostki korowe, ponieważ zawierają one gęstszą sieć retikularną i wydają się ciemniejsze niż zatoki, które składają się z delikatniejszej sieci retikularnej i mają jaśniejszy kolor (Rysunek 1B). Zgodnie z przyjętą konwencją patolodzy określają obszary węzłów chłonnych jako korę powierzchowną (mieszki), parakorę (głębokie jednostki korowe) oraz rdzeń (sznury i zatoki rdzeniowe). Właściwa ocena wszystkich trzech regionów jest uznawana za najlepszą praktykę w rutynowych wytycznych badania patomorfologicznego węzłów chłonnych5. Należy zauważyć, że istnieje znaczna zmienność w konsystencji, wielkości i kolorze węzłów chłonnych, nawet u jednego zwierzęcia. Wraz z wiekiem zwierząt ich węzły chłonne mają tendencję do zmniejszania się i stają się twardsze niż u młodszych osobników, co zazwyczaj wynika ze wzrostu ilości tkanki łącznej i redukcji prawidłowej struktury limfoidalnej6,7.

Rysunek 1. Anatomia węzła chłonnego. (A) Ten schemat przedstawia anatomię węzła chłonnego, obrazując kluczowe struktury. (BZdjęcie przedstawia węzeł chłonny bydlęcy przekrojony w poprzek. Zaznaczono odpowiednie struktury/warstwy widoczne gołym okiem. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku.
W zależności od pytania badawczego, do pobrania i analizy wybiera się różne węzły chłonne. Węzły chłonne obwodowe to te zlokalizowane głęboko w tkance podskórnej. U bydła do obwodowych lub powierzchownych węzłów chłonnych często wykorzystywanych w praktyce klinicznej i eksperymentalnej należą węzły: przyuszne, podżuchwowe, zakątkowe, przedłopatkowe, przedudowe (przedpiszczelowe) oraz powierzchowne pachwinowe (nadwymionowe u samic, mosznowe u samców) (Rycina 2). W Tabeli 1 przedstawiono właściwości kluczowych powierzchownych węzłów chłonnych, zgodnie z opisem dla systemu bydła8. Poniżej, jako punkt wyjścia do badań, zaprezentowano kilka potencjalnych planów pobierania węzłów chłonnych w przypadku zakaźnych chorób bakteryjnych bydła.
Brucella abortus/Brucella melitensis: Standardowe sekcje zwłok bydła zakażonego B. abortus oraz kóz zakażonych B. melitensis w Narodowym Ośrodku Chorób Zwierząt (National Animal Disease Center) obejmują pobranie tkanek z węzłów chłonnych nadwymieniowych, przylopatkowych i przyusznych, zarówno w celu ich rozcierania do oznaczania liczby bakterii, jak i do przygotowania RNA do profilowania ekspresji RNA gospodarza. B. abortus może być regularnie wyizolowana z każdego z tych węzłów chłonnych u bydła zakażonego eksperymentalnie9. Obecność bakterii w każdym z tych typów węzłów chłonnych może być wykryta u kóz zakażonych B. melitensis do co najmniej dziewięciu miesięcy po zakażeniu przy użyciu metod opartych na RNA z naszych badań (Boggiatto et al., niepublikowane). Salmonella sp.: Węzły chłonne przylopatkowe, podbiodrowe (przedudowe) i krezkowe okazały się przydatne podczas profilowania tusz bydlęcych pod kątem zapadalności na Salmonella10,1,12 i mogłyby stanowić potencjalne zainteresowanie dla badań transkryptomicznych. E. coli O157:H7: Węzły chłonne krezkowe (w lokalizacjach środkowej i dystalnej części jelita cienkiego) mogą być miejscami okazjonalnego wyizolowania bakterii u zakażonych cieląt (ale nie u zakażonego dorosłego bydła)13. Leptospiroza (Leptospira sp.): Przewlekła persistencja bakterii została zaobserwowana w węzłach chłonnych drenujących gruczoł mlekowy14. Mycobacterium bovis: U bydła bakterie te wyizolowano po zakażeniu eksperymentalnym z węzłów chłonnych śródpiersnych i tchawkopowietrznych cieląt15. Dodatkowo RNA z węzłów chłonnych wykorzystywano do badania odpowiedzi gospodarzy dużych zwierząt na wirusy, takie jak wirus zespołu rozrodczo-oddechowego świń2. Rycina 2 przedstawia lokalizację części tych głównych węzłów chłonnych w organizmie bydła.

Rycina 2: Schemat przedstawiający wybrane lokalizacje węzłów chłonnych w Bos taurus. Ponumerowane węzły chłonne zostały opisane. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
W niniejszej pracy oraz towarzyszącym jej filmie przedstawiamy protokół izolacji węzłów chłonnych dużych zwierząt do badań nad RNA, opracowany z myślą o biologach molekularnych zajmujących się badaniami transkrypcyjnymi infekcji u dużych zwierząt. W pierwszej kolejności przedstawiamy przegląd procedury izolacji węzłów chłonnych, wykorzystując jako przykłady pobieranie próbek z tkanek bydła i żubra. Towarzyszy temu, jak pokazano w filmie, schemat powtarzalnego pobierania tkanek do izolacji RNA. Następnie opisujemy kluczowe kwestie dotyczące przetwarzania zainfekowanego węzła chłonnego, koncentrując się na bezpieczeństwie, powtarzalności oraz jakości RNA.
Preparatyka RNA z tkanki z użyciem zakwaszonego odczynnika fenolowo-guanidynian izotiocyjanianowego opiera się na oryginalnej metodzie Chomczynskiego i Sacchiego16,17, z oczyszczaniem na kolumnach wirowych opartych na krzemionce w obecności czynników chaotropowych na podstawie pierwotnych prac Vogueleinstena i Gillespii18. Badamy również możliwość odzyskania RNA do analiz transkryptomicznych z węzłów chłonnych bydła utrwalonych alternatywnymi metodami. Na koniec analizujemy wpływ zmiennej czasu na jakość RNA podczas sekcji zwłok dużych zwierząt, w tym przedstawiamy reprezentatywny eksperyment obrazujący wpływ wydłużenia czasu między eutanazją a pobraniem próbek na profil odzyskanego RNA z węzłów chłonnych żubrów i bydła. Artykuł ten będzie przydatny nie tylko dla biologów molekularnych, ale także dla badaczy z zakresu weterynarii rozpoczynających badania transkryptomiczne.