Neutrofile są jednym z głównych ramion wrodzonego układu odpornościowego i są rutynowo rekrutowane do miejsc zapalnych w całym ciele. Badania neutrofili były w znacznym stopniu utrudnione przez ich krótki czas życia in vitro (mniej niż 8 godzin) oraz przez ograniczone narzędzia wykrywania w warunkach podstawowych lub po aktywacji. W tym miejscu przedstawiamy dobrze przetestowany protokół szerokiego i specyficznego wykrywania neutrofili ssaków w stałych/przepuszczalnych próbkach. Udostępniamy również szczegółowy protokół barwienia żywych neutrofili za pomocą MUB40. Korzystając z protokołu barwienia żywymi neutrofilami, można określić czas i miejsce aktywacji neutrofili. Protokół ten jest idealny dla badaczy, którzy chcą badać aktywację neutrofili lub uwalnianie granulek. Poza funkcjami przeciwdrobnoustrojowymi, neutrofile są obecnie doceniane jako komórki immunomodulujące zaangażowane w szeroki zakres chorób i odpowiedzi immunologicznych (wrodzonych i adaptacyjnych)1,2. Neutrofile są obecne w większości tkanek zapalnych, w dużych ilościach w zakażonych tkankach, w guzach zapalnych3, podczas IBS i zaostrzeń choroby Leśniowskiego-Crohna4, oraz w obszarach niezakaźnego zapalenia, takich jak błona maziowa pacjentów z reumatoidalnym zapaleniem stawów (RZS)5. Neutrofile zawierają cztery klasy wstępnie uformowanych granulek o nazwach azurofile (α), specyficzne (β1), trzeciorzędowe (β2) granulki i pęcherzyki wydzielnicze (γ)6. Po migracji do miejsca zapalnego, zrekrutowane neutrofile ulegają aktywacji i sekwencyjnie wydzielają ziarnistość (składającą się z adhezji, związków przeciwdrobnoustrojowych i cząsteczek immunomodulujących), co sprzyja dalszej rekrutacji i przyczynia się do ustąpienia infekcji (ale także do uszkodzenia tkanki gospodarza)7. Chociaż neutrofile są uważane za krytyczny aspekt odporności wrodzonej, do tej pory dostępnych jest niewiele odczynników wykrywających do ich badania, a jeszcze mniej takich, które można wykorzystać do oceny stanu aktywacji żywych neutrofili.
Obecne metody wykrywania neutrofili opierają się na przeciwciałach monoklonalnych generowanych przeciwko antygenom eksponowanym na powierzchni komórki, takim jak Ly-6G2 lub białkach specyficznie przechowywanych w granulkach neutrofili w warunkach podstawowych (np. mieloperoksydaza, laktoferyna). Zalety przeciwciał monoklonalnych obejmują ich silne wiązanie, czułość i wszechstronność w różnych warunkach testowych. Istnieje jednak kilka wad stosowania przeciwciał monoklonalnych, a w szczególności anty-Ly-6G. Te wady obejmują specyficzność, ponieważ Ly-6G jest obecny na większości komórek szpikowych w szpiku kostnym i na wszystkich granulocytach, w tym eozynofilach; Tak więc rozszyfrowanie neutrofili od eozynofili za pomocą tego markera wymaga bardziej złożonych podejść8. Innym częstym kompromisem w stosunku do przeciwciał monoklonalnych jest ich często ograniczony zakres swoistości gospodarza, co utrudnia badania porównawcze z więcej niż jednym gatunkiem zwierząt. Trzecią wadą metod wykrywania przeciwciał, zwłaszcza przy użyciu żywych komórek lub in vivo, jest ich potencjał do zakłócania funkcji komórek lub prowadzenia do aktywacji komórek. Na przykład podawanie anty-Ly-6G myszom jest powszechnie stosowane w przypadku zubożenia neutrofili i przejściowej neutropenii9. Dodatkowo wykazano, że wstrzyknięcie przeciwciała może stymulować funkcję przeciwnowotworową neutrofili10. Wreszcie, wykrywanie przeciwciał neutrofili nie ujawnia stanu aktywacji komórki.
Zidentyfikowaliśmy 40-aminokwasowy peptyd o nazwie MUB40, który może być używany w wielu testach do oznaczania neutrofili w warunkach in vitro lub in vivo, a także do oznaczania statusu aktywacji żywych neutrofili11. MUB40 wywodzi się z MUB7012, domeny białka wiążącego śluz powierzchniowy Lactobacillus reuteri, pierwotnie opisanej ze względu na jego zdolność do wiązania śluzu13,14. MUB40 oddziałuje z glikozylowaną laktoferyną, która jest obecna w wysokich stężeniach w granulkach specyficznych dla neutrofili i trzeciorzędowych. MUB40 może być wystawiony na działanie tych granulek poprzez standardowe etapy przepuszczalności obecne w histopatologii lub protokołach sortowania komórek aktywowanych fluorescencją (FACS) w celu solidnego barwienia utrwalonych neutrofili. Gdy żywe neutrofile są utrzymywane w stanie inaktywowanym, peptyd MUB40 jest wykluczany z zawartości granulek, a komórki nie barwią się dodatnio markerem. Po aktywacji MUB40 może wiązać się z odsłoniętą laktoferyną i prowadzić do silnego zabarwienia peptydem. W ten sposób MUB40 może być używany do określania stanu aktywacji oczyszczonych neutrofili, co czyni go atrakcyjnym markerem do śledzenia procesu zakaźnego. Zdolność do wiązania się z żywymi aktywowanymi neutrofilami pozwala również na wykorzystanie MUB40 jako narzędzia do wykrywania obszarów zapalenia neutrofili w żywych modelach zwierzęcych (np. mysim modelu zapalenia stawów15). Protokoły zawarte w tym manuskrypcie szczegółowo opisują, w jaki sposób znakowany fluorescencyjnie MUB40 może być użyty do ujawnienia neutrofili w tkankach histologicznych i jak oznaczyć aktywację żywych, oczyszczonych neutrofili in vitro.