$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Ośrodkowy układ nerwowy (OUN) jest immunologicznie wyspecjalizowanym miejscem. Miąższ OUN, z wyłączeniem przestrzeni płynu mózgowo-rdzeniowego, opon mózgowych i układu naczyniowego, jest klasycznie postrzegany jako miejsce uprzywilejowane immunologicznie1,2,3,4,5 i jest stosunkowo pozbawiona komórek odpornościowych w warunkach homeostazy2,6,7. Natomiast opony mózgowe, składające się z warstwy opony twardej, pajęczynówki i pia, są kluczowymi składnikami przedziału OUN, aktywnie uczestnicząc w homeostatycznym nadzorze immunologicznym i procesach zapalnych podczas patogenezy choroby3,6,7,8. W stanie stacjonarnym opony mózgowe wspierają liczne immunologiczne komórki wartownicze, w tym wrodzone komórki limfoidalne (ILC), makrofagi, komórki dendrytyczne (DC), komórki tuczne, limfocyty T i w mniejszym stopniu komórki B9,10,11.
Opony mózgowe są silnie unaczynionymi strukturami i zawierają naczynia limfatyczne, które zapewniają połączenie limfatyczne między OUN a jego obrzeżami8,12,13,14. W stanach zapalnych wywołanych uszkodzeniem OUN, infekcjami, autoimmunizacją, a nawet neurodegeneracją, komórki odpornościowe pochodzenia obwodowego infiltrują miąższ i zmieniają krajobraz immunologiczny w oponach mózgowych. Po infiltracji komórek opony mózgowe mogą stanowić funkcjonalną niszę dla komórek odpornościowych pochodzenia obwodowego, promując agregację komórek odpornościowych, lokalną aktywację komórek odpornościowych i długoterminowe przeżycie w przedziale OUN. Wyraźne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych obserwuje się w wielu chorobach wpływających na OUN, w tym w stwardnieniu rozsianym (SM)15,16,17,18,19, stroke20,21, sterylne uszkodzenie22,23 (tj. uraz rdzenia kręgowego i uraz mózgu), migreny24 oraz infekcja bakteryjna25,26,27,28,29. W związku z tym charakterystyka komórek rezydentnych i komórek odpornościowych pochodzenia obwodowego w przedziale oponowo-rdzeniowym jest niezbędna do zrozumienia roli tych komórek w warunkach stanu stacjonarnego i patogenezy choroby.
Ekstrakcja mózgu, rdzenia kręgowego i opon mózgowych z czaszki i trzonów kręgów jest technicznie trudna i czasochłonna. Obecnie nie ma dostępnych technik szybkiej ekstrakcji mózgu z nienaruszonymi wszystkimi trzema warstwami opon mózgowych. Chociaż laminektomia zapewnia doskonałą morfologię tkanki rdzenia kręgowego i zachowuje warstwy opon mózgowych, jest zarówno niezwykle czasochłonna, jak i skomplikowana30,31. I odwrotnie, bardziej konwencjonalne metody ekstrakcji, takie jak usunięcie mózgu z czaszki i hydrauliczne wytłaczanie rdzenia kręgowego, ułatwiają szybką ekstrakcję tkanki OUN, ale zarówno opony pajęczynówkowe, jak i opony oponowe opony twardej są tracone dzięki tym technikom30,31. Pominięcie warstw opony twardej i pajęczynówki podczas konwencjonalnej izolacji tkanek mózgu i rdzenia kręgowego powoduje niepełną analizę komórek w obrębie przedziału OUN. W związku z tym identyfikacja nowych technik skoncentrowanych na szybkiej ekstrakcji tkanek OUN z nienaruszonymi oponami mózgowymi ma kluczowe znaczenie dla optymalnej analizy przedziału OUN.
Ten manuskrypt przedstawia dwie metody szybkiej ekstrakcji mózgu, rdzenia kręgowego i opon mózgowych od myszy, ułatwiając dalszą analizę komórek rezydentnych i komórek odpornościowych pochodzenia obwodowego w miąższu OUN i oponach mózgowych. Te zoptymalizowane protokoły koncentrują się na 1) izolowaniu zawiesin pojedynczych komórek do dalszej analizy oraz 2) przygotowaniu tkanki do przetwarzania histologicznego. Uzyskanie zawiesin jednokomórkowych z mózgu, tkanki rdzenia kręgowego oraz opon oponowych opon twardych i pajęczynówkowych32 pozwala na jednoczesną analizę komórek znajdujących się zarówno w przedziale miąższowym, jak i oponowym. Zawiesiny pojedynczych komórek mogą być używane w różnych zastosowaniach, w tym w testach hodowli komórkowych do przeprowadzania stymulacji in vitro33, immunospot sprzężony z enzymem (ELISpot)28,34,35, cytometria przepływowa36,33 i jednokomórkowa37 lub transkryptomika masowa. Dodatkowo, zoptymalizowany protokół odwapniania całych mózgów i rdzeni kręgowych z nienaruszonymi czaszkami lub kręgosłupami, odpowiednio, pozwala na delikatne odwapnienie otaczającej kości, pozostawiając opony mózgowe nienaruszone i zachowując morfologię tkanek. Metoda ta pozwala na selektywną identyfikację białek lub RNA za pomocą technik immunohistochemicznych (IHC) lub hybrydyzacji in situ (ISH) zarówno w obrębie miąższu, jak i opon mózgowo-rdzeniowych. Charakterystyka fenotypu, stanu aktywacji i lokalizacji komórek rezydentnych i komórek odpornościowych pochodzenia obwodowego w obrębie OUN może dostarczyć informacji niezbędnych do zrozumienia, w jaki sposób poszczególne typy komórek w przedziale OUN przyczyniają się do homeostazy i patogenezy choroby.