Tutaj szczegółowo opisujemy metody ekstrakcji makrofagów ze szpiku kostnego, śledziony i serca po zawale serca, a następnie oceny przepływu metabolicznego w żywych komórkach.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj szczegółowo opisujemy metody ekstrakcji makrofagów ze szpiku kostnego, śledziony i serca po zawale serca, a następnie oceny przepływu metabolicznego w żywych komórkach.
Przeprogramowanie metaboliczne jest cechą charakterystyczną aktywacji monocytów/makrofagów i polaryzacji między stanami pro- i przeciwzapalnymi. Na przykład prozapalne (tj. M1-podobne) monocyty/makrofagi wykazują większą zależność od glikolizy beztlenowej i mniejszą zależność od mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej, podczas gdy makrofagi przeciwzapalne (podobne do M2) wykazują większą zależność od utleniania glukozy i kwasów tłuszczowych w mitochondriach. W tym miejscu opisujemy szczegółowe protokoły ekstrakcji makrofagów z dwóch głównych rezerwuarów monocytów/makrofagów w organizmie, śledziony i szpiku kostnego, a także uszkodzonych tkanek, takich jak serce, po zawale mięśnia sercowego.
Makrofagi lub monocyty są ekstrahowane metodą sortowania immunomagnetycznego za pomocą mikrogranulek znakowanych przeciwciałami, które łatwo wiążą się z komórkami bez uszczerbku dla ich fenotypów. Wyekstrahowane komórki są następnie hodowane na 96-dołkowych płytkach, a następnie poddawane jest analizie strumienia zewnątrzkomórkowego za pomocą analizatora strumienia metabolicznego. Zarówno glikoliza, jak i mitochondrialna fosforylacja oksydacyjna mogą być mierzone jednocześnie w niewielkiej liczbie komórek (zaledwie 2-3 × 105 komórek). Ta metoda może być łatwo wykonana w ciągu 1 dnia i daje wiarygodne i powtarzalne wyniki. Ostatecznie metody te pomagają lepiej zrozumieć zmiany metaboliczne zachodzące podczas reakcji immunologicznej i zapalnej na urazy i choroby, co może prowadzić do opracowania nowych celów terapeutycznych dla szlaków immunometabolicznych.
Immunometabolizm to kwitnąca dziedzina, która bada rolę metabolicznego przeprogramowania w komórkach odpornościowych w różnych stanach patologicznych chorób i urazów. Makrofagi są kluczową częścią wrodzonego układu odpornościowego, które odgrywają kluczową rolę w stanach zapalnych, odpowiedzi na infekcję, prezentacji antygenu i gojeniu się ran1. Zrozumienie, w jaki sposób makrofagi polaryzują się między podzbiorami pro- i przeciwzapalnymi (podobnymi do M1 i M2) w różnych stanach chorobowych, jest obszarem ciągłych i intensywnych badań. Ostatnie badania zidentyfikowały przeprogramowanie metaboliczne jako kluczowy mechanizm leżący u podstaw polaryzacji makrofagów. Obecny paradygmat jest taki, że ogólnie rzecz biorąc, makrofagi podobne do M1 (które są zazwyczaj podobne do monocytów) polegają bardziej na glikolizie w celu napędzania funkcji prozapalnych, podczas gdy makrofagi podobne do M2 polegają bardziej na mitochondrialnej fosforylacji oksydacyjnej, aby stłumić funkcje prozapalne i napędzać procesy przeciwzapalne2. Zrozumienie, w jaki sposób metabolizm makrofagów zmienia się w różnych stanach chorobowych, może dostarczyć informacji na temat potencjalnych terapii, które można wykorzystać do celowania w szlaki metaboliczne.
Na przykład, nasze laboratorium dokładnie zbadało rolę przeprogramowania metabolicznego makrofagów podczas zawału mięśnia sercowego (MI)3,4,5. Makrofagi odgrywają kluczową rolę w odpowiedzi zapalnej i gojeniu się ran podczas zawału mięśnia sercowego i jako takie ulegają polaryzacji od fenotypów podobnych do M1 w kierunku M2, gdy serce po zawale przechodzi przebudowę w celu utworzenia zastępczej tkanki bliznowatej. Korzystając z opisanych tutaj metod, wykazaliśmy, że polaryzacja ta charakteryzuje się unikalnymi zmianami w metabolizmie glukozy i glutaminy oraz funkcji mitochondriów. Opisujemy metody ekstrakcji makrofagów sercowych, a także makrofagów śledziony i monocytów szpiku kostnego, które można połączyć z analizą strumienia zewnątrzkomórkowego w celu oceny przepływu metabolicznego ex vivo w ciągu jednego dnia. Mamy nadzieję, że opisane metody oferują ustandaryzowane podejście do oceny fenotypów metabolicznych komórek odpornościowych w celu zwiększenia odtwarzalności w laboratoriach badających ten ważny temat.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poniższe metody opisują protokoły ekstrakcji makrofagów i przeprowadzania analizy ex vivo strumienia metabolicznego z serca po zawale serca, śledziony i szpiku kostnego (Rysunek 1). W przypadku zawału serca i śledziony zastosowana metoda ekstrakcji jest identyczna. Wszystkie protokoły z udziałem myszy zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt Centrum Medycznego Uniwersytetu Mississippi (Protokół #1371, Mouton).
1. Ekstrakcja makrofagów z zawału serca i śledziony
UWAGA: Ekstrakcja makrofagów tkankowych wykorzystuje strategię selekcji negatywnej do usunięcia najpierw neutrofili, które są oznaczone mikrogranulkami Ly6G, a następnie strategię selekcji pozytywnej do uzyskania makrofagów z mikrogranulkami CD11b3,4,5,6. Wykonując ten protokół, pracuj szybko i utrzymuj komórki w niskiej temperaturze.
2. Ekstrakcja monocytów ze szpiku kostnego
UWAGA: Ekstrakcja monocytów ze szpiku kostnego wykorzystuje strategię selekcji negatywnej, w której nie-monocyty, w tym limfocyty, komórki NK, komórki dendrytyczne, komórki erytroidalne i granulocyty (tj. neutrofile), są znakowane immunomagnetycznie i usuwane.
3. Przygotowanie komórek do analizy strumienia metabolicznego
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Typowe liczby komórek uzyskane z różnych tkanek zależą od wielkości, wieku i płci zwierzęcia. W przypadku dorosłego samca myszy (tj. w wieku 16 tygodni, o masie ok. 30 g), śledziona może dostarczyć 3,0-4,0 × 106 makrofagi, podczas gdy szpik kostny (dwie kości piszczelowe i dwie kości udowe) zazwyczaj dostarcza 1,0-1,5 × 106 monocyty (Rycina 2A). Serce po zawale zazwyczaj również daje wysokie liczby, w zależności od dnia po MI4,
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nasza metoda szczegółowo opisuje szybką ekstrakcję makrofagów ze szpiku kostnego, śledziony i serca po zawale, które można następnie wykorzystać do przeprowadzenia dalszych analiz, takich jak analiza zewnątrzkomórkowego strumienia metabolicznego. Połączenie tych dwóch metod jest potężnym narzędziem, które może określić ilościowo zmiany metaboliczne w makrofagach w różnych stanach chorobowych lub urazowych lub stanach metabolicznych, takich jak ćwiczenia. Podczas gdy nasza metoda koncentrowała się na makrofagach szpiku ko...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do zadeklarowania konfliktu interesów.
Chcielibyśmy podziękować za fundusze, które wsparły tę pracę: NIH/NHBLI 166737, NIH R00 HL146888, NIH U54HL169191, NIH/NIGMS P20GM104357 i NIH/NIGMS P30GM149404 za tę pracę.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Mikrogranulki anty-CD11b UltraPure, mysz | Miltenyi Biotec | 130-126-725 | |
| Mikrogranulki anty-Ly6G UltraPure, mysz | Miltenyi Biotec | 130-120-337 | |
| Kolagenaza typu II | Worthington | NC9522060 | |
| Dnaza typ I | MillPore Sigma | 11284932001 | |
| GentleMACS Octo Disocjator | Miltenyi Biotec | 130-096-427 | |
| Rurki GentleMACS C | Miltenyi Biotec | 130-093-237 | Rurki do dysocjacji komórek MACS |
| Zbilansowany roztwór soli | Hank Fisher Scientific | 14-025-076 | |
| LS Kolumny magnetyczne | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Kolumny magnetyczne MS | Miltenyi Biotec | 130-042-201 | |
| Zestaw do izolacji monocytów Szpik kostny, mysz | Miltenyi Biotec | 130-100-629 | zawiera 1 ml koktajlu biotyny i przeciwciał monocytów, 2 ml mikrogranulek antybiotyny, 1 ml odczynnika blokującego FcR |
| Separator OctoMACS | Miltenyi Biotec | 130-042-108 | |
| Filtry do wstępnej separacji (30 &mikro; m) | Miltenyi Biotec | 130-041-407 | |
| Separator QuadroMACS | Miltenyi Biotec | 130-091-051 | |
| Roztwór do lizy czerwonych krwinek (10x) | Miltenyi Biotec | 130-094-183 | |
| Analizator Seahorse XFe96 | Agilent | ||
| Seahorse XFe96 FluxPak | Agilent | 103792-100 | 18 wkładów z czujnikiem Pro, 18 mikropłytek Pro Cell Cutlure, 1 butelka roztworu Seahorse XF Calibrant |
| Zestaw do testów wysiłkowych glikolizy Seahorse XF | Agilent | 103020-100 | 6 jednorazowych saszetek, każdy z glukozą, oligomycyną i 2-deoksy-D-glukozą |
| Zestaw do testów wysiłkowych mitochondriów Seahorse XF | Agilent | 103015-100 | 6 jednorazowych saszetek, każda z oligomycyną, FCCP i rotenonem/antymycyną A |
| Seahorse XF RPMI Medium, pH 7,4, 500 ml | Agilent | 103576-100 | bez czerwieni fenolowej, wodorowęglanów, glukozy, pirogronianu lub glutaminy |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.