Este protocolo permite que um pesquisador isolar e caracterizar residente em tecido marca de macrófagos em vários tecidos inflamados, extraídos de modelos induzida por dieta de distúrbios metabólicos.
Artigo de método
Este protocolo permite que um pesquisador isolar e caracterizar residente em tecido marca de macrófagos em vários tecidos inflamados, extraídos de modelos induzida por dieta de distúrbios metabólicos.
A obesidade promove um estado inflamatório crônico que em grande parte é mediado por macrófagos de tecido-residente, bem como macrófagos derivados de monócitos. Obesidade induzida por dieta (DIO) é um modelo valioso em estudar o papel da heterogeneidade de macrófagos; no entanto, os isolamentos adequados macrófago são difíceis de adquirir de tecidos inflamados. Neste protocolo, descrevem as etapas de isolamento e necessárias diretrizes de solução de problemas derivadas de nossos estudos para a obtenção de uma população adequada de tecido-residente de macrófagos de ratos após 18 semanas de alto teor de gordura (HFD) ou gordura/alta-colesterol ( Intervenção de dieta HFHCD). Este protocolo incide sobre três tecidos de hallmark estudados na obesidade e aterosclerose, incluindo o fígado, os tecidos de adiposo brancos (WAT) e a aorta. Destacamos o uso como dualista de fluxo cytometry pode alcançar uma nova dimensão de isolamento e caracterização de macrófagos de tecido-residente. Uma seção fundamental do presente protocolo aborda a complexidade subjacente digestões enzimáticas de tecido-específica e isolamento do macrófago e subsequente da pilha-superfície anticorpo mancha para análise de fluxo cytometric. Este protocolo aborda existentes complexidades subjacentes fluorescente-ativado da pilha (FACS) de classificação e apresenta esclarecimentos para essas complexidades a fim de obter a caracterização de ampla gama de populações de células adequadamente classificada. Métodos alternativos de enriquecimento estão incluídos para classificação de células, tais como o fígado densa, permitindo a gestão de tempo e flexibilidade quando se trabalha com FACS. Em breve, este protocolo auxilia o pesquisador para avaliar a heterogeneidade de macrófagos de uma infinidade de tecidos inflamados em um determinado estudo e fornece dicas de solução de problemas perspicazes que foram bem sucedidas para caracterização e isolamento celular favorável de células do sistema imunológico em inflamação mediada por DIO.
Modelos de mouse têm sido extensivamente usados para estudar a dinâmica de doenças humanas. Isolamento adequado, residente de células de tecidos de ratos em um estado doente pode fornecer uma plataforma para a compreensão das contribuições moleculares e celulares para a patogênese de uma doença1. Uma doença que é de importância crucial é a obesidade. A incidência de obesidade continua a aumentar em todo o mundo em paralelo com a resistência à insulina e o tipo 2 diabetes mellitus, doença cardiovascular e esteatose hepática2,3. Consumo excessivo de nutrientes é ainda mais distorcido pela diminuição da atividade física, desencadeando alterados sinais provenientes do tecido adiposo, o que pode alterar o meio celular de outros tecidos periféricos como a aorta e fígado4. Tal rompimento da homeostase metabólica resulta em uma crônica de baixo grau de inflamação sistêmica5.
Clássica ativação de macrófagos residentes para a aorta e fígado, bem como o recrutamento para o tecido adiposo branco (WAT) tem demonstrada não só iniciar dysregulation do metabólicos sinais mas também sustentar inflamação6,7. A heterogeneidade fenotípica e funcional de macrófagos é fortemente associada com a patogênese da obesidade relacionada co-morbidades7. A plasticidade dinâmica na polarização do macrófago permite que estas células que exibem uma variedade de fenótipos registrados que coordenam a progressão e a resolução da inflamação8. Enquanto classicamente ativados macrófagos (M1) estão implicados na propagação da inflamação, alternativamente ativados macrófagos (M2) foram associados com resolução e tecido reparação9,10.
Como o corpo sofre estresse metabólico, o tecido adiposo branco anormalmente acumula. O tecido adiposo expandido atrai e retém células inflamatórias que alterar profundamente a função normal dos adipócitos para promover a resistência à insulina, hiperglicemia e, finalmente, diabetes mellitus tipo 2, resistência à insulina ou hiperglicemia11, 12. Em paralelo, tecido adiposo branco remodela em resposta a sinais inflamatórios lançado pela infiltrou-se classicamente registrados (M1) tecido adiposo macrófagos (ATMs)13,14. Este órgão multicelular exerce uma cascata de sinais que desvia a função normal de outros órgãos do corpo tais como a aorta e hepática4.
O fígado é uma potência metabólica que adapta-se em resposta aos estímulos provenientes da vizinha desregulação WAT15. Hepáticos macrófagos ou células de Kupffer, em resposta a alterações metabólicas, secretam citocinas inflamatórias que transformam ambos parenquimatosa e fenótipo de células não-parenquimatosas e promovem a remodelação do tecido. Acúmulo de lipídios hepático, inflamação, depósitos excessivos de matriz extracelular, necrose e função eventual perda segue os insultos inflamatórios, contribuindo para o amplo espectro de danos no fígado associados com doença hepática gordurosa não-alcoólica 16,17,18.
Em paralelo a WAT comprometido e função hepática, grandes artérias acumulam lipídios dentro da parede arterial como o corpo sofre de estresse metabólico crônico19. Acúmulo de lipídios arterial desencadeia a secreção de quimiocinas pelas células endoteliais ativadas e subsequente recrutamento de monócitos20. Uma vez recrutados, monócitos proliferam, diferenciam, ingerem lipoproteínas e tornar-se células de espuma. Atherogenesis é iniciada e sustentada pela atividade pró-inflamatória dos recrutados e macrófagos residentes tecido de lipídios-carregados. Sucumbir a sinais de estresse extracelular e intracelular, retransmitidos neste microambiente aterogênico, esses macrófagos então se envolver em uma cascata de sinalização de apoptotic. Como essas células espuma morrem, eles contribuem seu conteúdo lipídico preenchido para o núcleo necrótico da lesão, que então leva a ruptura da placa, infarto do miocárdio e acidente vascular cerebral.
Coletivamente, a heterogeneidade dos fenótipos de macrófagos em parte organiza a obesidade induzida por alterações inflamatórias observadas nos tecidos de desregulação como WAT, fígado e aorta8,21. Caracterização de recrutados e macrófagos residentes tecido poderiam fornecer insights sobre potenciais alvos moleculares que manipulam o macrófago fenótipo1. Para efetivamente caracterizar os macrófagos dos tecidos inflamados induzida pela obesidade, uma suspensão de célula única pode ser obtida através de digestão enzimática. Esses protocolos de dissociação devem ser eficazes em suficientemente degradante do tecido conjuntivo, minimizando a morte celular imune e oferece um rendimento de célula ideal. A mistura de enzima é dependente do tipo de tecido e seu tornar-se estrutural. Tecidos resistentes, tais como a aorta requer mais forte atividade enzimática, em comparação com o fígado e o WAT, para alcançar a dissociação de tecido. Da suspensão de célula única, macrófagos residentes de tecido podem ser inequivocamente caracterizados ou isolados para ainda mais a jusante análises tais como criação de perfil transcricional.
Aqui um protocolo específico de tecido é descrito que usa tecido dependente de colagenase digestão e citometria de fluxo policromático efetivamente isolar e caracterizar macrófagos residentes tecido obtidos de obesidade dieta tradicional induzida, aterosclerose, simples esteatose e esteatohepatite mouse modelos. Simultânea de coloração de marcadores de superfície celular com anticorpos contra leucócitos-(CD45 e/ou CD11b) e macrófago - antígenos específicos (F4/80) é frequentemente usado para identificar as populações de macrófagos22. Fluorescência-ativado da pilha (FACS) de classificação é uma poderosa estratégia usada para classificar essas populações identificadas em elevado grau de pureza. População classificada, então, pode ser avaliada para perfis de fenótipo gene específico usando a jusante análise molecular (tais como a reação em cadeia da polimerase em tempo real quantitativa)23. Apesar de citometria de fluxo padrão e classificação de celulares baseados em citometria de fluxo são ferramentas poderosas na distinção entre macrófagos dentro de uma suspensão de células vastamente heterogêneos, os antigos protocolos devem ser otimizados para garantir uma saída bem sucedida. Neste estudo, são descritos os protocolos que efetivamente isolar e caracterizam os macrófagos específicos do tecido viável; mais importante, este estudo fornece insight crucial sobre questões técnicas que muitas vezes surgem, bem como estratégias proativas e resolução de problemas para prevenir e/ou resolvê-los.
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Todos os protocolos experimentais (seções 1, 1.2 e 1.3) foram aprovados pelo cuidado institucional do Animal e uso Comité (IACUC) na Universidade Estadual da Pensilvânia.
| Tecido | Preparação de Buffers de dissociação | Volume final | Armazenamento |
| Tecido adiposo branco (WAT) | Buffer de dissociação: 2,5% HEPES, albumina de soro bovino (BSA) de 10 mg/mL, 3 mg/mL (0,3%) Colagenase tipo II em de Dulbecco modificado águia médio (DMEM) com glicose de 4,5 g/L, sem piruvato de sódio e e L-glutamina | 500 mL | menos 80° C (alíquotas de 10 mL) |
| Fígado | 25 x concentrado de tampão de perfusão (PBC): 3,55 M NaCl, 168 mM KCl, 240 mM HEPES, 150mm de NaOH em água destilada deionizada H2O | 500 mL | menos 20° C (alíquotas de 40 mL) |
| Buffer de preservação (PRB): BSA de 1% em tampão de perfusão 1x | 1 L | 4 ° C | |
| Buffer de dissociação: 1 x perfusão Buffer suplementado com 4,76 mM CaCl2 e 72 U/mL colagenase tipo IV | 50 mL (por rato) | Prepare-se imediatamente antes da utilização | |
| Aorta | Buffer de dissociação: 125 U/mL colagenase tipo XI, 60 U/mL hialuronidase tipo I, 60 U/mL DNase eu, 450 U/mL colagenase tipo I, 20 mM HEPES 1 x salino de tampão fosfato (PBS) | 500 mL | menos 80° C (alíquotas de 10 mL) |
Tabela 1: Receitas do amortecedor tecido específico de perfusão.
1. dissociação e isolamento de tecido
2. fluxo Cytometry e FACS coloração
| Fluoróforo | R-ficoeritrina (PE) | PE/cianina (Cy) 7 | PE/cianina (Cy) 5 | Azul (PB) |
| Laser (nm) | Azul (488 nm) / amarelo (561-570 nm) - verde (532 nm) | Azul (488 nm) / amarelo (561-570 nm) - verde (532 nm) | Azul (488 nm) / amarelo (561-570 nm) - verde (532 nm) | Violeta (405 nm) |
| ExcitaçãoMAX (nm) | 496 | 496 | 496 | 401 |
| Emissão deMAX (nm) | 578 | 785 | 667 | 455 |
| Marcador fenotípica | F4/80 | CD11c | CD11b | CD45 |
| EMR1, Ly71 | ΑX integrina, integrina αX cadeia, CR4, p150, ITGAX | ΑM integrina, Mac-1 Mo1, CR3, Ly-40, C3biR, ITGAM | T200, Ly-5, LCA | |
| Tipo de célula alvo | Macrófagos residentes de tecido | Macrófagos classicamente registrados (M1) | Monócitos / macrófagos | Leucócitos (macrófagos / monócitos, linfócitos e granulócitos) |
| Subconjunto de células dendríticas | Células dendríticas, células NK, células T ativadas e um subconjunto de linfócitos intraepiteliais intestinais (IEL) | Granulócitos, células dendríticas, células NK e subconjuntos de células T e B | ||
| Factor de diluição | 01:50 | 1: 100 | 1: 100 | 1: 100 |
| ISOTYPE controles | PE rato IgG2a | PE/Cy7 armênio Hamster IgG | PE/Cy5 Rat IgG2b | IgG2c rato azul do Pacífico |
Tabela 2: Lista de fluoróforo etiquetado anticorpos específicos para discriminar os macrófagos residentes de tecido.
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Ao usar o apolipoprotein E deficientes camundongos C57BL/6 (ApoE KO) (BL6) mantidos em uma dieta de alta gordura colesterol elevado (HCHFD ou HCD) por 18 semanas, 1 x 104 - 2 x 104 CD45++ de F4/80 macrófagos aórtico podem ser isolados quando duas amostras são em pool. Fígados dissecados de ratos alimentados com HFHCD KO ApoE, produziu maior que 5 x 105 classificados células de Kupffer (que depende do tempo de classificação disponível)...
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Modelos de desordem metabólica induzida por dieta que imitam co-morbidades, tais como aterosclerose, simples esteatose, esteatohepatite e diabetes tipo 2 são usados extensivamente para melhor compreender os mecanismos moleculares subjacentes de progressão da doença. Digestão dependente de colagenase é muitas vezes usado para dissociar os tecidos para libertar as células da matriz extracelular (ECM)16,27. Enzimas como a colagenase perturbam o colágeno que fornece ...
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Autores não têm nenhum conflito de interesses para divulgar.
Gostaríamos de agradecer a facilidade do núcleo citometria de fluxo para a Universidade de Pensilvânia estado Millennium ciência complexa.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 26 G x 5/8 in Agulhas | BD | 305115 | |
| 23 G x 0.75 in agulha x tubo de 12 in. Conjunto de Coleta de Sangue | BD | 367297 | Usado para canulação de VCI sub-hepática durante a perfusão hepática |
| 21 G 1 1/2 pol. Agulhas | BD | 305156 | |
| Seringa de 1 mL com batentes de borracha | BD | 309659 | |
| Seringas de 10 mL | BD | 309604 | |
| Seringa de 1 mL | BD | 309659 | |
| F4/80 PE | Biolegend | 123110 | |
| CD11c PE/Cy7 | Biolegend | 117318 | |
| CD11b PE/Cy5 | eBioscience | 15-0112-81 | |
| Anti-mouse CD16/32 Fc Block | Biolegend | 101320 | |
| CD45 Pacific Blue | Biolegend | 103126 | |
| PE Rato IgG2a | Biolegend | 400508 | |
| PE/Cy7 Hamster Armênio IgG | Biolegend | 400922 | |
| PE/Cy5 Rato IgG2b | Biolegend | 400610 | |
| Rato Azul Pacífico IgG2c | Biolegend | 400717 | |
| Dulbecco' s Modified Eagle Medium (DMEM) | Cellgro | 15-017-CV | |
| 1x Solução salina tamponada com fosfato (PBS) | Cellgro | 21-031-CV | |
| 70 μ filtros de células m | Corning, Inc. | 352350 | |
| Tubo de microcentrífuga de 1,7 mL | Denville | C2170 | |
| -16x | Microscopia Eletrônica | Sciences CAS #30525-89-4 | |
| Tesoura Micro Dissecante, 3.5 polegadas, Reta, 23 mm, Afiada | Stoelting | 52132-10P | Usado para fins gerais de dissecação |
| Micro Fórceps, 4 polegadas, curva completa, 0.8 mm | Stoelting | 52102-37P | Usado para fins gerais de dissecação |
| Tesoura de dissecção de mola - 3 mm de corte | Ferramenta Fine Science | 15000-10 | Usada para dissecção da aorta Passos 1.3.3.17 a 1.3.3.28 |
| Curvado 0.07 mm x 0.04 mm Ponta Fórceps | Fine Science Tool | 11297-10 | Usado para dissecção da aorta Passos 1.3.3.17 a 1.3.3.28 |
| Fórceps Hemostático (Curvo) | Fine Science | Tool 13021-12 | |
| Heparina Sódica Sal | Fischer Scientific | 9041-08-1 | |
| 35 mm Cultura de Células/Placas de Petri | Fischer Scientific | 12-565-90 | |
| Placas de Petri de Poliestireno (10 cm) c/tampa | Tubos | 08-757-100D | |
| Fischer Scientific | 14-959-53A | ||
| ( Polipropileno) | Fischer Scientific | 14-432-22 | |
| Tubos de Poliestireno de Fundo Redondo de 5 mL | Fischer Scientific | 14-959-5 | |
| Soro Fetal Bovino | Gemini Bio-Products | 100-106 | |
| Etanol (Estoque de Álcool Etílico Desnaturado, Anidro) | Millipore | EX0285-1 | |
| Soro Bovino Albumina | Rockland | BSA-50 | |
| HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | |
| Colagenase Tipo II | Sigma-Aldrich | C6885 | |
| Colagenase Tipo XI | Sigma-Aldrich | C7657 | |
| Hialuronidase Tipo I | Sigma-Aldrich | H3506 | |
| DNAse | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Colagenase Tipo I | Sigma-Aldrich | C0130 | |
| NaOH | Sigma Aldrich | 1310-73-2 | |
| CaCl2 | Sigma Aldrich | 449709-10G | |
| Copo de 500 mL | Sigma Aldrich | 02-540M | |
| 4 cm Grampo hemostático | Stoelting | 52120-40 | |
| Pinça dentada | Stoelting | 52104-33P | |
| 50 μ m Filtros descartáveis | Systemex | 04-0042-2317 | |
| Colagenase Tipo IV | ThermoFischer Scientific | 17104019 | |
| Cloreto de Amônio Potássio (ACK) | ThermoFischer Scientific | ||
| Lâminas de barbear (0,22 mm (0,009"))VWR | International | 55411-050 | |
| Texas Red Mancha viva/morta Mancha | vermelha de viabilidade (em Figura 1A) |
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