Известно, что нейтрофилы включают в себя арсенал обильных цитоплазматических гранул, никотинамидадениндинуклеотидфосфата (НАДФН) оксидазы, антимикробных ферментов и различных органелл, которые защищают от вторжения микробов; Кроме того, они очень подвижны и являются первыми клетками, привлеченными к месту воспаления, а это означает, что нейтрофилы являются первой линией защиты врожденной иммунной системы 1,2. Таким образом, гранулоцитарная трансфузионная терапия стала перспективным клиническим методом лечения инфекций, связанных с нейтропенией, для временного повышения иммунитета нейтрофилов 3,4,5. Недавние открытия ясно показали, что нейтрофилы также функционируют как многогранные эффекторы во многих физиопатологических сценариях6. Средняя продолжительность жизни нейтрофила составляет менее 24 часов, и, таким образом, фундаментальные исследования нейтрофилов и применение нейтрофильных исследований чрезвычайно затруднены из-за ограничений, связанных со стабильными генетическими манипуляциями и длительным хранением 7,8,9,10,11 . Есть некоторые клеточные линии, которые могут частично демонстрировать некоторые функции нейтрофилов, такие как HL-60, PLB-985, NB4, Kasumi-1 и индуцированные плюрипотентные стволовые клетки12. Эти клеточные линии могут обеспечить эффективное редактирование генов и криоконсервацию; Тем не менее, они по-прежнему сильно отличаются от первичных нейтрофилов и, таким образом, не могут точно повторять функции нейтрофилов13. Таким образом, большая часть исследований в этой области по-прежнему опирается на свежевыделенные первичные нейтрофилы. Эта область по-прежнему полагается на создание дорогостоящих и трудоемких условных нокаутированных мышей для исследования специфических функций генов у нейтрофилов, но в настоящее время не существует человеческих моделей.
Приложив усилия к изучению гетерогенных процессов, связанных с гибелью нейтрофилов, и множественных путей, которые регулируют эти процессы 14,15, недавно сообщалось о новом лечении, получившем название CLON-G (пермеабилизация каспаз-лизосомальной мембраны-ингибирование окислителя-некроптоза плюс гранулоцитарный колониестимулирующий фактор)16. CLON-G состоит из Q-VD-oph (хинолил-валил-O-метиласпартил-[-2,6-дифторфенокси]-метилкетона), Hsp70 (белок теплового шока 70), DFO (дефероксамин), NAC (N-ацетилцистеин), Nec-1s (некростатин-1) и G-CSF (гранулоцитарный колониестимулирующий фактор). Спонтанная гибель нейтрофилов опосредована несколькими путями, включая апоптоз, некроптоз и пироптоз. Q-VD-oph ингибирует апоптоз нейтрофилов в качестве ингибитора панкаспазы, нацеливаясь на каспазу 1, каспазу 3, каспазу 8 и каспазу 917. Нейтрофильный некроптоз зависит от сигнального пути, включающего взаимодействующую с рецептором протеинкиназу-1 (RIPK1) и доменоподобный белок киназы смешанной линии (MLKL)18. В качестве ингибитора RIPK1 Nec-1s ингибируют некроптоз нейтрофилов. Hsp70 и DFO могут ингибировать пермеабилизацию лизосомальной мембраны (LMP), которая может индуцировать апоптознейтрофилов 19 и пироптоз20. Активные формы кислорода (АФК) играют жизненно важную роль в гибели нейтрофилов, опосредуя LMP19 и апоптоз21 и ингибируя сигналывыживания 22. Как антиоксидант, который может уменьшить накопление АФК, NAC задерживает гибель нейтрофилов. В качестве фактора роста G-CSF активирует сигналы выживания нейтрофилов и ингибирует индуцированный кальпаином апоптоз23,24. Одновременно нацеливаясь на несколько путей спонтанной гибели нейтрофилов, продолжительность жизни нейтрофилов может быть эффективно увеличена до более чем 5 дней без ущерба для их функции. Лечение CLON-G расширяет возможности сохранения, транспортировки и манипулирования генами нейтрофилов, что может ускорить исследования в сообществе нейтрофилов. Между тем, основываясь на знаниях о гибели нейтрофилов, утвержденные в настоящее время протоколы анализов клеточной смерти могут вызвать неожиданное повреждение нейтрофилов14, поэтому эти протоколы были усовершенствованы, чтобы быть более подходящими для исследований нейтрофилов. В этом отчете представлены подробные протоколы культивирования нейтрофилов с помощью CLON-G и анализа in vitro на гибель клеток нейтрофилов мыши с использованием проточной цитометрии и флуоресцентной визуализации. CLON-G эффективен как на мышиных, так и на человеческих нейтрофилах; Тем не менее, образцы мышей демонстрируются здесь, чтобы упростить этот протокол. Концентрация NAC составляет 1 мМ для нейтрофилов мыши и 10 мкМ для нейтрофилов человека. Hsp70 является видоспецифичным и, таким образом, должен использоваться в соответствии с источником нейтрофила. Для этого протокола не имеет значения, выделены ли нейтрофилы из периферической крови или костного мозга и как они выделены.
Для настоящего исследования нейтрофилы были выделены из костного мозга мыши, чтобы получить достаточное количество нейтрофилов для экспериментов, так как из костного мозга можно получить около 1 x 10 7-1,5 x 107 нейтрофилов, в то время как только 1 x 10 6 нейтрофилов может быть выделен из периферической крови одной 8-12-недельной мыши C57BL /6 (любого пола). Градиентное центрифугирование проводили, чтобы избежать возможных повреждений и активации от механического воздействия сортировки FACS или сортировки MACS.