Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Immunology and Infection

Stimolazione in vitro e visualizzazione del rilascio di trap extracellulari nei Macrofagi derivati da Monciti Umani differenziati

Published: November 1, 2019 doi: 10.3791/60541

Summary

Presentato qui è un protocollo per rilevare la produzione di trap extracellulari macrofalo (MET) nella coltura di cellule vive utilizzando microscopia e colorazione a fluorescenza. Questo protocollo può essere ulteriormente esteso per esaminare specifici marcatori proteici MET mediante colorazione immunofluorescenza.

Abstract

Il rilascio di trappole extracellulari (ET) da parte dei neutrofili è stato identificato come un fattore che contribuisce allo sviluppo di malattie legate all'infiammazione cronica. Neutrophil ETs (NETs) sono costituiti da una rete di DNA, proteine istone, e varie proteine granulo (cioè, mieloperossiasi, elastasi, e cathepsin G). Altre cellule immunitarie, compresi i macrofagi, possono anche produrre ET; tuttavia, fino a che punto ciò si verifica in vivo e se le trappole extracellulari dei macrofazini (MET) svolgono un ruolo nei meccanismi patologici non è stato esaminato in dettaglio. Per comprendere meglio il ruolo delle MET nelle patologie infiammatorie, è stato sviluppato un protocollo per visualizzare il rilascio di MET dai macrofagi umani primari in vitro, che può essere sfruttato anche negli esperimenti di immunofluorescenza. Ciò consente un'ulteriore caratterizzazione di queste strutture e il loro confronto con gli ET rilasciati dai neutrofili. I macrofagi derivati dai monofati umani (HMDM) producono MET dopo l'esposizione a diversi stimoli infiammatori a seguito della differenziazione al fenotipo pro-infiammatorio M1. Il rilascio di MET può essere visualizzato mediante microscopia utilizzando una macchia di acido nucleico fluorescente verde che è impermeantto alle cellule vive (ad esempio, verde SYTOX). L'uso di macrofagi primari appena isolati, come l'HMDM, è vantaggioso nella modellazione di eventi infiammatori in vivo rilevanti per potenziali applicazioni cliniche. Questo protocollo può essere utilizzato anche per studiare il rilascio di MET da linee cellulari monocitiche umane (ad esempio, THP-1) a seguito di differenziazione in macrofagi con acetato di mirino phorbol o altre linee cellulari di macrofalo (ad esempio, le cellule J774A.1 simili a murini.

Introduction

Il rilascio di ET dai neutrofili è stato identificato per la prima volta come una risposta immunitaria innata innescata da infezione batterica1. Sono costituite da una spina dorsale del DNA a cui sono legate varie proteine del granulo con proprietà antibatteriche, tra cui l'elastasi neutrofilo e la mieloperossia2. Il ruolo principale degli ET neutrofili (NET) è quello di catturare gli agenti patogeni e facilitarne l'eliminazione3. Tuttavia, oltre al ruolo protettivo degli ET nella difesa immunitaria, un numero crescente di studi ha anche scoperto un ruolo nella patogenesi della malattia, in particolare durante lo sviluppo di malattie basate sull'infiammazione (ad es. artrite reumatoide e aterosclerosi4). Il rilascio degli ET può essere innescato da varie citochine pro-infiammatorie, tra cui l'interleuchina 8 (IL-8) e il fattore di necrosi tumorale alfa (TNF)5,6, e l'accumulo localizzato di ET può aumentare i danni ai tessuti ed evocare risposta pro-infiammatoria7. Ad esempio, le ET sono state implicate come un ruolo causale nello sviluppo dell'aterosclerosi8,promuovendo la trombosi9e prevedendo il rischio cardiovascolare10.

Ora si riconosce che oltre ai neutrofili, altre cellule immunitarie (ad esempio, mastociti, eosofili e macrofagi) possono anche rilasciare ET in caso di esposizione alla stimolazione microbica o pro-infiammatoria11,12. Questo può essere particolarmente significativo nel caso dei macrofagi, considerando il loro ruolo chiave nello sviluppo, nella regolamentazione e nella risoluzione delle malattie infiammatorie croniche. Pertanto, è importante ottenere una maggiore comprensione della potenziale relazione tra il rilascio di ET dai macrofagi e lo sviluppo di malattie correlate all'infiammazione. Recenti studi hanno dimostrato la presenza di MET e NET in placche aterosclerotiche umane intatte e trombi organizzi13. Allo stesso modo, i MET sono stati implicati nel guidare lesioni renali attraverso la regolazione delle risposte infiammatorie14. Tuttavia, a differenza dei neutrofili, ci sono dati limitati sui meccanismi della formazione MET dai macrofagi. Recenti studi che utilizzano modelli in vitro umano di formazione MET mostrano alcune differenze nei percorsi coinvolti in ogni tipo di cellula (cioè, per quanto riguarda l'assenza di citrigazione istone con macrofagi)6. Tuttavia, alcuni hanno dimostrato che il rilascio di NET può verificarsi anche in assenza di citrullination istone15.

L'obiettivo generale di questo protocollo è quello di fornire un metodo semplice e diretto per valutare il rilascio MET in un modello di macrofago clinicamente rilevante. Ci sono un certo numero di diversi modelli di cellule di macrofago in vitro che sono stati utilizzati per studiare MET (cioè, la linea cellulare monocito umano THP-1 e varie linee cellulari del macrofano murino)16. Esistono alcune limitazioni associate a questi modelli. Ad esempio, la differenziazione dei monociti THP-1 ai macrofagi richiede solitamente una fase di innesco, come l'aggiunta di acetato di forbol miristatico (PMA), che a sua volta attiva percorsi dipendenti dalla chinasi proteica C (PKC). Questo processo è noto per innescare larelease 4 ET e si traduce in un basso rilascio MET basale da cellule THP-1. Altri studi hanno evidenziato alcune differenze nella bioattività e nelle risposte infiammatorie montate dai macrofagi in vivo rispetto alle cellule THP-1 trattate daPMA.

Allo stesso modo, il comportamento e le risposte infiammatorie di diverse linee cellulari simili a macrofagi murini non rappresentano completamente lo spettro di risposta dei macrofagi umani primari18. Pertanto, allo scopo di studiare la formazione di ET macrofaci nell'ambiente clinico, si ritiene che i macrofagi derivati da monofagi (HMDM) primari siano un modello più rilevante piuttosto che linee cellulari monocitiche o murine simili a macrofagi.

Il rilascio di ET dagli HMDM polarizzati M1 è stato dimostrato in seguito all'esposizione di queste cellule a diversi stimoli infiammatori, tra cui l'acido ipocilno ossidante derivato da mieloperossia derivato da minidrica (HOCl), PMA, TNF e IL-86. Descritto qui è un protocollo per polarizzare gli HMDM al fenotipo M1 e visualizzare il successivo rilascio MET dopo l'esposizione a questi stimoli infiammatori. PMA è usato come stimolo del rilascio MET per facilitare il confronto con studi precedenti che hanno usato neutrofili. È importante sottolineare che, HOCl, IL-8, e TNF , sono utilizzati anche per stimolare il rilascio di MET, che si crede di essere modelli migliori dell'ambiente infiammatorio in vivo. Il metodo microscopico per la visualizzazione del rilascio di ET consiste nel macchiare il DNA extracellulare nelle colture di cellule vive utilizzando il verde SYTOX, una macchia di acido nucleico verde fluorescente impermeabile che è stata applicata con successo nei precedenti studi neutrofili. Questo metodo consente una valutazione rapida e qualitativa del rilascio di ET, ma non è appropriato come metodo autonomo per la quantificazione dell'estensione del rilascio ET. La metodologia alternativa deve essere utilizzata se è necessaria la quantificazione per confrontare l'entità del rilascio di ET derivante da diverse condizioni o interventi di trattamento.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

L'HMDM è stato isolato dai preparati per le mani di bufala umana forniti dalla banca del sangue con l'approvazione etica del distretto sanitario locale di Sydney.

1. Cultura HMDM

  1. Isolare i monociti dai preparati del camice buffo preparati dal sangue periferico di donatori umani sani utilizzando una preparazione disponibile in commercio per isolare i linfociti, seguita da eluriazione centrifuga contrastata19, 20.
  2. Confermare la presenza di monociti per citospinning e colorazione con macchie Giemsa modificate per caratterizzazione monocite19.
  3. In condizioni sterili, regolare la densità dei monociti a 1 x 106 cellule/mL utilizzando il supporto RPMI-1640 senza siero. Aggiungere 1 mL di questa sospensione cellulare a ogni pozzo di una piastra di coltura dei tessuti a 12 pozzetto. Coltura in un'incubatrice cellulare a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 per 2 h per promuovere l'aderenza alla piastra di coltura tissutale.
  4. In condizioni sterili, rimuovere il supporto cellulare e sostituirlo con supporti di coltura RPMI-1640 completi contenenti 10% (v/v) siero umano in pool e 20 mM L-glutamine.
  5. Coltura le cellule a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 in un'incubatrice cellulare per 8 giorni, cambiando i media ogni 2 giorni.

2. Polarizzazione di HMDM

  1. In condizioni sterili, preparare i supporti di innesco M1 aggiungendo l'interferone z (IFN; 20 ng/mL) e il lipopolioaccharide (LPS; 1 g/mL) ai mezzi di coltura RPMI-1640 completi. Preparare il supporto di priming M2 aggiungendo l'interleucina 4 (IL-4; 20 ng/mL) al supporto di coltura RPMI-1640 completo.
  2. In condizioni sterili, aspirare i media dei pozzi della piastra di coltura dei tessuti che contengono l'HMDM, che sono stati semiati e coltivati come descritto nella sezione 1.
  3. Lavare con cura i pozze contenenti le cellule 3x con PBS sterile (preriscaldato a 37 gradi centigradi), utilizzando 1 mL di aliquote di PBS.
  4. Aggiungere 1 mL del supporto di innesco M1 o M2 a ogni pozzo contenente l'HMDM (a seconda di quale sia appropriato per l'esperimento).
  5. Incubare le cellule per 48 h a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 in un'incubatrice cellulare.

3. Stimolazione dell'HMDM per indurre MET Release

  1. In condizioni sterili, preparare i mezzi di coltura contenenti diversi stimolatori del rilascio MET (a seconda di quale sia appropriato per l'esperimento) al supporto RPMI-1640 completo: PMA (25 nM), TNF (25 ng/mL) o IL-8 ricombinante umano (50 ng/mL (50 ng/mL ).
  2. Per gli esperimenti con la stimolazione HOCl, preparare HOCl (200 m) in HBSS (preriscaldato a 37 gradi centigradi), immediatamente prima dell'aggiunta alle cellule. Assicurarsi che l'HOCl non sia preparato in un supporto completo della cella.
    NOT: La concentrazione della soluzione stock di HOCl viene quantificata misurando l'assorbimento UV della soluzione a 292 nm e pH 116 e utilizzando un coefficiente di estinzione di 350 M-1cm-121.
  3. Dopo il trattamento di polarizzazione descritto nella sezione 2, aspirare il supporto cellulare da ogni pozzo e lavare con cura le cellule 3x con 1 mL aliquote di: PBS sterile (per PMA, TNF e IL-8) o HBSS (per HOCl), che sono stati preriscaldati a 37 gradi centigradi.
  4. Per gli esperimenti con PMA, TNF o IL-8: aggiungere 1 mL del supporto completo contenente PMA, TNF o IL-8 dopo la rimozione del PBS nella fase finale di lavaggio.
  5. Per gli esperimenti con il TNF, incubare le cellule per 6 h a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 in un'incubatrice cellulare. Per esperimenti con PMA e IL-8, incubare le cellule per 24 h a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 in un'incubatrice cellulare.
  6. Per gli esperimenti con HOCl, aggiungere 1 mL di HOCl in HBSS dopo aver rimosso l'HBSS nella fase finale di lavaggio. Quindi, incubare le cellule per 15 min a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 in un'incubatrice cellulare.
    1. Aspirare con attenzione il supernatante cellulare e lavare le cellule 3x con 1 mL aliquote di HBSS come descritto al punto 3.3.
    2. Dopo aver rimosso l'HBSS dalla fase finale del lavaggio, aggiungere 1 mL di supporti di coltura RPMI-1640 completi. Quindi, incubare le cellule per 24 h a 37 gradi centigradi in presenza del 5% di CO2 in un'incubatrice cellulare.

4. Visualizzazione di MET nella cultura delle cellule vive

  1. Preparare il coloranti verde SYTOX in HBSS ad una concentrazione di 40 M.
  2. Alla fine dei trattamenti descritti nella sezione 3 per indurre il rilascio di MET, aggiungere direttamente 25 :L di 40 M del coloranti ad ogni pozzo contenente HMDM.
  3. Incubare le cellule a temperatura ambiente (RT) per 5 min al buio.
  4. Posizionare l'HMDM nei pozzi di coltura tissutale sullo stadio del microscopio di un microscopio fluorescente invertito per l'imaging.
  5. Procedure per il microscopio
    1. Accendere una fonte di luce fluorescente ad ampio spettro, una fonte di luce del campo luminoso e un microscopio invertito installato con una fotocamera digitale a colori ad alta risoluzione (vedere Tabella dei materiali).
    2. Ruotare la ruota del filtro fino alla posizione di "numero 2" per la fluorescenza verde (eccitazione - 504 nm, emissione 523 nm) per l'imaging dei campioni macchiati di verde contenuti all'interno dei pozzi di coltura dei tessuti.
    3. Utilizzando l'obiettivo 5x, mettere a fuoco l'immagine con la messa a fuoco grossolana, quindi le manopole di messa a fuoco fine sul microscopio, fino a quando l'immagine appare nitida, chiara e messa a fuoco quando viene visualizzata attraverso l'oculare del microscopio.
    4. Impostare il microscopio alla modalità fotocamera.
    5. Avviare il software associato.
    6. Selezionare la scheda Acquisizione nel software.
    7. Fare clic sul pulsante Riproduci per visualizzare l'anteprima dell'immagine e regolare la manopola di messa a fuoco fine sul microscopio fino a quando l'immagine non appare nitida, chiara e messa a fuoco nella finestra di anteprima del software.
    8. Fare clic sul pulsante Acquisisci.
      NOT: L'immagine acquisita verrà visualizzata automaticamente nel software di accompagnamento.
    9. All'interno del software, fare clic su File Salva come tipo di file immagine richiesto.
    10. Al microscopio, ruotare la ruota del filtro fino alla posizione "numero 5" per l'imaging del campo luminoso e ripetere i passaggi da 4.5.2–4.5.9 per ottenere l'immagine del campo luminoso corrispondente.
    11. Ripetere i passaggi da 4.5.2– 4.5.10 se necessario per la successiva acquisizione dell'immagine.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Le immagini di Brightfield che mostrano i cambiamenti morfologici dell'HMDM in risposta agli stimoli per la differenziazione cellulare sono mostrate nella Figura 1. I macrofagi polarizzati M1 da esperimenti con HMDM esposti a IFN e LPS hanno mostrato una forma di cella allungata e simile a un mandrino, come indicato dalle frecce nere nella Figura 1 (pannello centrale). Per fare un confronto, la morfologia dei macrofagi polarizzati M2 dopo l'esposizione dell'HMDM a IL-4 per 48 h erano tipicamente rotonde e piatte, come indicato dalle frecce nere nella Figura 1 (pannello all'estrema destra).

La capacità di fenotipi HMDM differenziati di rilasciare MET è stata visualizzata mediante imaging a fluorescenza delle cellule vive con verde SYTOX, come illustrato nella Figura 2. La figura 2A mostra i dati di controllo ottenuti da ogni fenotipo HMDM incubato per 24 h in assenza di stimoli pro-infiammatori. In questo caso, c'era una colorazione verde molto limitata, come ci si aspettava, data la natura impermeant della cellula di questa macchia. La figura 2B ha mostrato una colorazione positiva per le MET, risultante dall'esposizione degli HMDM M1 a HOCl, PMA, IL-8 o TNF. I MET sono indicati dalle frecce bianche, mostrate come striature verdi, risultanti dai filamenti di DNA extracellulare. Con HOCl, oltre a colorare il DNA extracellulare, c'era qualche colorazione verde apparente nelle cellule. Questa colorazione cellulare è stata osservata anche in una certa misura con gli altri stimoli e si ritiene che rifletta la perdita di integrità della membrana risultante dalla morte cellulare indipendente da ET a causa delle condizioni di trattamento.

La figura 2B mostra anche gli esperimenti corrispondenti eseguiti con M2 HMDM, che sono stati esposti a IL-4. In questo caso, non c'è stato alcun rilascio di DNA dalle cellule, come indicato dall'assenza di filamenti / strisce di DNA extracellulare; però, c'è stato un certo assorbimento cellulare di colorante fluorescente verde con l'HOCl e il TNF. Ai fini comparativi, la figura 3 mostra dati rappresentativi che indicano il rilascio MET dai macrofagi THP-1 esposti a TNF , 50 ng/mL per 4 h. In questo caso, va notato che è stata utilizzata una popolazione non polarizzata di cellule, e i monociti THP-1 sono stati differenziati ai macrofagi per pre-trattamento con PMA (50 ng/mL per 72 h) come descritto in precedenza22.

Figure 1
Figura 1: Cambiamenti morfologici degli HMDM polarizzati in modo differenziale. Rappresentativo delle immagini da HMDM non differenziati e differenziati (n . 5). Gli HMDM sono stati coltivati con supporti completi contenenti siero e glutammina umana per 8 giorni prima dell'innesco al fenotipo M1 o M2 dopo l'esposizione a IFN e LPS o IL-4, rispettivamente, per 48 h. Barra della scala di 200 m. Le frecce indicano esempi di celle che mostrano le caratteristiche morfologiche degli HMDM M1 o M2.

Figure 2
Figura 2: MET prodotti da M1 HMDM in seguito alla stimolazione HOCl, PMA, IL-8 e TNF. Immagini rappresentative di HMDM macchiati verdi SYTOX da (A) Gli HMDM M1 e M2 non stimolati incubati per 24 h in assenza di stimoli infiammatori sono stati utilizzati come controllo, dimostrando l'assenza di rilascio MET. (B) M1 e M2 Gli HMDM sono stati trattati con 1) HOCl (200 m, 15 min), PMA (25 nM), o IL-8 (50 ng/mL) con incubazione per 24 ore o 2) TNF (25 ng/mL) con incubazione per 6 h per indurre il rilascio di MET. I MET sono stati visualizzati con l'aggiunta del verde SYTOX, come indicato da frecce bianche nel pannello superiore da M1 HMDM. Negli esperimenti corrispondenti con gli M2 HMDMs non sono stati osservati METS. Barra della scala: 500 m. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figure 3
Figura 3: MET prodotti da macrofagi THP-1 non polarizzati a seguito della stimolazione TNF. Immagini rappresentative dei macrofagi TNP-1 saldati in verde, differenziati per pre-trattamento con PMA (50 ng/mL per 72 h) prima di un'ulteriore incubazione per 4 h in assenza o presenza di TNF (50 ng/mL) per indurre il rilascio di MET. I MET sono stati visualizzati con l'aggiunta di Verde SYTOX. I dati sono rappresentativi dei pozzi di coltura di replica da esperimenti n - 3. Barra della scala: 100 m. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

La generazione e la visualizzazione della formazione MET utilizzando HmDM differenziate M1 rappresenta un nuovo modello in vitro che può essere utile per studiare il potenziale ruolo patologico di queste strutture macrofaghe, in particolare sotto l'infiammatorio cronico Condizioni. Fornisce un protocollo robusto per la stimolazione dei macrofagi umani primari per rilasciare MET, che può anche essere utilizzato in studi correlati con linee cellulari monociti o macrofagi murini. La riuscita implementazione di questo protocollo per la stimolazione della formazione di MET da parte di HMDM dipende da un'attenta coltura cellulare e dalla manipolazione per mantenere una buona vitalità cellulare. Ciò aumenterà l'entità e la qualità delle MET osservate. Per fornire una migliore nutrizione cellulare, i supporti RPMI utilizzati per mantenere l'HMDM dovrebbero contenere siero umano, piuttosto che siero bovino fetale, così come L-glutamine. Ogni soluzione stock di questo supporto RPMI completo deve essere utilizzata entro 1 settimana. Anche la corretta memorizzazione dei supporti è importante. I supporti devono essere conservati a 4 gradi centigradi in assenza di luce.

Inoltre, è importante osservare e monitorare regolarmente la forma e la morfologia delle cellule per microscopia durante la coltura dell'HMDM. Eventuali cambiamenti anomali o inaspettati nella forma delle cellule osservati prima dell'aggiunta di IFN e LPS o IL-4 (per polarizzare i macrofagi) possono indicare una riduzione del tasso di sopravvivenza delle cellule. L'HMDM dovrebbe essere aderente e non proliferare. È importante, quindi, monitorare le cellule per eventuali cambiamenti nella morfologia, densità cellulare, o perdita di aderenza durante il normale periodo di coltura di 8 giorni. Una drastica diminuzione della densità cellulare durante i primi 2 giorni dopo l'isolamento suggerisce che gli HMDM risultanti potrebbero non essere sufficientemente vitali per gli esperimenti successivi. Una limitazione dell'uso delle cellule umane primarie è la variazione tra donatori, che può influenzare notevolmente l'entità del rilascio di MET. Inoltre, la qualità dei preparati per il mantello di bufala ricevuti per l'isolamento dei monociti può variare. È importante ripetere gli esperimenti con almeno tre singoli donatori di cellule per garantire che i dati siano rappresentativi di grandi popolazioni di cellule.

È importante notare che il protocollo descritto per la differenziazione HMDM è stato ottimizzato per le cellule isolate dai preparati del mantello di bufala umana per elutriazione controcorrente, che si traduce in una preparazione monociita ad alta purezza. La convalida dei trattamenti di polarizzazione (per confermare il fenotipo) per citometria di flusso e valutazione dell'espressione del marcatore M1 CD86 e M2 CD206 sono state eseguite in precedenza utilizzando questa preparazione di HMDM6. Si ritiene che questo metodo di isolamento potrebbe non essere ampiamente accessibile e che i metodi di isolamento alternativo (cioè lo smistamento magnetico dei perline) possano essere preferibili. Se viene utilizzata una fonte alternativa di monociti o protocolli di isolamento diversi, sono consigliati ulteriori esperimenti di citometria di flusso per convalidare il cambiamento del fenotipo e potrebbe essere necessaria un'ottimizzazione delle condizioni di trattamento per stimolare il rilascio di MET.

Per immagini a fluorescenza ottimali, il tempo di esposizione deve essere attentamente regolato e mantenuto il più breve possibile per evitare la fluorescenza di fondo e colorare i manufatti dalle piastre di coltura plastica, che hanno rivestimenti aderenti. È importante prendere più immagini da ogni pozzo contenente celle. È vantaggioso se i campioni sono accecati prima dell'analisi della microscopia a fluorescenza. Oltre a colorare filamenti extracellulari di DNA, ci sono anche prove per l'assorbimento cellulare del verde SYTOX. Questo è creduto per riflettere una perdita di integrità della membrana, che può essere a causa del rilascio MET, e può anche rivelare percorsi alternativi di morte cellulare (vedi anche sotto). Ciò evidenzia l'importanza di eseguire ulteriori esperimenti per quantificare e caratterizzare ulteriormente il rilascio MET.

Per un confronto quantitativo dell'estensione del rilascio di MET in diverse condizioni di trattamento o in seguito a diversi interventi per modulare il rilascio di MET, è necessaria un'ulteriore analisi. Ciò può essere ottenuto eseguendo l'analisi qPCR del DNA nucleare e mitocondriale presente nei supernatanti cellulari, come descritto in precedenza6. Questo metodo è di solito combinato con saggi di rilascio di gas di lattato di disigenita per controllare per lisi cellulare non correlati alla release MET6. La colorazione verde SYTOX può anche essere quantificata da un lettore di lastre di fluorescenza dopo il trattamento DNase per digerire parzialmente i MET e rilasciarli dalle piastre di coltura. Questa metodologia è stata ampiamente utilizzata nel lavoro precedente con NET neutrofili1,2,23.

Le future applicazioni di questo protocollo riguardano la fornitura di opportunità per un'ulteriore caratterizzazione delle MET utilizzando l'immunoistochimica. Sarà possibile sondare la composizione proteica delle MET utilizzando questo approccio con anticorpi mirati (cioè contro istoni citrullinati o MPO) per ottenere ulteriori informazioni sui ruoli di queste strutture in campioni biologici più complessi. Questi esperimenti saranno anche importanti per far luce sulla delimitazione del rilascio di MET a seguito di altre forme di morte cellulare, come la piroptosi15. Vale la pena notare che nella nostra esperienza, i MET dei macrofagi non aderiscono alle piastre con la stessa forza dei NET dei neutrofili, il che può rendere più impegnativa l'analisi dell'immunosofia. Ciò nonostante, i dati di questi esperimenti saranno di interesse, dato che i macrofagi spesso svolgono un ruolo dominante nelle malattie infiammatorie croniche. Un'ulteriore caratterizzazione di queste strutture è fondamentale per valutare il loro ruolo in vivo, che finora è stato eseguito solo in misura limitata16. Si ritiene che il metodo descritto utilizzando HMDM per raggiungere questo scopo può essere clinicamente più rilevante rispetto ad altre fonti di macrofago derivate dalla linea cellulare immortalata; anche se queste linee cellulari possono avere l'utilità di fornire un modello più stabile per la caratterizzazione MET con meno potenziale di variazione dei donatori.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

Acknowledgments

Questo lavoro è stato supportato da un perpetual IMPACT Grant (IPAP201601422) e da Novo Nordisk Foundation Biomedical Project Grant (NNF17OC0028990). L'Australian Postgraduate Award da parte dell'Università di Sydney riconosce anche la ricezione di un Australian Postgraduate Award. Ringraziamo Pat Pisansarakit e la signora Morgan Jones per l'assistenza nell'isolamento dei monociti e nella cultura dei tessuti.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
120Q broad spectrum fluorescent light source EXFO Photonic Solutions, Toronto, Canada x-cite series
Corning CellBIND Multiple Well Plate (12 wells) Sigma-Aldrich CLS3336 For cell culture
Differential Quik Stain Kit (Modified Giemsa) Polysciences Inc. 24606 Characterisation of monocytes
Hanks balanced salt solution (HBSS) Thermo-Fisher 14025050 For washing steps and HOCl treatment
Hypochlorous acid (HOCl) Sigma-Aldrich 320331 For MET stimulation
Interferon gamma Thermo-Fisher PMC4031 For M1 priming
Interleukin 4 Integrated Sciences rhil-4 For M2 priming
Interleukin 8 Miltenyl Biotec 130-093-943 For MET stimulation
L-Glutamine Sigma-Aldrich 59202C Added to culture media
Lipopolysaccharide Integrated Sciences tlrl-eblps For M1 priming
Lymphoprep Axis-Shield PoC AS 1114544 For isolation of monocytes
Olympus IX71 inverted microscope Olympus, Tokyo, Japan
Phorbol 12- myristate 13-acetate (PMA) Sigma-Aldrich P8139 For MET stimulation
Phosphate buffered saline (PBS) Sigma-Aldrich D5652 For washing steps
RPMI-1640 media Sigma-Aldrich R8758 For cell culture
SYTOX green Life Technologies S7020 For MET visulaization
TH4-200 brightfield light source Olympus, Tokyo, Japan x-cite series
Tumor necrosis factor alpha Lonza 300-01A-50 For MET stimulation

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Brinkmann, V., et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science. 303 (5663), 1532-1535 (2004).
  2. Urban, C. F., et al. Neutrophil extracellular traps contain calprotectin, a cytosolic protein complex involved in host defense against Candida albicans. PLoS Pathogens. 5 (10), 1000639 (2009).
  3. Brinkmann, V., Zychlinsky, A. Beneficial suicide: why neutrophils die to make NETs. Nature Reviews in Microbiology. 5 (8), 577-582 (2007).
  4. Papayannopoulos, V. Neutrophil extracellular traps in immunity and disease. Nature Reviews in Immunology. 18 (2), 134-147 (2018).
  5. Keshari, R. S., et al. Cytokines induced neutrophil extracellular traps formation: implication for the inflammatory disease condition. PLoS One. 7 (10), 48111 (2012).
  6. Rayner, B. S., et al. Role of hypochlorous acid (HOCl) and other inflammatory mediators in the induction of macrophage extracellular trap formation. Free Radical Biology and Medicine. 129, 25-34 (2018).
  7. Gunzer, M. Traps and hyperinflammation - new ways that neutrophils promote or hinder survival. British Journal of Haematology. 164 (2), 189-199 (2014).
  8. Knight, J. S., et al. Peptidylarginine deiminase inhibition reduces vascular damage and modulates innate immune responses in murine models of atherosclerosis. Circulation Research. 114 (6), 947-956 (2014).
  9. Megens, R. T., et al. Presence of luminal neutrophil extracellular traps in atherosclerosis. Thrombosis and Haemostasis. 107 (3), 597-598 (2012).
  10. Doring, Y., Weber, C., Soehnlein, O. Footprints of neutrophil extracellular traps as predictors of cardiovascular risk. Arteriosclerosis Thrombosis and Vascular Biology. 33 (8), 1735-1736 (2013).
  11. Goldmann, O., Medina, E. The expanding world of extracellular traps: not only neutrophils but much more. Frontiers in Immunology. 3 (420), 1-10 (2012).
  12. Boe, D. M., Curtis, B. J., Chen, M. M., Ippolito, J. A., Kovacs, E. J. Extracellular traps and macrophages: new roles for the versatile phagocyte. Journal of Leukocyte Biology. 97 (6), 1023-1035 (2015).
  13. Pertiwi, K. R., et al. Extracellular traps derived from macrophages, mast cells, eosinophils and neutrophils are generated in a time-dependent manner during atherothrombosis. Journal of Pathology. 247 (4), 505-512 (2019).
  14. Okubo, K., et al. Macrophage extracellular trap formation promoted by platelet activation is a key mediator of rhabdomyolysis-induced acute kidney injury. Nature Medicine. 24 (2), 232-238 (2018).
  15. Boeltz, S., et al. To NET or not to NET:current opinions and state of the science regarding the formation of neutrophil extracellular traps. Cell Death and Differentiation. 26 (3), 395-408 (2019).
  16. Doster, R. S., Rogers, L. M., Gaddy, J. A., Aronoff, D. M. Macrophage Extracellular Traps: A Scoping Review. Journal of Innate Immunology. 10 (1), 3-13 (2018).
  17. Daigneault, M., Preston, J. A., Marriott, H. M., Whyte, M. K., Dockrell, D. H. The identification of markers of macrophage differentiation in PMA-stimulated THP-1 cells and monocyte-derived macrophages. PLoS One. 5 (1), 8668 (2010).
  18. Mestas, J., Hughes, C. C. Of mice and not men: differences between mouse and human immunology. Journal of Immunology. 172 (5), 2731-2738 (2004).
  19. Brown, B. E., Rashid, I., van Reyk, D. M., Davies, M. J. Glycation of low-density lipoprotein results in the time-dependent accumulation of cholesteryl esters and apolipoprotein B-100 protein in primary human monocyte-derived macrophages. FEBS Journal. 274, 1530-1541 (2007).
  20. Garner, B., Dean, R. T., Jessup, W. Human macrophage-mediated oxidation of low-density lipoprotein is delayed and independant of superoxide production. Biochemical Journal. 301, 421-428 (1994).
  21. Morris, J. C. The acid ionization constant of HOCl from 5 °C to 35 °C. Journal of Phyical Chemistry. 70, 3798-3805 (1966).
  22. Pan, G. J., Rayner, B. S., Zhang, Y., van Reyk, D. M., Hawkins, C. L. A pivotal role for NF-kappaB in the macrophage inflammatory response to the myeloperoxidase oxidant hypothiocyanous acid. Archives of Biochemistry and Biophysics. 642, 23-30 (2018).
  23. Parker, H., Albrett, A. M., Kettle, A. J., Winterbourn, C. C. Myeloperoxidase associated with neutrophil extracellular traps is active and mediates bacterial killing in the presence of hydrogen peroxide. Journal of Leukocyte Biology. 91 (3), 369-376 (2012).

Tags

Immunologia e Infezione Problema 153 trappola extracellulare macrofago MET infiammazione verde SYTOX microscopia a fluorescenza
Stimolazione in vitro e visualizzazione del rilascio di trap extracellulari nei Macrofagi derivati da Monciti Umani differenziati
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Zhang, Y., Rayner, B. S., Jensen,More

Zhang, Y., Rayner, B. S., Jensen, M., Hawkins, C. L. In Vitro Stimulation and Visualization of Extracellular Trap Release in Differentiated Human Monocyte-derived Macrophages. J. Vis. Exp. (153), e60541, doi:10.3791/60541 (2019).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter