白细胞亚群在暂时或永久的脑缺血模型体视学和流式细胞仪鉴定

* These authors contributed equally
Medicine
 

Summary

脑的骨髓细胞的表征下列行程可以通过体视用光学分馏方法来进行,或者通过大脑的流式细胞仪分析白细胞悬浮液。两者都是有用的技术来执行,在缺血性脑中发现的主要的骨髓细胞亚群的准确的表型区分。

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Ballesteros, I., Cuartero, M. I., Moraga, A., de la Parra, J., Lizasoain, I., Moro, M. Á. Stereological and Flow Cytometry Characterization of Leukocyte Subpopulations in Models of Transient or Permanent Cerebral Ischemia. J. Vis. Exp. (94), e52031, doi:10.3791/52031 (2014).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

小胶质细胞的活化,以及血源性巨噬细胞和嗜中性粒细胞的外渗,被认为中风后发挥脑损伤的关键作用。这些骨髓细胞亚群可显示不同的表型和功能,需要加以区别和特点,研究他们的监管和贡献的组织损伤。该协议提供了两种不同的方法对脑免疫细胞特性:精确的体视学方法和流式细胞仪分析。的体视的方法是基于在光学分馏方法,其计算在感兴趣(梗塞脑)的区域的细胞的总数量由系统随机抽样估计。第二表征方法提供了一种简单的方法来隔离脑白细胞悬浮液并通过流式细胞术来表征它们,允许小胶质细胞的表征,渗入的单核细胞和缺血组织的嗜中性粒细胞。此外,它也可为details在小鼠脑缺血模型,只影响大脑皮质,产生高度可重复的梗塞与死亡率的低速率,并且过程进行组织学大脑处理由卡瓦列方法来表征梗死体积。

Introduction

形态,表型和基因表达的小胶质细胞的改变,以及外渗和激活血源性巨噬细胞和嗜中性粒细胞被认为脑损伤后1-4中的病理生理级联中发挥关键作用。这个协议提供了两种方法来估计局部缺血大脑的不同髓样细胞亚群的数量和执行他们的表型表征。此外,它也提供了脑缺血的小鼠实验模型,它由两个远侧大脑中动脉的暂时或永久的结扎(MCA)和颈总动脉(CCA)的说明,其中包括如何评估梗塞通过使用体视软件精确卡瓦列利方法。

表征缺血脑的骨髓细胞亚群的第一种方法是基于光学分馏方法5一个视学方法。这是最常用的体视探头在生命科学,并提供一个高的精确度与误差5-7的低系数。这是为小区量化的最佳选择,当组织被切段,因为它避免了由于组织成段的碎片对细胞估计偏置。这种方法是一种非常强大的方式来描述数字,动态和缺血组织8的中性粒细胞浸润的亚表型的改变。

第二表征方法是基于从康帕内拉和合作者9的改性协议,它提供了一个简单的方法来隔离脑白细胞悬浮液并通过流式细胞术来表征它们。与传统的免疫组织化学技术,流式细胞术表征允许小胶质细胞之间进行区分(CD45 LO的CD11b +)和渗透基于它们的diff髓样细胞(CD45 您好的CD11b +)CD45 9-13 erent表达水平。另外,促炎性单核细胞(CD45 您好的CD11b +莱曼6G -莱曼6C ),嗜中性粒细胞(CD45 您好的CD11b +莱曼6G +)和缺血组织的其它白细胞子集能够被区分。这种方法提供了一个可靠和快速检测,以评估脑缺血实验模型神经炎症。然而,组织处理可以影响的激活状态,并在局部缺血组织提供半定量表征发现不同细胞群的编号。

Protocol

注:坚持Complutense大学的动物福利委员会的指导方针所有实验的协议(以下EU指令六百○九分之八十六/ CEE和2003/65 / CE)。

1.脑缺血模型

注:本文中的脑缺血模型既包括CCA(颈总动脉)和MCA(大脑中动脉)由结扎永久或暂时性闭塞用尼龙缝合。

  1. 手术前的准备
    1. 通过高压灭菌或用玻璃珠灭菌消毒所有手术器械。消毒用70%乙醇手术区也是如此。
    2. 麻醉鼠标采用适当的麻醉剂。通过异氟烷2.5%达到诱导并用异氟醚中的80%空气/ 20%氧气的混合物用蒸发器保持1.5%。应用人工泪液的眼睛老鼠,防止干涩而在麻醉下。
    3. 放置在鼠标上链接到收费加热垫dback设备用在生理水平的外科手术过程中的温度探针放置在直肠和设定温度(36.5±0.5℃)。
  2. 常见的颈内动脉闭塞结扎
    1. 鼠标放置在背斜卧和固定用胶带。消毒皮肤用70%乙醇或聚维酮碘和切上部腹侧部分的毛发。
    2. 下一个手术显微镜,使围绕颈部腹面1cm的中线切口。
    3. 拉开所有软组织(腺组织包括子上颌窦,舌下和腮腺),并确定左颈总动脉(CCA),它是局部横向于气管。缩回肌肉和揭露左CCA。从迷走神经解剖谨慎。
    4. 一旦切开,通过使用6/0尼龙缝线结扎一个闭塞左CCA。具有永久结或活结结扎(允许再灌注如果短暂性脑缺血模型需要)。
    5. 把腺体组织到其原来的位置,然后关闭切口颈部皮肤有6/0尼龙线。
      注:深水动物进行同样的外科手术如缺血的动物,但CCA不堵塞。
  3. 远端大脑中动脉闭塞结扎
    1. 将鼠标在其右侧和固定用胶带。消毒头部皮肤用70%乙醇或聚维酮碘和切鼠标头部的毛发(切割之后去除毛发)。
    2. 下一个手术显微镜,使眼睛和耳朵之间的皮肤切口。将皮肤的路程,用胶带握住。
    3. 就从向左右侧颞肌水平切口。然后,使右侧颞肌的第二垂直切口(要小心,以避免切颞静脉)。从头骨拉开颞肌,用缝线持有它保持一个干净的颅骨表面。
    4. 清洁颅骨表面用冷的无菌盐水以检测左大脑中动脉(MCA)的颅骨经由透明性的确切位置。执行一个圆开颅(1毫米直径)配有一个不锈钢的毛刺在颧弓和鳞骨之间的额叶。小心取下的头骨和揭露MCA。
    5. 适用于少量的冷的无菌盐溶液到大脑的表面上,并通过使用镊子除去脑膜(硬脑膜和蛛网膜)。
    6. 只是正面和后部MCA分支之间的分歧之前执行留下MCA的远端结扎主干。通过使用一个9/0尼龙缝线结扎一个闭塞左MCA。具有永久结或活结结扎(允许再灌注如果短暂性脑缺血模型需要)。 CCA的和MCA闭塞之间的时间周期是根据运营商的经验,大约10-20分钟。
    7. 将颞肌到其原来的位置,然后关闭incisio氮对颈部皮肤有6/0尼龙线。
    8. 返回鼠标笼从麻醉(一般5-10分钟)收回并注入小鼠丁丙诺啡腹腔内(IP)(0.3毫克/千克)。
      1. 监控鼠标几个小时来检测任何不适(不要离开鼠标无人看管,直到它恢复足够的意识,保持胸骨斜卧)。因为手术后的重量丢失通常观察,将捣碎食品在培养皿中,以方便进食。
    9. 当动物被完全恢复,返回到其他动物的公司。
    10. 如果一个短暂缺血模型需要,再次麻醉小鼠并取出CCA和MCA的活结允许再灌注(通常在0.5-2小时( 图1))。
      注:深水动物进行同样的外科手术如缺血动物,但在MCA不堵塞。

2.灌注和Secti脑组织oning

  1. 24或缺血后48小时,牺牲鼠标采用了致命剂量的麻醉剂( 巴比妥钠,IP 86毫克/千克或异氟醚过量)。
  2. 灌注小鼠用磷酸盐缓冲液0.1M的随后的4%多聚甲醛(PFA)的磷酸盐缓冲液(pH 7.4)中。
  3. 取出大脑如下:
    1. 斩首动物只是脊髓上方。
    2. 让头部的皮肤后前切口,显露颅骨。使两侧切口在侧壁的交界处及颅底,取出小块骨头。
    3. 做一个切割,通过沿矢状缝颅骨。
    4. 取出颅骨使用镊子,露出大脑覆每个半球。用刮刀给大脑从头骨中分离,并将其传输到4%PFA溶液。
  4. 定位后3小时在4%PFA溶液在4ºC。
  5. 删除PFA解决方案,并incubate为脑48小时在30%的蔗糖溶液来cryoprotect大脑。
  6. 除去蔗糖溶液和在冷异戊烷(-40℃)快速冷冻大脑。冷冻保存的大脑在-80ºC。
  7. 获得冠状脑切片(30微米)与冷冻切片。收集10套连续在冷冻保存液的解决方案。每个串行集为300微米的条间的距离能充分品尝小鼠大脑之间1.94和-2.46后部到前囟由周围14-16冠状切片。

3.尼氏染色及脑梗塞体积估计

  1. 尼氏染色用甲酚紫
    1. 摩脑切片成的Superfrost载玻片。对梗塞体积测定由尼氏染色切片的卡瓦列的方法,使用1/20切片采样分数(1/2部分收集在步骤2.7的10串行集​​之一的;约,共7-8段数以600μ的条间的距离; m的使用)。小心以保持适当的前 - 后方向(梗塞区被置于右侧)。
    2. 如下执行常规尼氏染色:
      1. 允许滑动安装部分干燥几个小时。
      2. 再水化载玻片上的切片和染色用5分钟的0.1%甲酚紫溶液。
      3. 脱水用梯度系列的EtOH(70%,90%和100%;每变化5分钟)。清洁载玻片上的切片用二甲苯,加distrene-80增塑剂二甲苯(DPX)安装媒体并盖上玻璃盖玻片。
  2. 利用体视软件来估计梗塞体积在卡瓦列里法尼氏染色连续切片
    1. 使用表1中所示参数的卡瓦列方法14和一个体视系统,该系统由配有相机,XYZ机动计算机阶段显微镜,和体视软件量化梗塞体积(主下面提供方向都涉及到个人电脑,但方向不同,可以为其它操作系统)。
    2. 在适当的顺序打开电脑,显微镜,舞台控制器和摄像头。启动体视软件。
    3. 将10X目标到位,并从客观的下拉菜单中选择10X。
    4. 走动第一尼氏染色部分,找到一个合适的参考点。点击鼠标来建立参考点(移动至周围,有必要主动喜悦自由按钮)。
    5. 估计“安装部分厚度”(实际切片厚度考虑到收缩)。按下“焦点位置表”按钮,并计算从底部厚度的部分的顶部。
    6. 创建轮廓工具的对侧和ipsilesional区和梗死区。
      1. 点击菜单中的“显示”,然后选择“显示设置”。这将打开吨他显示设置对话框。
      2. 选择“等高线”选项卡,然后点击按钮“添加轮廓类型”。
      3. 创建一个轮廓的每个区域进行量化,并使其轮廓选单中可见。点击OK。
    7. 创建一个标记工具的对侧和ipsilesional半球梗塞面积。
      1. 点击菜单中的“显示”,然后选择“显示设置”,打开显示设置对话框。
      2. 选择“标记”选项卡并更改通过双击在可用的标记命名标记。使他们在标记栏可见。点击OK。
    8. 激活科长。
      1. 点击菜单“工具/串行部门经理”上。与“新科”按钮添加新的一节。此按钮打开“串行节设置对话框”。
      2. 设置“阻止前进”为30微米。设置“安装段厚度”,预计在步骤3.2.5的值。
      3. 将“评估间隔”为20。使用1/20切片取样率。
      4. 设置“起始节号”为1。设置为0。单击OK(确定)“为第一部分的顶部Z轴值”。
    9. 画出轮廓勾勒出对侧半球。
      1. 选择对侧半球工具,从轮廓下拉菜单(以前在步骤3.2.6创建)。
      2. 画出轮廓勾勒出对侧半球。
      3. 要完成跟踪对侧半球,单击鼠标右键,选择“关闭轮廓”。
    10. 估计对侧半球轮廓被卡瓦列里。
      1. 点击菜单“探针”,然后选择卡瓦列里估计。设置“栅格间距”为100微米。设置“网格旋转”为0设置“B锁进展“为30微米。点击OK。
      2. 选择“在对侧半球”从标记栏按钮。右键单击对侧半球轮廓的内侧。
      3. 选择“画图卡瓦列标记模式”。再次右键单击对侧半球轮廓内,然后选择“画图标记为轮廓”。
      4. 停用卡瓦列里估计通过点击探头和卡瓦列里估计,并从标记栏取消对侧标记按钮。
    11. 重复同样的步骤对ipsilesional半球梗死区(步骤3.2.7和3.2.8)。每个部分的面积的估计之后保存数据。
    12. 计算的尼氏染色节的其余部分健侧,ipsilesional和梗死区。
      1. 创建一个新的部分,如步骤3.2.6。不要修改的“串行部分设置”对话框中输入的值。单击确定。
      2. 重复步骤3.2.7-3.2.8在新的一节。
    13. 量化的结果导出到一个电子表格文件。
      1. 点击“探头”的立体调查菜单。选择“显示探头运行列表”。这将打开“以前的体视运行对话框”。
      2. 通过点击在他们选择的所有部分。按“查看结果”按钮。这将打开的“卡瓦列里估算结果”估计面积和体积的每个区域都显示在那里。
      3. 导出结果到电子表格文件,单击“复制所有结果到剪贴板”并粘贴到Excel与每个区域( 表2)所获得的主要成果文件。
    14. 明示梗死体积为3毫米或为%半球即梗塞(%1H)使用下式15%IH = InfVol / ContrVol * 100,其中的
ove_content“> InfVol(梗死组织体积)=ΣInfArea
ContrVol(对侧半球卷)=ΣContrArea

中性粒细胞渗脑缺血后的四体视学定量的光学分馏

  1. 染色的脑切片的:
    1. 对于由光学精馏塔16推定MCAO后嗜中性粒细胞浸润的总数,使用1/10切片采样级分。免疫染色嗜中性粒细胞通过使用与大鼠抗Ly6G抗体(1A8),并在自由浮动部分的右边的第二抗体的常规免疫荧光技术。此外,与像DAPI或TOPRO核复染机,尽管它不是必须的嗜中性粒细胞的识别,可以使更容易检测梗塞面积。
    2. 摩脑切片与放置在右侧的梗塞面积的Superfrost显微镜载玻片。
  2. Quantific在缺血性脑渗透白细胞由光学精馏塔ATION
    1. 表3中所示的使用参数通过用体视装置中的光学分馏方法来量化在缺血性脑浸润白细胞。从第3节重复步骤3.2.1-3.2.5。
    2. 创建一个轮廓的工具,为梗塞区,因为它已经在第3条的步骤3.2.6进行了描述。
    3. 创建的标记工具,嗜中性粒细胞,因为它已在第3条的步骤3.2.7进行了描述。
    4. 激活科长,并创建一个新的部分作为步骤3.2.8。在这种情况下,设置“评估间隔”作为10(1/10切片采样馏分用于估计嗜中性粒细胞数)。
    5. 选择“梗塞区”轮廓刀具从轮廓下拉菜单(以前在步骤4.2.1创建)。画出一个轮廓,在10X目标,勾勒出梗死区。改变目标100X执行neutroph金正日量化(不要忘了,从客观下拉菜单中选择100X)。
    6. 点击菜单中的“探头”,然后选择“光分馏塔”。设置为230 X和Y网格大小的“计算框架的XY放置”。设置“网格旋转”为0设置“阻止前进”为30微米。点击OK。
    7. 请从标记栏的“中性粒细胞”按钮。马克在梗死区染色中性粒细胞。一旦完成,点击“探头”和“光学分馏”取消光学分馏探头。停用从标记栏的中性粒细胞按钮。
    8. 重复同样的步骤,对每个部分(4.2.4-4.2.9)。
    9. 量化的结果导出到一个电子表格文件。
      1. 点击“探头”的立体调查菜单。选择“显示探头运行列表”,打开“以前的体视奔跑”对话框。
      2. 通过点击在他们选择的所有部分。按“查看结果”按钮,打开“光学分馏结果”,其中显示中性粒细胞的数量估计。
      3. 通过点击“复制所有结果到剪贴板”并粘贴到一个电子表格文件将结果导出为电子表格文件。

5.脑解离和流式细胞仪分析

注:通过流式细胞术在新鲜的脑组织髓细胞亚群的表征可以被用作一个替代的固定和免疫染色的脑切片进行先前的嗜中性粒细胞的表征。

  1. 脑解离和单细胞悬浮液制备
    1. 使以10ml /一个的RPMI(罗斯威尔公园纪念研究所培养基)的动物装有8毫升的RPMI中,加入1ml 30%的Percoll和1ml 10倍PBS(磷酸盐缓冲盐水)的-Percoll溶液。
    2. ř如在步骤2.3中所述MCAO后emove小鼠脑。
    3. 在显微镜下,解剖了脑缺血小鼠同侧皮层(或假和天真的动物类似的区域)从大脑的核心和梗死周围区。重量的脑组织,并将其放置到5ml冰冷的RPMI-珀(可以为实验组之间正常化进行重量步骤)。
    4. 离解在用Potter-Elvehjem型组织研磨机用特氟隆杵单细胞悬浮液的组织。
    5. 转移细胞悬液至50ml离心管并加入5更毫升的RPMI-的Percoll溶液的样品。
    6. 离心细胞悬浮液在7800×g离心30分钟,在25ºC。离心后,确保相应于髓鞘的白色色层出现在溶液的顶部。
    7. 小心地取出髓鞘层和过滤器的全细胞悬浮液,包括沉淀的细胞,通过40-μm的尼龙筛straine河
    8. 加入10 mL的RPMI对过滤器,以确保所有细胞被过滤,并放置在50毫升的管中的溶液中。添加30毫升的RPMI和离心机50 ml细胞悬浮液在600×g离心在室温10分钟。
    9. 弃上清,悬浮颗粒白细胞用1毫升的PBS。加入4毫升裂解缓冲液(150mM的氯化铵 ,10mM的碳酸氢钠和0.1mM EDTA)中,并培育的细胞在室温下2-3分钟,以从细胞悬浮液溶解红细胞。离心该溶液,在600×g离心10分钟,在4ºC。
  2. 细胞染色和流式细胞仪
    1. 制备标记鸡尾酒流式细胞 ,含有200微升的PBS-BSA(1%)1:100的Fc-座1时40分的抗CD45-PercP大鼠,1点40抗Ly6G-APC大鼠,一点40的反的CD11b-FITC大鼠和一点40反-LY-6C-PE每个样品鼠。
    2. 重悬的细胞中的标记鸡尾酒孵育的样品在冰中45分钟。
    3. 标签鸡尾酒用1ml冷PBS中,并离心将细胞在600×g离心10分钟,在4ºC。悬浮用100μl的FACS流动的粒料,并获得在整个细胞悬液通过流式细胞术。
    4. 使用流式细胞仪分析软件来表征和量化的细胞群。
      1. CD45 LO的CD11b +:对应于在这个协议中制备的标记的鸡尾酒主白细胞亚群可以如下表征驻地小神经胶质细胞; CD45 +细胞CD11b阮文黎-6G +:中性粒细胞; CD45 +细胞CD11b阮文黎-6G -阮文黎-6C :促炎单核细胞。

Representative Results

此处示出的脑缺血模型生成只在皮质梗塞看出在不影响纹状体组织自MCA的lenticulostriatal分支灌溉纹状体不遮挡( 图1)。通过Nissl染色,受损区域可以被确定为一个低色素皮层区域( 图2)。这个模型是在24小时MCAO(%IH 15.89±0.28)由卡瓦列方法在尼氏染色切片估计( 图2)后其特征在于,高度可再现的梗死体积。梗塞体积由所述卡瓦列方法的估计是具有低误差被反映在误差(CE)的贡诺森在对侧和ipsilesional半球的系数,以及在梗死区( 表2)的准确的方法。受损组织体积可以表示为mm 3,但也可作为使用式中的部分3.2.13%IH。此外,估计所述ipsilesional和对侧区域的总体积的允许水肿指数的计算来校正梗死体积,并避免损伤组织( 表2)的过高估计。

给定的脑组织的连续切片加工,这是可以被利用来执行细胞亚群的总数目的准确估计,如渗透中性粒细胞,在缺血区域中,使用光学分馏方法(图3表4)表3所示的参数,该协议估计嗜中性粒细胞(Ly6G阳性细胞)中的23328±3623梗塞面积的总数在24小时和82856±8143在48小时的小鼠pMCAO( 图3D)之后。在与先前的研究一致,中性粒细胞浸润的直接相关的梗死面积( 图3E)。吨估算他由光学分馏方法号嗜中性粒细胞的是具有低的错误是受贡诺森( 表4)的CE反射的准确的方法。

白细胞分离和流式细胞术表征协议允许47922±23174骨髓细胞的缺血的小鼠的ipsilesional半球的皮质的隔离。这包括在细胞悬浮液中发现的总的事件的10-30%。绝大多数使用此协议本低的FSC参数,相关联的细胞碎片( 图4)捕捉到的事件。的CD11b染色表明的CD11b +细胞具有更高的FSC值( 图4),这表明细胞碎片不标记该标记物,如前面所指出的,这可以通过设置阈值的FSC在200 9被排除在进一步分析。细胞碎片用这种方法得到的可变的量表明的差异上样过程ING(定时,组织保护,样品的温度,高效髓鞘去除 )可占它。此外,使用细胞过滤的,还需要避免在样品中的细胞夹具的存在;此步骤需要事先对细胞染色来完成。使用在图5中这是基于CD11b和CD45的表达中所示的门控策略,我们可以驻留和浸润骨髓细胞之间在缺血组织区别。当与幼稚和与假手术组,其中,这些细胞大多关联到的CD45的低表达指示小胶质细胞是缺血后增殖( 图4,图5表5)相比,此细胞CD11b +群体的增加在缺血半球。这种差异可能是由于从外周细胞浸润,这证明在缺血脑一个的CD11b + CD45 您好细胞亚群的出现( 图4图5和表5),这是天真和虚伪的大脑低不少。浸润到的CD11b +细胞群脑缺血的贡献是一个非常动态的过程4。在MCAO模型由结扎,它可以有所不同,从30%到视时的表征已经完成时的病灶的尺寸和总的CD11b +细胞的60%。嗜中性粒细胞,其特点为阮文黎-6G +细胞是在24小时发现缺血后用脑缺血的这种模式的缺血性小鼠大脑中最多的渗入细胞群体,因为他们构成的CD11b + CD45的70-80% 。细胞其余大多是细胞CD11b + CD45 阮文黎-6G亚群-阮文黎-6C 促炎单核细胞。在这种模式下,该群体将在数在缺血脑区增加从24至MCAO之后48小时。


图1:手术过程的MCA结扎(A)颞肌的收缩后,一个小开颅在鼠标头骨进行。 MCA是一个结,或用9/0缝线活结结扎。(B)由缺血模型生成的皮质病变的代表形象。 请点击此处查看该图的放大版本。

图2
图2:梗死体积由卡瓦列里的定量。 (A)的尼氏染色脑切片代表图像永久性MCA结扎后24小时。高倍率显示尼氏染色后hipocromatic面积标识受损区域(核心)MCAO后。梗死周围(PI)的区域也被示出。(B)中通过使用卡瓦列方法在串行尼氏染色切片,24小时MCAO后(N = 50只小鼠表示为%梗死半球(%1H)梗死体积的定量)。

图3
图3:在梗死区24中性粒细胞和结扎后48小时的体视学定量分析,使用光学分馏方法。在缺血区中性粒细胞浸润(Ly6G阳性细胞)在缺血后24小时(A)代表的形象。划界显示梗塞区(B,C)的光学解剖为嗜中性粒细胞的定量由光学分馏的实例。(D)的总嗜中性粒细胞在梗塞区域的定量在24和​​48小时(N = 4只小鼠)。(E)的嗜中性粒细胞的梗死面积在24和​​MCA结扎后48小时数的相关性。 请点击此处查看该图的放大版本。

图4
图4:脑白细胞,天真,假缺血(MCAO 24小时后)半球的物理参数(SSC和FSC)的基础上获得的代表点图散布分析事件表达的CD11b(红色)一个群体被确定在所有组。这一人群根据CD45的表达门控和特征。细胞表达CD45(绿色)的低水平存在于缺血性和非缺血性脑皮质和对应于小胶质细胞。与此相反,细胞表达高水平的CD45(黄色)只在缺血半球和假手术组程度较轻发现。 CD11b表达CD45 +喜人口的进一步分析表明,嗜中性粒细胞(LY-6G +细胞,蓝色)和促炎单核细胞(LY-6C 细胞,橙)在大脑中发现的主要细胞亚群浸润中风后24小时, 请点击此处查看该图的放大版本。

图5
图5:门控策略来区分居民从浸润骨髓细胞在缺血组织中的CD11b +细胞首先根据同种型荧光强度(A)的门控。缺血脑的细胞悬浮液的代表性点图显示在面板的右上方角落。在另外,使用这种技术获得的事件的总数和为细胞CD11b +事件的数量的典型值是示出(无细胞的/局部缺血性脑半球;(A)中的CD11b +细胞的CD45的荧光强度分析显示在面板B.一个代表性的点图分析的门控的CD11b +亚群的CD45和CD11b表达的显示在面板的向上右上角。另外,使用这种技术的每缺血性脑半球获得的CD45 LO CD45 您好细胞的典型数示出(B)中

用于卡瓦列方法参数
部分厚度(T) 30微米
目标 10X
切片取样率(SSF) 1/ 20
部分之间的距离 600微米
栅格间距 100微米

表1:用于梗死组织的体视学定量参数。

结果 对侧 Ipsilesional 梗塞
面积(平方微米) 151460000 155060000 22600000
体积(μm³) 908.76亿 930.36亿 135.6亿
量的修正
在投影(μm³)
89957100000 92046300000 <STRONG> 13416600000
误差系数(冈德森)
m = 0的
0.068 0.077 0.067
误差系数(冈德森)
米= 1
0.015 0.017 0.015
误差系数(冈德森)
α(Q)
0.068 0.077 0.067
%半球梗死 14.90
脑水肿(IPS卷/续卷) 1.02

表2:对侧,ipsilesional和梗死体积通过使用立体声研究者软件的卡瓦列方法的代表性实例。

用于光学分馏参数
部分厚度(TSF) 30微米
目标 100X
切片取样率(SSF) 1/10
算盘高度 40微米
算盘宽度 40微米
X网格尺寸 230微米
X网格尺寸 230微米
安全防范 2微米
光学Disector高度 14微米

表3:通过使用立体声研究者软件用于渗透的中性粒细胞的脑缺血与光学精馏塔探测后的体视量化参数。

中性粒细胞的光学分馏估算
采样站点数量 430
形状因子 6.24
总标记计数 166
预计中性粒细胞通过光学分馏 117,608.03
误差的系数(龚德森),m = 0的 0.22
误差的系数(龚德森)时,m = 1 0.09

表4:脑缺血与光学分馏探测后估计渗透的中性粒细胞通过使用立体声研究者软件代表例子。

的CD11b + 嗜中性粒细胞 单核细胞 小胶质细胞
天真 25863±4,575.8 473±75.8 525±191.4 19012±1523
深水24小时 24563±5263 873±192.5 1124±391.5 23734±2,910
pMCAO 24小时 47922±23174 4874±748.7 4826±1345 35395±10833

表5:估计骨髓细胞的脑缺血术方法的流程后,代表性的结果。

Discussion

这里介绍的脑缺血模型给出高重现性梗死体积测定24-48小时,MCA结扎用不同的方法8,15,17后7天。此MCAO模型具有低死亡率(小于1%)相比,给他人,最小化在研究中使用的动物数量。获得死亡率率如此之低的一个关键步骤是保持适当的无菌条件,以避免感染诱导中风后可能损害生存。这个MCAO模型不仅可以用作永久性MCAO模型,这被认为是对转化研究18临床相关的模式,但也可作为由CCA和MCA的瞬态结扎一个过渡模型与在期望的时间的活结和后再灌注19。此方法已被成功地用于在小鼠和大鼠17,20。所有这些证据表明,缺血通过结扎脑缺血与多个应用程序的高通用的型号。一个criti这种技术的校准步骤是,它需要在立体显微镜下微创手术;开颅应执行非常小心,以不损坏颧骨以及MCA。然而,(不进行它们经受外科手术,但CCA和MCA结扎)利用假动物提供了有用的工具,以鉴别手术过程依赖效应。脑损伤的以下这种技术的范围内可通过几种方法来量化。我们的脑切片,Nissl染色和由卡瓦列体积的随后估计的协议允许对受损区域的精确量化,最大限度地减少在这种类型的研究中所使用的串行自脑切片也可以用于不同的免疫组织化学分析的小鼠的数目。对于这种方法的一个更好的性能,这是至关重要的,以选择在体视软件中使用的适当的参数( 表1),这将是必要的,用于估计第Ë体积的不同区域的由式:V = 1 / SSF * A F * T *ΣPI(SSF是片抽样比,t为各部分的平均厚度,f是网格间距的面积和ΣP点撞击结构的数量)。

远端MCAO通过连接可以是有用的表征渗透白细胞和免疫细胞亚群8,13参与脑损伤后1-4的炎症过程。在这里,我们提出了两种不同的方法对脑免疫细胞特性,精确的体视学方法和流式细胞仪分析表征好多个白细胞亚群。

趁着串行脑切片,嗜中性粒细胞的总数的定量可通过光学分馏方法16,其估计的细胞的总数量从细胞取样机智的数量来实现HA系统随机抽样(SRS)一套公正的虚拟计算空间覆盖感兴趣的整个区域,在我们的例子中梗死区域,不带偏见的虚拟计算空间之间的距离均匀的方向的X,Y和Z.该方法提供了一个准确的工具结扎后估计在不同的时间在局部缺血性脑总嗜中性粒细胞数。虽然它没有被在本研究中所示,该协议也可以被局部缺血21之后以及在像其他浸润白细胞的局部缺血性脑发现的任何其他细胞群的准确定量用于估计不同的中性粒细胞亚群(单核细胞/巨噬细胞)而且估计存活的神经元,甚至中风后神经量化。为准确估计在所期望的区域中的最重要的步骤是适当的参数的选择,如图所示的那些表3中用于在缺血区的中性粒细胞的定量。这些参数将被用于在体视软件通过使用等式N =ΣQ-×1 / SSF×1 / ASF×1 / TSF(ΣQ-是细胞计数的总数来计算总阳性细胞数目(N)的分馏,社保基金的部分采样率,ASF是采样率区域,TSF是抽样比厚度)5。虽然这种方法比其它量化方法要慢(例如,中性粒细胞标记物通过组织,代表图像或每场的中性粒细胞的数量的密度的毫克分析),它具有的优点是无偏和固体技术,该技术提供了精确的定量细胞数。

大脑白细胞隔离方法允许同时识别和几种免疫细胞亚型的定量,而不需要偏压系统通过体内染色或遗传操作。随后的细胞从其特征髓P分拣opulations或它们的免疫磁性分离,可用于多种下游应用,如基因或蛋白质表达的进一步研究。的嗜中性粒细胞,单核细胞和小胶质细胞用这种方法获得的精确表征提供高特异性相对于现有的方法,如免疫组织化学研究中,一个优点是,允许分配特定的功能,以不同的骨髓细胞介导脑先天免疫应答。此外,它可以进一步扩展到使用相应的标签表征其他脑种群,如血液出生的巨噬细胞(细胞CD11b + CD45 您好 CD68 +),并且其可以应用于用于其它CNS病症或损伤的研究。因此,该技术提供了一种重要的工具,以探索在脑炎症反应的异质性。这种技术的主要局限性在于从新鲜的脑组织的白细胞悬浮液的制备方法,它可以改变所述细胞或它们的抗原变更激活状态。尽管该技术允许一个更详细的定性表征相比免疫组化研究,它提供了基于细胞的分离较不准确的定量。尽管这样,我们的细胞分离协议的效率类似于其他发表的方法9,它可以有效地用于检测甚至经受不同处理8 MCAO组之间的控制和缺血组之间或脑的免疫细胞的数目的差异。

关键步骤这个协议是组织解剖,组织破坏过程,以及髓磷脂的去除。关于组织采集,归一化步骤可以包括(通过称重收集的组织),以避免变性,由于不同解剖表演。此外,还可发生梗死体积不同的缺血组关系正常化(此前磁R所确定esonance)。另一种方式来解决这个问题的方法是使用两个缺血组和对照组的整个同侧半球,或者甚至使用缺血小鼠的对侧半球作为对照,以尽量减少使用的动物的数量。虽然这种方法避免了每个夹层之间的差别,它有一个主要的缺点;稀释因子​​由增加的细胞的总数,但尚未髓细胞是专门设在同侧皮层的芯和梗死周围区域的数量增加。关于组织破坏,该协议说明的步骤对脑细胞的机械破碎,避免酶处理和防止表面抗原蚀变9,22,对于炎性细胞亚群的进一步定性和定量分析的重要问题。另外所关注的细胞悬浮液的制备,从脑样品髓鞘去除是高度推荐的步骤,以避免与downst干扰令的应用,如免疫细胞分离或流式细胞术23,24。这可以用不同的方法,如蔗糖或珀梯度,或抗髓鞘珠来实现。在这里,并根据该比较用的Percoll使用不同的方法对脑细胞悬浮液分离,机械破碎组合以除去髓鞘用于提高细胞产量和存活率25以前的研究。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Photonic Led F1 WPI 571329-8 Equipment
Temp Controller  Panlab  HB 101/2 Equipment
Volvere GX NSK Ne22L Equipment
Microscope WPI PZMIII-BS Equipment
Stainless Steel Burrs FST 19007-14 Surgical material
Forceps Dumont #5/45  FST 11251-35 Surgical material
Forceps Dumont #5SF FST 11252-30 Surgical material
Suture 6/0 LorcaMarin 55108 Surgical material
Suture 9/0 LorcaMarin 61966 Surgical material
Nikon Eclipse  Nikon TE300 Equipment
Isoflurane Esteve 571329-8 Chemical
Sodium Pentobarbital Vetoquinol 570681 Chemical
Freezing microtome Leica Microsystems GmbH SM2000R Equipment
Superfrost slides Thermo Scientific  2014-07 Lab material
Cresyl violet acetate Sigma C5042 Chemical
Microscope  Nikon Nikon Eclipse TE300 Equipment
XYZ motorized computer stage and controller Ludl electronics Products Equipment
Stereo Investigator System Microbrightfield Version 7.003 software Software
5 ml Tissue Grinder, Potter-Elv with teflon pestle Thomas Scientific 0913X70 Lab Material
Polypropylene 50 ml Oak Ridge Centrifuge Tube Nalgene 3119-0050  Lab material
Percoll Sigma p1644-100 Chemical
RPMI 1640 Lonza BE12-702F Chemical
Beckman Ultracentrifugue Beckman Coulter Equipment
Beckman Coulter ultracentrifuge rotor 45 Ti Beckman Coulter Equipment
BD Sterile Cell Strainer, 40 Micron BD BD 352340 Lab Material
Bovine Serum Albumin Sigma A3733-500G Reagment
FcR Blocking Reagent, mouse Miltenyi 130-092-575 Antibody
CD11b-FITC, human and mouse Miltenyi 130-098-085 Antibody
CD45-PE, mouse Miltenyi 130-102-596 Antibody
Anti-Ly-6G-APC, mouse Miltenyi 130-102-936 Antibody
PerCP/Cy5.5 anti-mouse Ly-6C Biolegend 128012 Antibody
BD FACS Flow BD 342003 Reagment
BD FACSCalibur; 4-color BD 342975 Equipment
BD Cell Quest Pro Software BD Software
FlowJo software Treestar inc. Software

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Chamorro, A., et al. The immunology of acute stroke. Nature Reviews. Neurology. 8, 401-410 (2012).
  2. Iadecola, C., Anrather, J. The immunology of stroke: from mechanisms to translation. Nat Med. 17, 796-808 (2011).
  3. Ramlackhansingh, A. F., et al. Inflammation after trauma: microglial activation and traumatic brain injury. Annals of Neurology. 70, 374-383 (2011).
  4. Jin, R., Yang, G., Li, G. Inflammatory mechanisms in ischemic stroke: role of inflammatory cells. J Leukoc Biol. 87, 779-789 (2010).
  5. West, M. J., Slomianka, L., Gundersen, H. J. Unbiased stereological estimation of the total number of neurons in thesubdivisions of the rat hippocampus using the optical fractionator. The Anatomical Record. 231, 482-497 (1991).
  6. Charleston, J. S. Estimating cell number in the central nervous system by stereological methods: the optical disector and fractionator. Current Protocols in Toxicology. 12, (Unit 12.6), (2001).
  7. Begega, A., et al. Unbiased estimation of the total number of nervous cells and volume of medial mammillary nucleus in humans. Experimental Gerontology. 34, 771-782 (1999).
  8. Cuartero, M. I., et al. N2 Neutrophils, Novel Players in Brain Inflammation After Stroke: Modulation by the PPARgamma Agonist Rosiglitazone. Stroke; a. Journal of Cerebral Circulation. 44, (12), 3498-3508 (2013).
  9. Campanella, M., Sciorati, C., Tarozzo, G., Beltramo, M. Flow cytometric analysis of inflammatory cells in ischemic rat brain. Stroke. 33, 586-592 (2002).
  10. Carson, M. J., Reilly, C. R., Sutcliffe, J. G., Lo, D. Mature microglia resemble immature antigen-presenting cells. Glia. 22, 72-85 (1998).
  11. Perego, C., Fumagalli, S., De Simoni, M. G. Temporal pattern of expression and colocalization of microglia/macrophage phenotype markers following brain ischemic injury in mice. J Neuroinflammation. 8, 174 (2011).
  12. Denker, S. P., et al. Macrophages are comprised of resident brain microglia not infiltrating peripheral monocytes acutely after neonatal stroke. Journal of Neurochemistry. 100, 893-904 (2007).
  13. Ballesteros, I., et al. Rosiglitazone-induced CD36 up-regulation resolves inflammation by PPARgamma and 5-LO-dependent pathways. Journal of Leukocyte Biology. 95, (4), 587-598 (2013).
  14. Michel, R. P., Cruz-Orive, L. M. Application of the Cavalieri principle and vertical sections method to lung: estimation of volume and pleural surface area. J Microsc. 150, 117-136 (1988).
  15. Hernández-Jiménez, M., et al. Silent Information Regulator 1 Protects the Brain Against Cerebral Ischemic Damage. Stroke. 44, (8), 2333-2337 (2013).
  16. Gundersen, H. J., et al. The new stereological tools: disector, fractionator, nucleator and point sampled intercepts and their use in pathological research and diagnosis. APMIS. 96, 857-881 (1988).
  17. Godino, M. E. C., et al. Amelioration of ischemic brain damage by peritoneal dialysis. J Clin Invest. 123, 4359-4363 (2013).
  18. Hossmann, K. A. The two pathophysiologies of focal brain ischemia: implications for translational stroke research. J Cereb Blood Flow Metab. 32, 1310-1316 (2012).
  19. García-Yébenes, I., et al. Iron overload, measured as serum ferritin, increases brain damage induced by focal ischemia and early reperfusion. Neurochem Int. 61, 1364-1369 (2012).
  20. Sobrado, M., et al. Synthesis of lipoxin A4 by 5-lipoxygenase mediates PPARgamma-dependent, neuroprotective effects of rosiglitazone in experimental stroke. J Neurosci. 29, 3875-3884 (2009).
  21. Cuartero, M. I., et al. N2 Neutrophils, Novel Players in Brain Inflammation After Stroke: Modulation by the PPARγ Agonist Rosiglitazone. Stroke. 44, 3498-3508 (2013).
  22. Ford, A. L., Foulcher, E., Goodsall, A. L., Sedgwick, J. D. Tissue digestion with dispase substantially reduces lymphocyte and macrophage cell-surface antigen expression. Journal of Immunological Methods. 194, 71-75 (1996).
  23. Pfenninger, C. V., et al. CD133 is not present on neurogenic astrocytes in the adult subventricular zone, but on embryonic neural stem cells, ependymal cells, and glioblastoma cells. Cancer Research. 67, 5727-5736 (2007).
  24. Tham, C. S., Lin, F. F., Rao, T. S., Yu, N., Webb, M. Microglial activation state and lysophospholipid acid receptor expression. International Journal of Developmental Neuroscience : the Official Journal of the International Society for Developmental Neuroscience. 21, 431-443 (2003).
  25. Nikodemova, M., Watters, J. J. Efficient isolation of live microglia with preserved phenotypes from adult mouse brain. Journal of Neuroinflammation. 9, 147 (2012).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics