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Aquí, describimos un protocolo de citometría de flujo detallado y reproducible para identificar subconjuntos de monocitos/macrofagos y células T utilizando ensayos de tinción extra e intracelular dentro del bazo murino, médula ósea, ganglios linfáticos y tejido sinovial, utilizando un modelo quirúrgico establecido de osteoartritis murina.
La osteoartritis (OA) es una de las enfermedades musculoesqueléticas más frecuentes, que afecta a los pacientes que sufren de dolor y limitaciones físicas. La evidencia reciente indica un componente inflamatorio potencial de la enfermedad, con células T y monocitos/macrófagos potencialmente asociados con la patogénesis de OA. Otros estudios postularon un papel importante para subconjuntos de linajes celulares inflamatorios, como Th1, Th2, Th17 y linfocitos reguladores de T, y M1, M2 y macrófagos residentes en tejidos sinovium. Sin embargo, se desconoce la interacción entre la respuesta celular inflamatoria sinovial y sistémica local y los cambios estructurales en la articulación. Para entender completamente cómo las células T y los monocitos/macrofagos contribuyen hacia el OA, es importante ser capaz de identificar cuantitativamente estas células y sus subconjuntos simultáneamente en el tejido sinovial, los órganos linfáticos secundarios y sistémicamente (el bazo y la médula ósea). Hoy en día, los diferentes subconjuntos de células inflamatorias se pueden identificar mediante una combinación de marcadores de superficie celular haciendo de la citometría de flujo multicolor una técnica poderosa en la investigación de estos procesos celulares. En este protocolo, describimos pasos detallados con respecto a la cosecha de tejido sinovial y órganos linfáticos secundarios, así como la generación de suspensiones de una sola célula. Además, presentamos tanto un ensayo de tinción extracelular para identificar monocitos/macrofagos y sus subconjuntos, así como un ensayo de tinción extra e intracelular para identificar las células T y sus subconjuntos dentro del bazo murino, la médula ósea, los ganglios linfáticos y el tejido sinovial. Cada paso de este protocolo fue optimizado y probado, resultando en un ensayo altamente reproducible que se puede utilizar para otros modelos de ratón OA quirúrgicos y no quirúrgicos.
La osteoartritis (OA) es una enfermedad debilitante y dolorosa que involucra diversas patologías de todos los tejidos asociados con la articulación1. Afectando aproximadamente al 3,8% de la población mundial2,OA es una de las enfermedades musculoesqueléticas más prevalentes y se convertirá en la4a causa de discapacidad líder en todo el mundo para 20203. La OA postraumática ocurre después de una lesión articular y representa al menos el 12% de toda la OA y hasta el 25% de la OA en articulaciones susceptibles como la rodilla4,,5. Además, las lesiones articulares aumentan el riesgo de VA por más de cinco veces6. No todas las lesiones con una inestabilidad aparentemente similar desarrollarán OA, y por lo tanto los factores que definen el riesgo de OA a largo plazo sigue siendo difícil. Es crucial para desarrollar tratamientos eficaces para prevenir y/o tratar la OA postraumática, investigar y definir mejor la patología específica de la lesión, las causas y los mecanismos que predisponen a OA1.
OA y su definición de la destrucción del cartílago se atribuyó previamente por completo al estrés mecánico y, por lo tanto, OA se consideró una enfermedad no inflamatoria2. Sin embargo, estudios más recientes han demostrado una infiltración inflamatoria de membranas sinoviales y un aumento de las células inflamatorias en el tejido sinovial en pacientes con OA en comparación con controles saludables2,arrojando luz sobre un componente inflamatorio como una fuerza motriz potencial en OA. Otros estudios indicaron que las anomalías tanto en el perfil de células T CD4+ como en las de CD8+, así como en monocitos/macrofagos del sistema inmunitario innato, pueden contribuir a la patogénesis de OA2,,7. Las investigaciones detalladas sobre estas anomalías revelaron funciones relevantes para varios subconjuntos de células T2,tales como Th18, Th29, Th178 y T poblaciones reguladoras (Treg)10,11. A pesar de esta evidencia convincente, la relación causal entre la alteración de las respuestas de las células T y el desarrollo y progresión de OA todavía se desconoce2.
Además de que las células T específicas que desempeñan un papel en la OA, estudios recientes sugieren que los macrófagos polarizados/activados diferencialmente pueden estar asociados con la patogénesis de OA12. En particular, los macrófagos procedentes de monocitos sanguíneos se acumulan en el sinovium y se polarizan en macrófagos activados clásicamente (M1) o, alternativamente, macrófagos activados (M2) durante el desarrollo de OA, lo que implica una correlación entre los macrófagos derivados de monocitos y OA13. Por el contrario, ciertos subconjuntos de macrófagos pueblan los órganos a tiempo durante el desarrollo y sostenen sus números en una materia independiente de monocitos14. Recientemente, se mostró una función protectora conjunta mediada por una barrera de unión estrecha para estos macrófagos residentes en tejidos sinoviales (STRM)14. Estos hallazgos indican que las anomalías en subconjuntos de macrófagos particulares pueden desempeñar un papel crucial durante el desarrollo de la OA. Sin embargo, se desconocen las interacciones entre esta respuesta celular inflamatoria y los cambios estructurales en la articulación posterior al trauma.
Históricamente, el análisis de células inmunitarias en el tejido sinovial se limitó a la inmunohistoquímica (IHC) o a la expresión de ARNm mediante la reacción en cadena de la polimerasa de transcripción inversa (RT-PCR) se aproxima15,,16. Sin embargo, tanto IHC como RT-PCR carecen de la capacidad de identificar varios tipos de células diferentes y sus subconjuntos simultáneamente, limitando así la aplicabilidad de estos métodos. Además, IHC se limita al análisis de pequeñas muestras de tejido y puede perder las acumulaciones de células inflamatorias focales. En los últimos años, se han desarrollado una miríada de marcadores de superficie para varios tipos de células, y los subconjuntos de células inmunitarias ahora se pueden identificar de forma fiable mediante combinaciones distintas de estos marcadores. Debido al progreso técnico constante, los citometros de flujo ahora son capaces de identificar una multitud de fluorocromos diferentes simultáneamente permitiendo el análisis de grandes paneles de anticuerpos multicolores.
La citometría de flujo proporciona a los investigadores una técnica poderosa que permite la identificación y cuantificación simultáneas de una multitud de células inmunitarias y sus subconjuntos a nivel de célula única. Hemos desarrollado y optimizado tanto un ensayo de tinción extracelular para identificar monocitos/macrofagos y sus subconjuntos como un ensayo de tinción extra/intracelular para identificar las células T y sus subconjuntos dentro del bazo murino, la médula ósea, los ganglios linfáticos y el tejido sinovial. Cada paso de este protocolo fue optimizado y probado dando como resultado un ensayo altamente reproducible que se puede utilizar para otros modelos de ratón OA quirúrgicos y no quirúrgicos17.
El Comité de ética animal del Distrito De Salud Local del Norte de Sídney ha aprobado todos los procedimientos mencionados en este protocolo. Los ratones son alojados y cuidados de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio (Consejo Nacional de Salud e Investigación Médica de Australia Revisado 2010). Para todos los experimentos se utilizaron ratones macho C57BL/6 de 10-12 semanas de edad.
NOTA: Para inducir la OA postraumática, se realizó la desestabilización quirúrgica del menisco medial (DMM) en la articulación de la asfixia derecha. La información detallada sobre este modelo animal fue publicada por Glasson et al.18. En resumen, la anestesia general se induce en una cámara de inducción utilizando isoflurano y posteriormente se mantiene usando un cono nasal. La pierna quirúrgica se afeita con una cuchilla de afeitar y el sitio quirúrgico se lava y frota con etanol para minimizar la contaminación. A continuación, el animal se traslada al microscopio de operación y se coloca sobre una toalla estéril y la pierna cubierta con una cortina de papel estéril para aislar el sitio quirúrgico y minimizar la contaminación. Usando el microscopio, se hace una artrotótoma medial de 0,5 cm, la rótula se luxa lateralmente, y la almohadilla de grasa de infra-patella elevada para exponer el ligamento menisco-tibial medial, que es transectado con fórceps disectores. La articulación se enjuaga con solución salina estéril para eliminar cualquier sangre y la herida se cierra en tres capas – cápsula articular, tejido subcutáneo (utilizando material de sutura) y piel (utilizando pegamento de tejido quirúrgico). Los métodos descritos en este protocolo, sin embargo, se pueden aplicar a otros modelos y métodos para inducir OA. OA se puede inducir a ambos lados del animal, y al cosechar tejidos, es importante cosechar los ganglios linfáticos ipsilaterales (drenantes).
1. Aislamiento del bazo, médula ósea contralateral, ganglios linfáticos ipsilaterales que drenan el stifle y el tejido sinovial
2. Generación de suspensiones de una sola célula a partir de cada tejido
NOTA: Para garantizar que los números de celda suficientes para el análisis de flujo de tejidos sinoviales de dos ratones necesitan ser agrupados. En el protocolo actual, acomoda todos los tejidos de los mismos dos ratones para mantener la analogía. Además, se combinaron ganglios linfáticos ilíacos e inguinales para cada animal, lo que resultó en un total de 4 ganglios linfáticos para cada muestra. En general, los números de células en el bazo, la médula ósea y los ganglios linfáticos de un animal son suficientes para realizar análisis de flujo y se puede aplicar el protocolo. Sin embargo, cuando se utilizan tejidos de un solo animal tiempos de lesing puede necesitar ser ajustado.
3. Asignación de celdas
4. Panel de subconjuntos monocitos
5. Panel de subconjuntos de células T
6. Compensación, controles adecuados y gating
A continuación se describen los resultados representativos del panel de subconjuntos de monocitos y del panel de subconjuntos de células T.
La Figura 1 ilustra la estrategia jerárquica de gating para el panel de subconjuntos de monocitos en células inmunitarias recogidas de la médula ósea de animales tratados con DMM. La misma estrategia fue utilizada y verificada en todos los demás tipos de tejido. Al configurar el experimento, se determinó la tensión de...
Los métodos descritos en este protocolo han sido diseñados y probados para identificar de forma fiable varios subconjuntos tanto de monocitos/macrofagos como de células T dentro del bazo murino, médula ósea, ganglios linfáticos y tejido sinovial en un modelo murino de osteoartritis (OA). El protocolo actual se puede modificar fácilmente para investigar diferentes tipos de tejido u otros tipos de células mediante el intercambio de anticuerpos, y se puede utilizar para modelos murinos alternativos de OA. Al analiza...
Los autores no tienen nada que revelar.
Nos gustaría agradecer a Andrew Lim, Ph.D. y Giles Best, Ph.D. por su ayuda en la configuración del citómetro de flujo. Este proyecto fue apoyado por la Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) (DFG-HA 8481/1-1) adjudicada a PH.
Name | Company | Catalog Number | Comments | |
APC anti-mouse CD194 (CCR4) | BioLegend | 131212 | T-Cell Panel | |
Brilliant Stain Buffer Plus 1000Tst | BD | 566385 | Buffers | |
Fixable Viability Stain 510, 100 µg | BD | 564406 | T-Cell Panel | |
Fixable Viability Stain 510, 100 µg | BD | 564406 | Monocyte Panel | |
Liberase, Research Grade | Roche | 5401127001 | Enzyme for synovial tissue | |
Ms CD11b APC-R700 M1/70, 100 µg | BD | 564985 | Monocyte Panel | |
Ms CD11C PE-CF594 HL3, 100 µg | BD | 562454 | Monocyte Panel | |
Ms CD183 BB700 CXCR3-173, 50 µg | BD | 742274 | T-Cell Panel | |
Ms CD206 Alexa 647 MR5D3, 25 µg | BD | 565250 | Monocyte Panel | |
Ms CD25 BV605 PC61, 50 µg | BD | 563061 | T-Cell Panel | |
Ms CD3e APC-Cy7 145-2C11, 100 µg | BD | 557596 | T-Cell Panel | |
Ms CD4 PE-Cy7 RM4-5, 100 µg | BD | 552775 | T-Cell Panel | |
Ms CD44 APC-R700 IM7, 50 µg | BD | 565480 | T-Cell Panel | |
Ms CD62L BB515 MEL-14, 100 µg | BD | 565261 | T-Cell Panel | |
Ms CD69 BV711 H1.2F3, 50 µg | BD | 740664 | T-Cell Panel | |
Ms CD80 BV650 16-10A1, 50 µg | BD | 563687 | Monocyte Panel | |
Ms CD8a BV786 53-6.7, 50 µg | BD | 563332 | T-Cell Panel | |
Ms F4/80 BV421 T45-2342, 50 µg | BD | 565411 | Monocyte Panel | |
Ms Foxp3 PE MF23, 100 µg | BD | 560408 | T-Cell Panel | |
Ms I-A I-E BV711 M5/114.15.2, 50 µg | BD | 563414 | Monocyte Panel | |
Ms Ly-6C PE-Cy7 AL-21, 50 µg | BD | 560593 | Monocyte Panel | |
Ms Ly-6G APC-Cy7 1A8, 50 µg | BD | 560600 | Monocyte Panel | |
Ms NK1.1 BV650 PK136, 50 µg | BD | 564143 | T-Cell Panel | |
Ms ROR Gamma T BV421 Q31-378, 50 µg | BD | 562894 | T-Cell Panel | |
Red Blood Cell Lysing Buffer | N/A | N/A | Buffers | Description in: Immune Cell Isolation from Mouse Femur Bone Marrow / Xiaoyu Liu and Ning Quan/ Bio Protoc. 2015 October 20; 5(20): . |
Transcription Factor Buffer Set 100Tst | BD | 562574 | Buffers |
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