Un abonnement à JoVE est nécessaire pour voir ce contenu. Connectez-vous ou commencez votre essai gratuit.
Method Article
L’évaluation des propriétés phagocytaires des microglies et des macrophages cérébraux peut apporter une dimension fonctionnelle précieuse aux études de profilage moléculaire. Nous décrivons un protocole validé qui utilise la cytométrie en flux pour quantifier rapidement et de manière fiable la phagocytose des microsphères fluorescentes et des fibrilles bêta-amyloïdes par des microglies et des macrophages cérébraux isolés de manière aiguë à partir de modèles murins.
La microglie et les macrophages infiltrant le système nerveux central (SNC), collectivement appelés phagocytes mononucléaires du SNC (CNS-MPS), jouent un rôle central dans les maladies neurologiques, notamment la neurodégénérescence et les accidents vasculaires cérébraux. Les MP-SNC sont impliqués dans la clairance phagocytaire des protéines pathologiques, des débris et des synapses neuronales, chacune ayant des voies moléculaires sous-jacentes distinctes. La caractérisation de ces propriétés phagocytaires peut fournir une lecture fonctionnelle qui complète le profilage moléculaire de la microglie à l’aide des approches traditionnelles de cytométrie en flux, de transcriptomique et de protéomique. Le profilage phagocytaire de la microglie s’est appuyé sur la visualisation microscopique et les cultures in vitro de la microglie néonatale de souris. La première approche souffre d’un échantillonnage limité, tandis que la seconde approche est intrinsèquement peu représentative de l’état réel in vivo des MP-SNC adultes. Cet article décrit des protocoles optimisés pour les propriétés phagocytaires phénotypiques des CNS-MP de souris isolées de manière aiguë par cytométrie en flux. Les MP-SNC sont isolés de manière aiguë du cerveau de souris adulte par dissociation mécanique suivie d’une centrifugation à gradient de densité, incubés avec des microsphères fluorescentes ou des fibrilles Aβ fluorescentes, lavés, puis marqués avec des panels d’anticorps contre les marqueurs de surface (CD11b, CD45). En utilisant cette approche, il est possible de comparer les propriétés phagocytaires de la microglie résidente du cerveau avec les macrophages infiltrant le SNC, puis d’évaluer l’effet du vieillissement et de la pathologie de la maladie sur ces phénotypes phagocytaires. Cette méthode rapide a également le potentiel de phénotyper fonctionnellement des MP-CNS humains isolés de manière aiguë à partir d’échantillons cérébraux post-mortem ou chirurgicaux. De plus, des mécanismes spécifiques de phagocytose par des sous-ensembles du SNC-MP peuvent être étudiés en inhibant certaines voies phagocytaires.
Les cellules immunitaires innées du système nerveux central (SNC) sont principalement composées de microglies et de monocytes/macrophages infiltrants, appelés ensemble phagocytes mononucléaires du SNC (SNC-MP)1. Les MP-SNC sont impliqués dans les maladies neurodégénératives telles que la maladie d’Alzheimer (MA), les troubles neuro-inflammatoires et les accidents vasculaires cérébraux 2,3,4. Les MP-SNC, ainsi que les astrocytes, les péricytes et les cellules épendymaires, ont des fonctions phagocytaires 5,6. Dans leur état homéostatique, les MP-SNC sont impliqués dans la surveillance constante du microenvironnement local, ainsi que dans l’élimination phagocytaire des débris cellulaires et des protéines apoptotiques, et l’élagage synaptique pour remodeler les connexions neuronales 7,8,9,10. Dans les maladies neurodégénératives telles que la MA, les MP-SNC adoptent des phénotypes moléculaires et fonctionnels distincts associés à la maladie qui peuvent jouer des rôles pathologiques, notamment l’élimination de la bêta-amyloïde agrégée (Aβ) et des éléments neuronaux, ainsi que la libération de cytokines et de facteurs inflammatoires, entraînant des rôles protecteurs pro-inflammatoires, préjudiciables et anti-inflammatoirescomplexes 11,12,13,14 . La phagocytose des macroparticules, des débris cellulaires, des protéines et d’autres particules infectieuses par les MP-SNC est médiée par des récepteurs distincts exprimés à leur surface9. La perturbation de ces voies phagocytaires peut entraîner une clairance défectueuse et une accumulation progressive d’Aβ, conduisant finalement à des lésions neuronales progressives dans AD 4,9. Bien que les progrès réalisés dans le profilage moléculaire des MP-SNC à l’aide d’approches transcriptomiques et protéomiques aient fourni des informations inestimables sur l’hétérogénéité moléculaire au sein des MP-SNC dans les maladies neurologiques15,16, la caractérisation fonctionnelle des propriétés phagocytaires des MP-SNC et de leurs sous-ensembles fait actuellement défaut. La caractérisation fonctionnelle des propriétés phagocytaires des MP-SNC peut compléter les stratégies de profilage moléculaire, faciliter un meilleur phénotypage fonctionnel et aider à évaluer l’efficacité des traitements capables de rectifier la phagocytose défectueuse dans les modèles de maladies17.
Les tests traditionnels de phagocytose pour les MP-SNC comprennent l’incubation de la microglie primaire avec des substrats fluorescents tels que l’Aβ ou les particules de latex/polystyrène. La phagocytose est ensuite étudiée en fonction de l’absorption du substrat fluorescent à l’aide de la microscopie d’immunofluorescence 18,19,20. Il est bien établi que les MP-SNC, lorsqu’ils sont maintenus dans de longues cultures, peuvent modifier radicalement leur morphologie et leurs profils transcriptionnels21,22. Cela entrave l’étude des propriétés phagocytaires des MP-SNC dans leur état représentatif dans le SNC. Un test de cytométrie en flux fonctionnel pour profiler des MP-SNC vivants isolés de manière aiguë peut fournir une évaluation rapide des propriétés phagocytaires et peut échantillonner un pool beaucoup plus important de MP-CNS que les approches de microscopie 9,23. De plus, la cytométrie en flux élimine la nécessité de maintenir les MP-SNC en culture et fournit une plate-forme pour étudier les propriétés phagocytotiques dans différentes sous-populations de MP-SNC. Ce manuscrit décrit des protocoles optimisés pour les propriétés phagocytaires phénotypiques des CNS-MP de souris isolées de manière aiguë par cytométrie en flux. L’adaptation des tests de phagocytose à l’aide de la cytométrie en flux permet un multiplexage rapide du phénotype phagocytaire des MP-SNC couplé à un phénotypage immunitaire, fournissant ainsi des informations sur l’hétérogénéité des propriétés phagocytaires au sein des MP-SNC à la résolution d’une seule cellule.
Toutes les études sur les souris ont été menées après avoir obtenu l’approbation de l’Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC) de l’Université Emory, et en stricte conformité avec le Guide pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire des National Institutes of Health.
1. Préparation le jour de l’isolement
2. Isolement aigu de la microglie de souris adulte
3. Mise en place de la phagocytose et coloration par cytométrie en flux
4. Cytométrie en flux et analyse
À titre d’exemple, des MP-CNS isolés de manière aiguë ont été obtenus à partir de l’hémisphère ipsilatéral après une occlusion artérielle cérébrale moyenne transitoire (MCAO)8. Pour plus de détails sur les propriétés phagocytaires des MP-SNC dans le modèle MCAO, veuillez vous référer aux publications précédentes8. Brièvement, après une récupération de 72 heures, les MP-SNC ont été isolés de manière aiguë d...
La cytométrie en flux est une technique qui permet de détecter l’expression de protéines ou de marqueurs d’intérêt à la surface de la cellule ou dans des compartiments intracellulaires à l’aide de sondes marquées par fluorescence (généralement des anticorps) pour marquer ces marqueurs d’intérêt. Les anticorps à la surface cellulaire ou intracellulaires sont généralement conjugués à des fluorochromes excitables par laser qui ont des spectres d’émission uniques....
Les auteurs n’ont rien à divulguer.
L’étude a été financée par des bourses des NIH accordées au Dr Rangaraju (NINDS K08 NS099474-1 et R01 NS114130-01A1) et au Dr Rayaprolu (NIA F32AG064862). Cette étude a été financée en partie par l’Emory Flow Cytometry Core (EFCC), l’une des installations de base intégrées d’Emory (EICF) et est subventionnée par la faculté de médecine de l’Université Emory. Un soutien supplémentaire a été fourni par la Georgia Clinical & Translational Science Alliance des NIH (UL1TR002378). Le contenu relève de la seule responsabilité des auteurs et ne reflète pas nécessairement les opinions officielles du NIH.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10x Hank's balanced salt solution(10x HBSS) | ThermoFisher | 14065056 | Store at 4 °C. Used to make SIP as described in the protocol |
1x Hank's balanced salt solution(1x HBSS) | ThermoFisher | 14175095 | Store at 4 °C. Used to make 35% SIP as described in the protocol |
1x Phosphate Buffered Saline (PBS) | https://www.sigmaaldrich.com/technical-documents/protocols/biology/western-blotting/buffers-recipes/10x-phosphate-buffered-saline.html Store 10xPBS at Room temperature. Prepare fresh 1xPBS by diluting one part 10xPBS to nine parts of MilliQ dH20 and store it at 4 °C for an hour before use. Make sure the pH of the 1xPBS is 7.0 before refridgeration. | ||
35% SIP | To make 20 mL of 35% SIP, use 7 mL of SIP and 13 mL of ice-cold 1× HBSS. Keep on ice until further processing | ||
APC-Cy7 rat anti-CD11b | BD Pharmingen | 557657 | Store at 4 °C or keep on ice when in use. Sheild from light. Flow cytometry dilution - 1:100 |
FITC rat anti mouse CD145 | BD Pharmingen | 553080 | Store at 4 °C or keep on ice when in use. Sheild from light. Flow cytometry dilution - 1:100 |
LIVE/DEAD Fixable Blue Dead Cell Stain Kit | ThermoFisher | L34961 | Store at -20 °C. Add 50ul of DMSO to one tube of the dye, vortex throughly and centrifuge at maximun speed for 1 min. Make 10µL aliquots and store them at -20 °C. Use a fresh aliquot for each experiment and add to the samples at 1:500 dilution. |
OneComp eBeads compensation beads | ThermoFisher | 01-1111-42 | Store at 4 °C, throughly vortex the tube before adding to the sample tube(s), keep on ice when in use. |
PE-Cy7 rat anti mouse CD145 | BD Pharmingen | 552848 | Store at 4 °C or keep on ice when in use. Sheild from light. Flow cytometry dilution - 1:100 |
Percoll pH8.5-9.5 | Sigma | P1644 | Store at 4 °C. To make 10 mL of Standard Isotonic Percoll (SIP): Use 9 mL of cold Percoll and 1 mL of cold 10× HBSS. |
Phycoerythrin-conjugated microspheres | ThermoFisher | F13083 | Store at 4 °C or keep on ice when in use. |
β-Amyloid (1 - 42), HiLyte Fluor 488 - labeled, Human | AnaSpec | AS-60479-01 | The final concentration of Ab fibrils is 200µM which is then diluted prior to use. Store at -20 °C. Prepare fresh working solution for each experiment. |
Demande d’autorisation pour utiliser le texte ou les figures de cet article JoVE
Demande d’autorisationThis article has been published
Video Coming Soon