Method Article
* These authors contributed equally
The study of metabolism is becoming increasingly relevant to immunological research. Here, we present an optimized method for measuring glycolysis and mitochondrial respiration in mouse splenocytes, and T and B lymphocytes.
לימפוציטים להגיב למגוון של גירויים באמצעות הפעלת מסלולי איתות תאיים, אשר בתורו מוביל לשגשוג הסלולר המהירה, הגירה והבחנה, וייצור ציטוקינים. כל האירועים הללו הם קשורים באופן הדוק את מצב האנרגיה של התא, ולכן לומד את המסלולים מייצרי אנרגיה עשוי לתת רמזים לגבי הפונקציונליות הכללית של תאים אלה. מנתח השטף התאי הוא מכשיר נפוץ להערכת הביצועים של הגליקוליזה ונשימה המיטוכונדריה סוגי תאים רבים. מערכת זו נעשה שימוש כדי ללמוד תאים חיסוניים כמה דיווחים שפורסמו, עדיין פרוטוקול מקיף מותאם במיוחד עבור לימפוציטים חסר. לימפוציטים הם תאים שברירי ששורדים גרועים בתנאי vivo לשעבר. לעתים קרובות תת הלימפוציטים הם נדירים, ועבודה עם מספרים סלולריים נמוכים היא בלתי נמנעת. לפיכך, אסטרטגיית הניסוי הנותן מענה לקשיים אלה נדרש. כאן, אנו מספקים פרוטוקולהמאפשר בידוד מהיר של לימפוציטים קיימא מרקמות הלימפה, ועל הניתוח של המדינות המטבולית שלהם מנתח השטף התאי. יתר על כן, אנו מספקים תוצאות ניסויים שבהם הפעילויות המטבולית של תת הלימפוציטים כמה בצפיפויות תאים שונים הושוו. מקרים אלה מצביעים כי הפרוטוקול שלנו יכול לשמש כדי להשיג תוצאות עקביות היטב סטנדרטיות גם בריכוזי תא נמוכים, וכך יכולה להיות שהיא כוללת יישומים רחבים במחקרים עתידיים התמקדות באפיון אירועים מטבוליים בתאי מערכת חיסוניים.
התגובה החיסונית נגד אנטיגנים איזון הדוק מוסדר בין ההפעלה החיסונית דיכוי המערכת החיסונית. הפעלה חיסונית כונני התפשטות נדידת תאים מהירים, כמו גם ייצור ציטוקינים, הפרשת נוגדנים phagocytosis גדל ו בתגובה את החומר מהגוף, ואילו דיכוי מערכת חיסוני פשוט מעכב את האירועים הללו, ולכן הוא חשוב במניעת 1-6 תגובות חיסוניות מיותרות. מחקרים שנעשו לאחרונה הראו כי קיים קשר ישיר בין מצב ההפעלה של תאי מערכת החיסון ופעילות מסלולים מטבוליים שונים 7. תאי חיסון יכולים לעבור בין המדינות ההמנוחות והופעל על ידי מעבר מסלולים להפקת אנרגיה לסירוגין. יתר על כן, היא נצפתה כי סוגי תאים חיסוניים שונים עשויים להשתמש באסטרטגיות מטבוליים שונות כדי לתדלק צרכי האנרגיה המוגברות שלהם במהלך הפעלה. לדוגמא, בעוד הפעלה של לימפוציטים מסוג T מפנה תאים למצב glycolytic כמעט לחלוטין 8 , לימפוציטים מסוג B מופעל להשתמש איזון של זירחון הגליקוליזה חמצוני 9,10. מחקרים אלה מצביעים על החשיבות של שבדק את ההשפעה של הפעלת תא חיסון על חילוף חומרים תאיים.
בזמן אמת, מדידות סימולטני של שיעור צריכת החמצן (OCR) וקצב החמצה תאיים (ECAR), כאינדיקטורים של זרחון חמצוני הגליקוליזה, היא אסטרטגיה נפוצה להתייחס מצבי מסלולים להפקת אנרגיה 11-13. על מנת להשיג זאת, נתח שטף תאי, כגון סוסון הים XF 96, משמש באופן שגרתי. מכשיר כזה יכול להשוות שינויים במהירות OCR ו ECAR פני סוגי תאים או בתנאי גירוי שונים. עד כה, סוגי תאים שונים, כולל תאי חיסון, נחקרו באמצעות התקנים אלה. עם זאת, פרוטוקול אופטימיזציה תוכנן במיוחד עבור תאי מערכת החיסון אינו זמין.
תאי מערכת החיסון, במיוחד לימפוציטים, נבדלים otסוגי התאים אותה בכמה דרכים קריטיות. לימפוציטים הם תאי שברירי כי אינם שורדים למשך זמן ארוך בתנאים vivo לשעבר 14-16. זוהי סוגיה גדולה עוד יותר כאשר הם בתרבית תקשורת צמיחה לא טובה חסרת חומרים מזינים חיוניים, כגון אלו המשמשים בניתוח שטף תאי. בניגוד מקרופאגים שורות תאים רבים, לימפוציטים אינם דבקים משטחי פלסטיק; ולכן זה קריטי לצרף אותם לצלחת הניתוח מבלי ליצור מתח. לבסוף, כמה תת-אוכלוסיות לימפוציטים עשויים להיות נדירות מאוד וקציר אותם נדרש, הכמות האופטימלית עשויה להיות מאתגר 17-19.
כאן, אנו מספקים פרוטוקול אופטימיזציה כי היא פותחה במיוחד עבור לימפוציטים. שימוש splenocytes, לימפוציטים מסוג B ו לימפוציטים מסוג CD4 + T נאיבי מבודד מן הטחול הלימפה העכבר צמתים 20, אנו מציגים את המאפיינים של זירחון הגליקוליזה חמצוני במצב מנוחה שלהם בידולצפיפות תא t. נתונים היו מנורמלים להסביר את הבדלי המספרים הסלולריים הראשוניים עבור כל טוב על ידי מדידת ריכוזי חלבון lysate תא assay סוף, שהיו ביחס ישר המספרים הסלולריים. הפרוטוקול שלנו לא רק מספק הנחיות הבידוד המהיר של לימפוציטים מעשי עבור מבחני שטף תאיים, אבל זה גם מאפשר לעבודה בריכוזי תא הכי מוצלחים מבלי להתפשר על איכות הנתונים.
כל הניסויים בבעלי החיים בוצעו בהתאם לפרוטוקול חית LIG-4, אשר אושר על ידי ועדת הטיפול בבעלי חי NIAID ושימוש.
1. הכנת ריאגנטים
2. טחול קציר ובלוטות לימפה מעכברים
עיבוד רקמות 3.
4. הפרדה מגנטית של תאי B ותאי T מסוג CD4 + הנאיבי
ריאגנטים עבור הפרדת תא נאיבית CD4 + T | נפח עבור 10 8 תאים |
(סולם כראוי) | |
קוקטייל ביוטין-נוגדן | 100 μl |
חיץ MS לאינקובטורים הראשון | 400 μl |
microbeads אנטי ביוטין | 200 μl |
microbeads CD44 | 100 μl |
חיץ MS לאינקובטורים השני | 200 μl |
דגירת הקוקטייל ותאי הנוגדן ביוטין ב 4 מעלות צלזיוס למשך 5 דקות. להוסיף microbeads אנטי ביוטין, microbeads CD44, MS חיץ דגירה על 4 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. |
טבלה 1: כרכים בידוד T תא והוראות.
ריאגנטים להפרדת תאי B | נפח עבור 10 8 תאים |
(סולם כראוי) | |
קוקטייל ביוטין-נוגדן | 100 μl |
חיץ MS לאינקובטורים הראשון | 400 μl |
microbeads אנטי ביוטין | 200 μl |
חיץ MS לאינקובטורים השני | 300 μl |
דגירת הקוקטייל ותאי הנוגדן ביוטין ב 4 מעלות צלזיוס במשך 15 דקות. להוסיף הנפח המתאים של קוקטייל ביוטין-נוגדן חיץ MS, דגירה את התערובת על 4 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. להוסיף נפח מתאים של microbeads אנטי ביוטין ו- MS חיץ דגירה את התערובת על 4 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. לאחר הדגירה השנייה, למלא את הצינור עם חיץ צנטריפוגות MS. |
טבלה 2: B לצינוק כרכים והוראות.
ss = "jove_title"> 5. תאי שטף Assay
הערה: הפרוטוקול המתואר כאן הוא עבור תבנית 96-היטב של המכשיר. כרכים יהיו צריכים להיות מותאמים אם בתבנית אחרת משמשת.
נָמָל | Assay מתח מיטוכונדריאלי | Assay מתח הגליקוליזה |
א | 20 μl oligomycin | 20 גלוקוז μl |
B | 22 μl 2,4-DNP | 22 μl oligomycin |
C | 25 μl antimycin A / rotenone | 25 μl 2-DG |
שלב | לוּלָאָה |
כִּיוּל | - |
אִזוּן | - |
קריאות Baseline | 3 פעמים: מערבבים 3 דקות, לחכות 0 דקות, מדד 3 דקות |
לולאת הסוף | - |
להזריק פורט A | - |
מידות | 3 פעמים: מערבבים 3 דקות, לחכות 0 דקות, מדד 3 דקות |
לולאת הסוף | - |
להזריק נמל B | - |
מידות | 3 פעמים: מערבבים 3 דקות, לחכות 0 דקות, מדד 3 דקות |
לולאת הסוף | - |
להזריק נמל C | - |
מידות | 3 פעמים: מערבבים 3 דקות, לחכות 0 דקות, measurדואר 3 דקות |
לולאת הסוף | - |
תוכנית סיום | - |
תאים איקריוטיים להשתמש רשת משולבת של הגליקוליזה, החומצה tricarboxylic (TCA) מחזור, ו זרחון חמצוני לפגוש את רוב דרישות האנרגיה שלהם לספק ביניים הדרושים להתפתחות התא ושגשוגם. מסלולים אלה להתחיל עם ההשמנה התאית של גלוקוז חינם בצורה של גלוקוז-6-פוספט, אשר לאחר מכן מקבל מעובד לתוך פירובט. פירובט הוא גם מופחתת לקטט או מועבר לתוך המיטוכונדריה, שם הוא יוצר אנזים אצטיל (CoA). אצטיל COA ואז נכנס לתוך מחזור TCA. ביניים-אנרגיה גבוהה של מחזור TCA להניע את תנועת האלקטרונים בשרשרת העברת אלקטרונים (ETC), אשר בתורו מגרשת H + מהמטריצה המיטוכונדריה לייצר H + שיפוע פני קרום המיטוכונדריה הפנימית. חמצן משמש acceptor האלקטרון האחרון, ו- H + לחזור חזרה מטריקס המיטוכונדריה דרך F O / F 1 מורכב, שבו האנרגיה הפוטנציאלית שלהם משמשת להפקת ATP (איור 1 א).
עיקרון העבודה של assay השטף התאי תלוי מפריעת הגליקוליזה זרחון חמצונים בנקודות ספציפיות, והערכת ההשפעות הנובעות מכך. לשם כך, השתמשנו גלוקוז להפיץ הגליקוליזה בתאי מורעבים, ו -2-deoxyglucose (2-DG), אשר מומר 2-deoxyglucose-6-פוספט, מעכב תחרותי של phosphoglucoisomerase 23, על ידי hexokinase, כדי לחסום הגליקוליזה. Rotenone (מעכב מורכב ספציפי שאני של ETC), antimycin A (קומפלקס מעכב III הספציפי של ETC), oligomycin (מעכב של ה- ATP synthase 24), ואת 2,4-dinotrophenol הסוכן שחרר (DNP) 25 היו נהג להתערב אירועים ספציפיים הקשורים אלקטרון תחבורה, שיפוע פרוטון וסינתזה ATP (איור 1 א). במקום 2,4-DNP, cya קרבונילnide-4- (trifluoromethoxy) phenylhydrazone (FCCP) יכול לשמש גם, אבל אופטימיזציה נוספת ייתכן שתידרש. בכל מקרה, uncouplers צריך להיות טיטרציה תמיד לסוג תא מסוים לפני השימוש כדי לקבוע את הריכוז האופטימלי צורך.
מבחן לחץ הגליקוליזה (האיור 1B) מתחיל עם מדידת בסיס של שיעור ההחמצה התאי (ECAR) בתאים המורעבים בעבר. מאז תאים אלה הם לכל הפחות הבסיס שלהם, ולכן יכול להיחשב כמעט כבלתי glycolytic, את ECAR נמדד בנקודה זו המכונה החמצה הלא glycolytic. החמצה זו תואמת עשויה הנשימה CO 2 שנוצר במחזור TCA להיות מומר HCO 3 - ו- H +. זה ואחריו ההזרקה של גלוקוז כדי להפעיל הגליקוליזה, המציגה כגידול ההחמצה התאית עקב ההיווצרות של לקטט.גידול זה מייצג את הקצב הנורמלי של הגליקוליזה. התאים אז מאותגרים עם הזרקה של oligomycin, החוסם את הדור של ATP באמצעות זירחון חמצוני. תאים להגיב ירידה דרמטית זו בייצור ATP על ידי הפעלת הגליקוליזה לרמה המקסימלית שלה, וכי התוצאה היא עלייה משנית ברמת ECAR (מילואים glycolytic). המבחן הוא הופסק על ידי עיכוב סך של הגליקוליזה באמצעות גלוקוז אנלוגי 2-DG, שמחזירה את ECAR לרמתו הלא glycolytic. מעניין, הוצע כי בניגוד להמלצות היצרן, הגליקוליזה מקסימלי אינה מושגת בהכרח על ידי הזרקה של oligomycin 26. בתאים עם קיבולת glycolytic גבוהה, אם אין עלייה משמעותית בביקוש ATP, הגליקוליזה תוכל לחלוטין להתמודד עם האובדן של ATP במיטוכונדריה בלעדיו צורך להיות למעלה מוסדר. שיעור glycolytic עם oligomycin יכול להיות מעל ומעבר על ידי הוספת מעכבי נשימה, כגון rotenone ו myxothiazol, המספקים כמה יתרונות על פני oligomycin: 1) הם מגבירים את צריכת ATP, כפי שהם גורמים להיפוך synthase ATP, עם הידרוליזה ATP, לשאוב פרוטונים בניסיון לשחזר את קרום המיטוכונדריה פוטנציאל 26; 2) הם מונעים החמצת נשימה של המדיום, אשר יכול לבלבל את תוצאות ECAR (ראה להלן). דרכים אחרות להגדיל את ביקוש ATP כוללות תוספת של תרכובות המעודדות את הידרוליזה של ATP על ידי ATPases קרום הפלזמה 26. כל זה יש לשקול בזהירות על ידי החוקרים בעת תכנון מבחן מאמץ הגליקוליזה.
מבחן הלחץ המיטוכונדריה (איור 1 ג) מתחיל עם מדידת בסיס של שיעור צריכת חמצן (OCR) בתאים שאינם מורעב. זה ואחריו ההזרקה של oligomycin, אשר מעכבת את החזרת הפרוטונים דרך מורכב F O / F 1 ובכך במהירות hyperpolariz es קרום המיטוכונדריה. Hyperpolarization מונע פרוטון שאיבת יתר באמצעות מתחמי נשימה, ואת ירידות קצב נשימה. נשימתו הנותרים נקראת דליפת פרוטון, המייצגת את זרימת הפרוטונים דרך שומנים או ערוצים אחרים. מדינת hyperpolarized זה מתהפכת במהירות על ידי התוספת של הסוכן שחרר 2,4-DNP, אשר משמש ionophore פרוטון. בתגובה, תאים לנסות ולשחזר את הפוטנציאל הממברנה בניסיון כושל על ידי גברת קצב העברת האלקטרונים כדי המקסימלית שלה, וזה בתורו מגביר את OCR. לבסוף, עם תוספת של שני מעכבי ETC (א antimycin ו rotenone), הנשימה המיטוכונדריאלי נעצרת לגמרי OCR פוחתת לרמתו הנמוכה ביותר. ברמה זו, צריכת החמצן אינה עקב פעילות המיטוכונדריה (לא המיטוכונדריה). הבדל OCR שנוצר על ידי המעכבים הללו נקרא הנשימה מקסימלית המיטוכונדריה, שהוא הסכום של נשימת הבסיס ואת לקיבולת.
class = "jove_content" FO: keep-together.within-page = "1"> B ו- isolations תא T להניב מאוד אוכלוסיות לימפוציטים טהורות קיימא.
תאי B ותאי T מסוג CD4 + נאיבי בודדו כמפורט בסעיף 4 לפרוטוקול, ו splenocytes התקבלו פשוט על ידי lysing בתאי הדם האדומים כמפורט בסעיף 3.3.
הרגישות של מבחני מטבולית סוג תא ספציפי תלויה הכדאי ועל הטוהר של אוכלוסיית התא מתחילה. לכן, על מנת לוודא הכדאיות של תאי T העכבר מבודדים, splenocytes, ותאי B, ועל טוהר של תאי T ו- B, aliquots קטן של תאים היו מוכתמים עבור ניתוח תזרים cytometric (איור 2). בשנות ה פיזור-באיזור הקדמי לעומת הצד פיזור-שטח (FSC-A לעומת SSC-A) העלילה, לימפוציטים היו מגודרת, ובתוך השער הזה, האוכלוסייה לאורך אלכסוני פיזור-הי קדימהt (FSC-H) לעומת FSC-A עלילה נקבע כמו singlets. בתוך אוכלוסיית הגופייה, כדאיות נמדדה על ידי gating התאים שהכתימו שלילי על הסמן החי / המת (איור 2 א); T כדאיות התא היה 97.9%, הכדאיות splenocyte היה 92%, ואת כדאיות התא B היה 94%. B טוהר התא, כפי שהיא נמדדת על ידי B220 + CD19 + האוכלוסייה 26, היה 99%, בעוד טוהר תא CD4 + T, כפי שהיא נמדדת על ידי CD44 - CD4 + האוכלוסייה 27, היה 98.3% (תרשים 2B).
ריכוז חלבון של lysate התא יכול לשמש כאינדיקטור ישיר של מספר תאים המצופה.
לימפוציטים splenocytes המבודדים היו מצופים ב צלחת assay דבקה מצופה 96-גם ב 5 x 10 5 תאים / טוב, 2.5 x 10 5 תאים / טוב, 1.25 x 10 5 תאים / היטב, 0.625 x 10 5 תאים / היטב. המפגש בכל צפיפות ציפוי של שלושת סוגי התאים היה דמיינו תחת מיקרוסקופ אור (איור 3 א). כצפוי, מפגש בקורלציה עם צפיפויות ציפוי הראשוניות. עם השלמת assay השטף התאי, תאים מצופים היו lysed וריכוזי החלבון שלהם היו לכמת באמצעות assay BCA. עבור כל סוגי התאים, ריכוזי חלבון lysate הוצגו להיות מתואמים באופן ליניארי עם צפיפויות הציפוי הראשוניות (האיור 3B), אשר מאשר כי ריכוזי חלבון lysate יכולים לשמש מדד מדויק לנורמליזציה של מספרים סלולריים כאשר מפרשים את נתוני שטף התאיים. צפיפויות הציפוי השתמשו בניסוי זה ממוטבים עבור לימפוציטים נאיבי, unstimulated. אם תאי מגורה או מתורבתים בעבר הם לשמש, ייתכן שיידרשו אופטימיזציה נוספת.
מיטוכונדריאלי ו stres glycolyticמבחני ים תלויים מספר הסלולרי מצופה.
OCR נמדדה עבור כל סוג תא וצפיפות ציפוי ב נתח השטף התאי. כצפוי, מספרים גבוהים יותר תא יש OCR נמדד גבוה, כמו גם תגובות דרמטיות יותר oligomycin, 2,4-DNP, ואת antimycin A / rotenone (איור 4 א). סטנדרטיזציה מדידות OCR על כל ריכוז חלבון מדגם של מגלה כי ככלל, מספרים גדולים יותר של תאים להוביל יותר מדויק מדידות OCR. ציפוי בשעת 5 ו -2.5 x 10 5 תאים / גם הביאו מדידות OCR מנורמלות דומות בתאי splenocytes T, ו -5 1.25 x 10 5 תאים / גם הביא מדידות OCR מנורמלות דומות בתאי B (איור 4 ב). ההבדלים הקלים בתא B המנורמל מדידות OCR יכולות להיות אינדיקציה עקיפה כי תאי B ביצועים טובים יותר ב 2.5 x 10 5 תאים / טוב בהשוואה לצפיפות תאים אחרות. על ידי כל האמצעים, 0.625 x 10 5 תאים / גם נתנו תוצאות לא טובות, הוכחה כי צפיפות ציפוי זו אינה מספיקה. נשימת Baseline, דליפת פרוטון, נשימת המיטוכונדריאלי מקסימלית, הלא המיטוכונדריה נשימה, ייצור ATP בקורלציה ליניארית עם צפיפות ציפוי לכל סוגי התאים (איור 4C). בנוסף, רוב נשימת הבסיס משמש לקראת סינתזת ATP, כפי שצוין על ידי דליפת הפרוטון הנמוכה סוגי התאים השלושה. למרות ההתמקדות העיקרית של ניסוי המתח המיטוכונדריה היא למדוד שינויי OCR, את ECAR הוא עדיין שימושי להקליט על מנת להבטיח כי assay בוצע בהצלחה. בדומה OCR, שתי צפיפויות הציפוי הגבוהות הביאו ECAR הגבוה ותגובות דרמטיות יותר oligomycin, 2,4-DNP, ואת antimycin A / rotenone (איור 4D). השינויים הדרמטיים ECAR על תוספת של 2,4-DNP, ואת rotenone antimycin A / יכול להיות בגלל שינויים בנשימה בנוסף לשינויים glycolysis, מאז CO 2 שנוצר במחזור TCA מומר HCO 3 - ו- H +. בעיה זו טופלה לאחרונה, ואם קיימת שיטה פשוטה לתיקון אות ההחמצה תאית הכולל שימוש נתוני צריכת חמצן, כדי להשיג שיעור glycolytic האמיתי 12,29.
את assay מתח הגליקוליזה היה מוצלח ביותר בצפיפות הציפוי הגבוהה ביותר (איור 5 א ', ב'). בכל סוגי התאים, דגימות 5 x 10 5 תאים / גם היו את השינויים הגדולים ביותר ECAR לאחר התוספת של גלוקוז, oligomycin, ו -2 DG (איור 5). בנוסף, הנורמליזציה של ריכוז חלבון הוכיחה כי עבור כל סוגי התאים, 5 x 10 5 התאים / גם דגימות ניב תוצאות אופטימליות, תוך ריכוזי-במיוחד נמוך 0.625 x 10 5 תאים / היטב לא להציג יכולת מילואי glycolytic חזקה. ללא glycolytiהחמצת ג, הגליקוליזה, וקיבולת glycolytic לכאורה בקורלציה ליניארית עם צפיפות ציפוי לכל סוגי התאים (איור 5 ג). לצורך ניסוי המתח הגליקוליזה, גרף OCR מראה כי גלוקוז מעט מגרת נשימה המיטוכונדריאלי, אשר מעכבת מכן על ידי טיפול oligomycin; התוספת של 2-DG לא השפיעה על OCR (איור 5D). גרף OCR יכול לשמש אינדיקטור נוסף כי ניסוי מתח הגליקוליזה בוצע בהצלחה. כמו כן, בגרף OCR ניתן להשתמש כדי לתקן את הגרף ECAR, במידת הצורך, כפי שהוסבר לעיל במקרה של מבחן הלחץ המיטוכונדריה 12,29.
איור 1:. תמציתי של מבחני השטף תאיים (א) איור של הגליקוליזה (משמאל) זרחון חמצוני (מימין) מראה את הפעולה שלתרופות מטבוליים המשמשות מבחני השטף התאיים. (ב) סכמטי של גרף החמצת שיעור (ECAR) תאיים; סכמטי של שיעור צריכת החמצן (OCR) גרף (C). אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
. איור 2: gating צעדיים של תאי T, תאי B, ו splenocytes לקבוע כדאיות וטוהר Cytometry זרימה מגרשים מראה את הכדאיות של תאי T, splenocytes, ותאי B (A); והטוהר של T ותאי B (B). תוצאות מייצגות לפחות שלושה ניסויים בלתי תלויים. אנא לחצו כאן כדי להציג גרסה גדולה יותר של ההוא דמות.
איור 3:. מפגש תא בקורלציה עם ריכוזי חלבון lysate של כל סוג תא בצפיפויות ציפוי שונים (א) micrographs אור של תאי בארות צלחת assay בצפיפויות ציפוי הנעה בין 5 x 10 5 תאים / היטב 0.625 x 10 5 תאים / טוֹב. ברי סולם מציינים 50 מיקרומטר. (ב) Lysate ריכוז חלבון בצפיפויות ציפוי שונים, כפי שהיא נמדדת על ידי assay BCA. תוצאות מייצגות לפחות שלושה ניסויים בלתי תלויים. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
איור 4: Assay מתח מיטוכונדריאלי. הגלם (א) ו סטנדרטי (B) OCR עבור כל סוג תא וצפיפות ציפוי מוצג. (ג) שינויים במספר תלוי Cell ברמות בסיס, המיטוכונדריה מקסימלית ונשימה הלא המיטוכונדריה, כמו גם את consumptions החמצן צמוד דליפת פרוטון או ייצור ATP, מוצגים עבור כל סוגי תאים. (ד) הערכים ECAR גלם המתקבלים מבחני קיצון המיטוכונדריה מוצגים. כל נקודת נתונים מייצגת את הממוצע של 7-8 בארות עם סטיית תקן. החצים שכותרתו לציין זריקות של oligomycin (O), 2,4-DNP (D), ו rotenone / antimycin A (R / A). תוצאות מייצגות לפחות שלושה ניסויים בלתי תלויים. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
_upload / 54,918 / 54918fig5.jpg "/>
איור 5:. Assay מתח glycolytic גלם (א) ו סטנדרטי (B) ECAR לכל סוג תא וצפיפות ציפוי מוצג. (ג) שינויים במספר תלוי תאי ECAR עבור החמצה הלא glycolytic, הגליקוליזה הנגרמת גלוקוז וקיבולת glycolytic הכולל מוצגים. (ד) ערכי OCR הגלם המתקבלים מבחני קיצון glycolytic מוצגים. כל נקודת נתונים מייצגת את הממוצע של 7-8 בארות עם סטיית תקן. החצים שכותרתו לציין זריקות של גלוקוז (G), oligomycin (O), ו -2-deoxyglucose (2-DG). תוצאות מייצגות לפחות שלושה ניסויים בלתי תלויים. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
הפרוטוקול שפתחנו מותר בידוד יעיל של תת הלימפוציטים טהורים קיימא, אשר לאחר מכן שמשו בניתוח תאיים שטף בריכוזים שונים כדי להעריך את ההבדלים הגליקוליזה וביצועי נשימה המיטוכונדריאלי. פרוטוקול זה הוא תוכנן במיוחד עבור לימפוציטים ומספקים מענה שיקולים המיוחדים הקשורים סוגי תאים אלה, כגון פעילות חילוף חומרים בסיסית נמוכה, שבריריות, בתדירות נמוכה, וחוסר היכולת שלהם לדבוק צלחות assay. לכן, לעומת פרוטוקולים שפורסמו בעבר 11,12, השיטה שלנו מציע מדריך נוח יותר אופטימיזציה טובה יותר עבור חוקרים העובדים בתחום האימונולוגיה. ישנם מספר שלבים קריטיים בפרוטוקול זה, כולל פעולת כניסת אוכלוסיות תאים טהורות קיימא, ציפוי התאים בנקודת מפגש אופטימלי, סטנדרטיזציה של מדידות assay שטף תאי על ריכוז החלבון בכל טוב.
האנימספר nitial התאים המצופים הן יכל להיות דמיינו ידי מיקרוסקופ אור וגם לכמת באמצעות מדידות ריכוז חלבון. המתאם הליניארי בין מספר תא ריכוז חלבון אשר כי ריכוז החלבון אכן יכול לשמש כדרך לתקנן את השפעת השינויים מספרים סלולריים בין בארות שונות.
על ידי סטנדרטיזציה את תוצאות ECAR ו- OCR אל ריכוזי החלבון, הראינו כי, למרות מפגש תא תחתון, מספר המצומצם ככל 2.5 x 10 5 תאים / גם יכולים לשמש ברוב המבחנים מבלי להתפשר על איכות הנתונים. עם זאת, הגבול התחתון של תאים שיכולים לשמש נעים בין סוגי תאי מבחנים. לדוגמה, בעוד כמה כמו 1.25 x 10 5 תאים יכול לשמש למדידות B תא OCR, אפילו 2.5 x 10 5 תאים / גם לא היו מספיק כדי להעריך את הביצועים glycolytic מאותו סוג תא. לכן, כל עוד מספר הסלולרי אינו גורם מגביל, ציפוי ביותר מ90% מפגש, מתוכם כ מקביל 5 x 10 5 לימפוציטים / היטב, עדיף. אופטימיזציה נוספת ייתכן שתידרש כאשר תאים בגדלים-כגון שונים כמו מופעל בעבר-הם לימפוציטים בשימוש הבדיל באופן חלקי. בנוסף, בעת שימוש לימפוציטים עיקרי תרבותי בעבר, שאולי יש וריאצית כדאי תא בין תנאי טיפול שונים, אשר תקטין את האמינות של ריכוז חלבון כמדד את המספר הסלולרי מאז מת או תאים מתים יכולים גם לתרום רמות החלבון הנמדדות . במקרים כאלה, זה עשוי להיות מועיל כדי למיין תאי חיים על ידי זרימת cytometry לפני ביצוע מבחני שטף התאי.
המבחנים שלנו באמצעות אוכלוסיות לימפוציטים מבודדות טרי מאוד קיימא, השגנו נתונים תפקודיים אמינים עבור שתי מדידות OCR ו ECAR. בעוד כל סוגי התאים התנהגו באופן דומה במבחן הלחץ המיטוכונדריה, הבדלים בולטים בין סוגי התאים היושנצפה מבחן הקיצון הגליקוליזה. למשל, את ביצועי glycolytic של תאי T הנאיביים היו נמוכים בהשוואה splenocytes או תאי B, וזה לא השתנה עם התוספת של oligomycin. תצפית זו עולה בקנה אחד עם מחקרים שפורסמו בעבר 7,30, המאשר את תוקפו של הפרוטוקול שלנו.
לסיכום, השיטה שלנו מציעה דרך יעילה ונוחה של בדיקת הפעילות המטבולית של לימפוציטים באמצעות מנתח שטף תאי, וזה יכול להיות שימושי במגוון רחב של מחקרים אימונולוגית לחקור שינויי מטבוליים בתאי מערכת חיסוניים באקטיבציה, התמיינות תאים או בשל פנוטיפים המחלה כגון ממאירות זיהום, אוטואימוניות המטולוגיות.
The authors declare that they have no competing financial interests. Open Access fees for this article were provided by Agilent Technologies.
The authors thank Dr. Michael N. Sack (National Heart, Lung, and Blood Institute) for support and discussion, Ms. Ann Kim for optimizing the B cell isolation protocol, Dr. Joseph Brzostowski for his help with microscopy, and Ms. Mirna Peña for maintaining the animals used. This study was supported by the Intramural Research Programs of the National Institutes of Health, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, and National Heart, Lung, and Blood Institute.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
PBS (pH 7.2) | Gibco-ThermoFisher | 20012-050 | To make MACS buffer |
Bovine Serum Albumin BSA | Sigma-Aldrich | A3803 | To make MACS buffer |
0.5 M EDTA, pH 8 | Quality Biological | 10128-446 | To make MACS buffer |
autoMACS rinsing solution | Miltenyi Biotec | 130-091-222 | Instead of PBS + EDTA to make MS buffer. Also used in autoMACS Pro Separator. |
RPMI-1640 | Gibco-ThermoFisher | 11875-093 | Contains phenol red and L-glutamine |
Fetal Bovine Serum | Gibco-ThermoFisher | 10437-028 | For heat-inactivation, thaw frozen stock bottle in a 37 °C water bath and then inactivate at 56 °C for 30 min. Aliquot heat-inactivated serum for storage (e.g., in 50 ml conical tubes) and freeze at -20 °C until needed. |
Penicillin-Streptomycin (Pen Strep) | Gibco-ThermoFisher | 15140-122 | Combine Pen Strep with L-Glut 1:1 (if making 500 ml media, make a total of 12 ml Pen Strep/L-Glut); keep aliquots at -20 °C until ready to make media. |
L-Glutamine 200 mM (L-Glut) | Gibco-ThermoFisher | 25030-081 | Component of RF10 and stress test media |
Sodium pyruvate 100 mM | Gibco-ThermoFisher | 11360-070 | Component of RF10 and stress test media |
HEPES 1 M | Gibco-ThermoFisher | 15630-080 | Component of RF10 |
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100x) | Gibco-ThermoFisher | 11140-050 | Component of RF10 |
2-Mercaptoethanol (55 mM) | Gibco-ThermoFisher | 21985-023 | Component of RF10 |
Falcon 70 μm cell strainer | Falcon-Fischer Scientific | 87712 | Used in cell isolation |
Monoject 3 ml Syringe, Luer-Lock Tip | Covidien | 8881513934 | Used in cell isolation |
Falcon 15 ml Conical Centrifuge Tubes | Falcon-Fischer Scientific | 14-959-53A | Used in cell isolation |
Falcon 50 ml Conical Centrifuge Tubes | Falcon-Fischer Scientific | 14-432-22 | Used in cell isolation |
ACK Lysing Buffer | Lonza | 10-548E | Used in cell isolation |
CellTrics 30 μm cell filter, sterile, single-packed | Partec CellTrics | 04-004-2326 | Used in cell isolation |
B Cell Isolation Kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-090-862 | Used in cell isolation |
Naïve CD4+ T cell isolation kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-104-453 | Used in cell isolation |
LS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | Used in cell isolation |
MidiMACS separator | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | Magnet for separation |
MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | Holder for magnets |
autoMACS Rinsing Solution | 130-091-222 | Rinsing solution for autoMACS Pro Separator | |
autoMACS Pro Separator Instrument | Miltenyi Biotec | N/A | |
2-Deoxy-D-glucose (2-DG) | Sigma-Aldrich | D8375-5G | |
Cell-Tak | Corning | 354240 | Cell adhesive. Take care to note concentration, as each lot is different (package is 1 mg). |
Oligomycin | Sigma-Aldrich | 75351 | |
2,4-Dinotrophenol (2,4-DNP) | Sigma-Aldrich | D198501 | |
Antimycin A | Sigma-Aldrich | A8674 | |
Rotenone | Sigma-Aldrich | R8875 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | |
Halt Protease Inhibitor Cocktail | ThermoFisher Scientific | 78429 | Supplied as 100x cocktail, combine with RIPA to form 1x solution for lysis. |
RIPA Buffer | Boston BioProducts | BP-115 | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher Scientific | 23225 | Follow manufacturer's instructions |
Seahorse XFe96 FluxPak | Seahorse Bioscience | 101085-004 | Includes assay plates, cartridges, loading guides for transferring compounds to the assay cartridge, and calibrant solution. |
Seahorse XF Base Medium | Seahorse Bioscience | 102353-100 | Used to prepare stress test media |
Seahorse XFe96 Extracellular Flux Analyzer | Seahorse Bioscience | ||
Stericup Sterile Vacuum Filter Units, 0.22 μm | EMD Millipore-Fisher Scientific | SCGPU10RE | Used to sterile filter media. |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | 487031 | Dissolved to 0.1 M and used to dilute Cell-Tak. |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved