A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
מאמר זה מציג שני פרוטוקולים אופטימליים לבחינת תאי חיסון חיים ופריפריאליים במערכת העצבים המרכזית, כולל המוח, חוט השדרה וקרומי המוח. כל אחד מהפרוטוקולים הללו מסייע לוודא את תפקודם והרכבם של התאים המאכלסים תאים אלה בתנאים יציבים ודלקתיים.
מערכת העצבים המרכזית (CNS) מורכבת מהמוח ומחוט השדרה והיא עטופה על ידי קרומי המוח, שכבות קרומיות המשמשות מחסום בין הפריפריה למערכת העצבים המרכזית. מערכת העצבים המרכזית היא אתר מיוחד מבחינה אימונולוגית, ובמצב יציב, הזכות החיסונית ניכרת ביותר בפרנכימה של מערכת העצבים המרכזית. לעומת זאת, קרומי המוח מכילים מגוון רחב של תאים מקומיים, כולל תאי מערכת החיסון המולדת והנרכשת. במהלך מצבים דלקתיים המופעלים על ידי פגיעה במערכת העצבים המרכזית, אוטואימוניות, זיהום, או אפילו ניוון עצבי, תאים חיסוניים שמקורם היקפי עשויים להיכנס לפרנכימה ולהתמקם בתוך קרומי המוח. תאים אלה נחשבים לבצע פעולות מועילות ומזיקות במהלך פתוגנזה של מחלת CNS. למרות ידע זה, לעתים קרובות מתעלמים מקרומי המוח בעת ניתוח תא CNS, מכיוון ששיטות מיצוי רקמת CNS קונבנציונליות משמיטות את שכבות קרום המוח. פרוטוקול זה מציג שתי שיטות שונות לבידוד מהיר של רקמות CNS מורין (כלומר, מוח, חוט השדרה וקרומי המוח) המתאימות לניתוח במורד הזרם באמצעות טכניקות של תא יחיד, אימונוהיסטוכימיה ושיטות הכלאה באתר. השיטות המתוארות מספקות ניתוח מקיף של רקמות CNS, אידיאלי להערכת הפנוטיפ, הפונקציה והלוקליזציה של תאים התופסים את תא CNS בתנאים הומיאוסטטיים ובמהלך פתוגנזה של המחלה.
מערכת העצבים המרכזית (CNS) היא אתר המתמחה אימונולוגית. הפרנכימה של מערכת העצבים המרכזית, למעט חלל CSF, קרומי המוח וכלי הדם, נתפסת באופן קלאסי כאתר חסוי חיסוני 1,2,3,4,5 והיא יחסית נטולת תאים חיסוניים בתנאים הומיאוסטטיים 2,6,7. לעומת זאת, קרומי המוח, המורכבים משכבות דורה, ארכנואיד ופיה, הם מרכיבים חיוניים בתא מערכת העצבים המרכזית, ומשתתפים באופן פעיל במעקב חיסוני הומיאוסטטי ובתהליכים דלקתיים במהלך פתוגנזה של מחלות 3,6,7,8. בתנאי מצב יציב, קרומי המוח תומכים במספר רב של תאי זקיף חיסוניים, כולל תאי לימפה מולדים (ILC), מקרופאגים, תאים דנדריטיים (DC), תאי פיטום, תאי T, ובמידה פחותה, תאי B 9,10,11.
קרומי המוח הם מבנים וסקולריים מאוד ומכילים כלי לימפה המספקים קשר לימפתי בין מערכת העצבים המרכזית לבין הפריפריה שלה 8,12,13,14. במצבים דלקתיים הנגרמים על ידי פגיעה במערכת העצבים המרכזית, זיהומים, אוטואימוניות או אפילו ניוון עצבי, תאי חיסון שמקורם היקפי חודרים לפרנכימה ומשנים את הנוף החיסוני בתוך קרומי המוח. לאחר חדירת תאים, קרומי המוח עשויים לייצג נישה תפקודית עבור תאי חיסון שמקורם היקפי, לקדם צבירה של תאי מערכת החיסון, הפעלה מקומית של תאי מערכת החיסון והישרדות לטווח ארוך בתא CNS. דלקת קרום המוח בולטת נצפתה במחלות מרובות המשפיעות על מערכת העצבים המרכזית, כולל טרשת נפוצה (MS)15,16,17,18,19, שבץ20,21, פגיעה סטרילית 22,23 (כלומר, פגיעה בעמוד השדרה ופגיעה מוחית טראומטית), מיגרנות 24, וזיהום מיקרוביאלי 25,26,27,28,29. לפיכך, אפיון התאים השוכנים ותאי החיסון ההיקפיים בתא קרום המוח חיוני להבנת תפקידם של תאים אלה בתנאי מצב יציב ופתוגנזה של מחלות.
הפקת המוח, חוט השדרה וקרומי המוח מהגולגולת ומגוף החוליות היא מאתגרת מבחינה טכנית וגוזלת זמן. כיום אין טכניקות זמינות למיצוי מהיר של המוח כאשר כל שלוש שכבות קרום המוח שלמות. בעוד שלמינקטומיה מניבה מורפולוגיה מצוינת של רקמת חוט השדרה ומשמרת את שכבות קרום המוח, היא גם גוזלת זמן רב וגם מסובכת30,31. לעומת זאת, שיטות מיצוי קונבנציונליות יותר כגון הסרת המוח מהגולגולת והאקסטרוזיה ההידראולית של חוט השדרה מקלות על חילוץ מהיר של רקמת CNS, אך הן קרומי המוח הארכנואידים והן הדוראליים הולכים לאיבוד בטכניקות אלה30,31. השמטת שכבות דורה וארכנואיד במהלך בידוד קונבנציונלי של רקמות המוח וחוט השדרה גורמת לניתוח חלקי של התאים בתוך תא מערכת העצבים המרכזית. לפיכך, זיהוי של טכניקות חדשות המתמקדות מיצוי מהיר של רקמות CNS עם קרומי המוח שלמים הוא חיוני לניתוח אופטימלי של תא CNS.
כתב יד זה מציג שתי שיטות למיצוי מהיר של המוח, חוט השדרה וקרומי המוח מעכברים, מה שמקל על ניתוח במורד הזרם של תאים תושבים ותאי חיסון שמקורם היקפי בפרנכימה של מערכת העצבים המרכזית ובקרומי המוח. פרוטוקולים אופטימליים אלה מתמקדים ב 1) בידוד מתלים חד-תאיים לניתוח במורד הזרם ו -2) הכנת רקמות לעיבוד היסטולוגי. השגת תרחיפים חד-תאיים מהמוח, מרקמת חוט השדרה ומקרומי המוח הדוראליים והארכנואידים32 מאפשרת ניתוח סימולטני של תאים השוכנים הן בתא הפרנכימלי והן בתא קרום המוח. ניתן להשתמש במתלים של תא בודד ביישומים שונים, כולל בדיקות תרבית תאים לביצוע גירוי חוץ גופי 33, אימונוספוט מקושר אנזים (ELISpot) 28,34,35, ציטומטריית זרימה 36,33 ותא בודד 37 או תעתיק בתפזורת. בנוסף, הפרוטוקול האופטימלי להסתיידות של מוח שלם וחוט השדרה עם גולגולות שלמות או עמודי חוליות, בהתאמה, מאפשר הסתיידות עדינה של העצם שמסביב, השארת קרומי המוח שלמים ושימור המורפולוגיה של הרקמה. שיטה זו מאפשרת זיהוי סלקטיבי של חלבונים או RNA באמצעות טכניקות אימונוהיסטוכימיה (IHC) או הכלאה באתרו (ISH) הן בחלל הפרנכימי והן בחלל קרום המוח. אפיון הפנוטיפ, מצב ההפעלה והלוקליזציה של תאים תושבים ותאי חיסון שמקורם היקפי במערכת העצבים המרכזית עשוי לספק מידע חיוני להבנת האופן שבו סוגי תאים בודדים בתא CNS תורמים להומאוסטזיס ולפתוגנזה של מחלות.
כל עבודת בעלי חיים משתמשת בפרוטוקולים שנבדקו ואושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים (IACUC) בבית הספר לרפואה גייזל בדארטמות'.
1. עיבוד דגימות מוח וחוט שדרה לצורך הסתיידות
2. הכנת קרומי המוח ורקמות מערכת העצבים המרכזית לצביעת ציטומטריית זרימה
ניסוי מייצג זה נועד לכמת תאי B ו-T ולתאר לוקליזציה של תאי B ו-T בתאי מערכת העצבים המרכזית של קרום המוח ופרנכימליה בתנאים הומיאוסטטיים וכן במודל מורין פרוגרסיבי של טרשת נפוצה (כלומר, TMEV-IDD). TMEV-IDD נגרם בעכברות SJL בנות 5 שבועות על ידי זיהום תוך גולגולתי עם 5 x 106 יחידות יוצרות פלאק (PFU) של TMEV BeAn כ?...
שיטות להערכת ההרכב התאי בתא CNS במהלך הומאוסטזיס ומחלות חיוניות להבנת המצב הפיזיולוגי והפתולוגי של מערכת העצבים המרכזית. עם זאת, למרות שהם משמשים מחסום חשוב במערכת העצבים המרכזית ומאכלסים מערך מגוון של תאים חיסוניים, קרומי המוח מושמטים לעתים קרובות מהניתוח מכיוון ששיטות רבות למיצוי רקמות...
למחברים אין מה לחשוף.
המחברים מודים לצוות המרכז לרפואה השוואתית ומחקר (CCMR) בדארטמות' על הטיפול המקצועי שלהם בעכברים ששימשו למחקרים אלה. קרן המחקר ע"ש בורנשטיין מימנה מחקר זה.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Aluminum foil | any | N/A | |
Bovine Serum Albumin | ThermoFisher Scientific | 37002D | |
Centrifuge | Beckman Coulter | Allegra X-12R centrifuge | |
Collagenase I | Worthington | LS004196 | |
Conical tube, 15 mL | VWR | 525-1069 | |
Conical tube, 50 mL | VWR | 89039-658 | |
Cover glass | Hauser Scientific | 5000 | |
Cryomold | VWR | 18000-128 | |
Curved forceps | Fine Science Tools | 11003-14 | |
Disposable polystyrene tube, 14 mL | Fisher Scientific | 14-959-1B | |
Disposable Scalpel | Fisher Scientific | NC0595256 | |
DNAse I | Worthington | LS002139 | |
Dry ice | Airgas | N/A | |
Durmont #7Forceps | Fine Science Tools | 11271-30 | |
EDTA disodium salt dihydrate | Amresco | 0105-500g | |
Ethanol, 100% | any | N/A | |
Fetal Bovine Serum (FBS) | Hyclone | SH30910.03 | |
Filter top tube, 5 mL | VWR | 352235 | |
Fixable viability stain 780 | Becton Dickinson | 565388 | |
Flow cytometer | Beckman Coulter | Gallios | |
Glucose | Fisher Chemical | D16-500 | |
Goat anti-mouse IgG (488 conjugate) | Jackson immunoresearch | 115-546-146 | |
Goat anti-mouse IgG (594 conjugate) | Jackson immunoresearch | 115-586-146 | |
Goat anti-rabbit 488 | Jackson immunoresearch | 111-545-144 | |
Goat anti-rat 594 | Jackson immunoresearch | 112-585-167 | |
Goat anti-rat 650 | Jackson immunoresearch | 112-605-167 | |
Hank's Balnced Salt Solution (HBSS) | Corning | 21-020-CV | |
Hemacytometer | Andwin Scientific | 02-671-51B | |
Hemostat | Fine Science Tools | 13004-14 | |
HEPES (N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethane sulfonic acid) | ThermoFisher Scientific | 15630080 | |
KCl | Fisher chemical | BP366-500 | |
KH2PO4 (anhydrous) | Sigma Aldrich | P5655-100G | |
Liquid Nitrogen | Airgas | N/A | |
Mouse FC block (CD16/32) | Becton Dickinson | 553141 | |
Na2HP04 (anhydrous) | Fisher Chemical | S374-500 | |
NaCl | Fisher chemical | S671-500 | |
Needle, 25 gauge | Becton Dickinson | 305122 | |
Normal mouse serum | ThermoFisher Scientific | 31881 | |
Nylon mesh strainer | VWR | 352350 | |
OCT | Sakura | 4583 | |
Paraformaldehyde, 20% | Electron Microscopy Sciences | 15713-S | Diluted to 4% using 1 x PBS |
Pasteur pipette, 9 inch, unplugged | Fisher Scientific | 13-678-20C | |
PBS (1x) | Corning | 21-040-CV | |
PE Rat Anti-Mouse CD4 | Becton Dickinson | 553730 | |
PE-CF594 Rat Anti-Mouse CD19 | Becton Dickinson | 562329 | |
Percoll density gradient media | GE healthcare | 17-0891-01 | |
PerCP-Cy5.5 Rat Anti-Mouse CD45 | Becton Dickinson | 550994 | |
Petri dish, 100 mm | VWR | 353003 | |
pH meter | Fisher Scientific | 13-636-AB150 | |
Pipet-Aid | Drummond Scientific Corporation | 4-000-101 | |
Pipette 200 µl | Gilson | FA10005M | |
Pipette tips, 1 mL | USA Scientific | 1111-2831 | |
Pipette tips, 200 µl | USA Scientific | 1111-1816 | |
Pipette, 1 mL | Gilson | FA10006M | |
Prolong Diamond mountant with DAPI | ThermoFisher Scientific | P36962 | |
Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 | Becton Dickinson | 553141 | |
Rabbit anti-mouse CD3 (SP7 clone) | Abcam | ab16669 | |
Rabbit anti-mouse laminin | Abcam | ab11575 | |
Rat anti-mouse ERT-R7 | Abcam | ab51824 | |
RPMI 1640 | Corning | 10-040-CV | |
Serological pipet, 1 mL | VWR | 357521 | |
Serological pipet, 10 mL | VWR | 357551 | |
Serological pipet, 5 mL | VWR | 357543 | |
Sodium hydroxide | Fisher Scientific | S318-100 | |
Sucrose | Fisher chemical | S5-500 | |
Surgical scissors | Fine Science Tools | 14001-16 | |
Surgical scissors, extra fine | Roboz | RS-5882 | |
Syringe, 10 mL | Becton Dickinson | 302995 | |
Syringe, 5 mL | Becton Dickinson | 309646 | |
Trypan blue | Gibco | 15250-061 | |
Vacuum filter system | Millipore | 20207749 | |
Vacuum flask | Thomas Scientific | 5340-2L | |
Vacuum in-line filter | Pall Corporation | 4402 | |
Vacuum line | Cole Palmer | EW-06414-20 | |
Water bath | ThermoFisher Scientific | Versa bath |
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