気道上皮細胞上でのアポトーシス促進効果のリンパ球微粒子および検出の生成

要約

細胞膜小屋微粒子（MPS）を単離し、それらの病態生理学的効果は、様々なモデルで研究することができるアクティブな生物学的な小胞である。ここでは、Tリンパ球（のLMP）由来のMPを生成する気道上皮細胞に対するアポトーシス促進効果を実証するための方法を記載する。

要約

細胞間コミュニケーションにおける細胞膜由来の小胞の生物学的役割への関心が近年増加している。微粒子（MPは）は0.1μm〜1μmの直径の範囲の、小胞のような一種類であり、そして典型的に活性化またはアポトーシスを起こして、真核細胞の細胞膜から脱落。ここでは、D.のLMPアクチノマイシンで刺激しアポトーシスCEM T細胞からTリンパ球由来の微粒子（のLMP）の生成が多段階分画遠心法によって単離し、フローサイトメトリーを使用して特徴づけられる記述する。このプロトコルはまた、マウス初代呼吸気管支組織外植片から派生気管支上皮細胞上のLMPのアポトーシス促進効果を実証するための、その場で細胞死検出法を提案する。本明細書に記載の方法は、in vitroでのアポトーシスリンパ球からのLMPの豊富な量を単離するための再現可能な手順を提供する。のLMPは、導出このように様々な疾患モデルの特性を評価するために使用され、薬理学および毒性試験のためにすることができる。気道上皮は、外部環境と下層組織との間に保護物理的および機能的なバリアを提供することを考慮すると、気管支組織外植片ではなく、不死化上皮細胞系の使用は、気道管組織を必要とする研究のための有効なモデルを提供する。

概要

Microparticles (MPs) are biologically active submicron membrane vesicles released following cell activation or apoptosis. MPs are derived from both healthy and damaged cells and are implicated in many physiological and pathological processes.¹ MPs have been detected not only in human plasma, but also in inflammatory and apoptotic tissue. The biological utility of cell membrane–derived MPs has been demonstrated in various settings, including cell signalling models and as pharmacological tools.^2,3 We previously demonstrated that LMPs derived from T lymphocytes following actinomycin D stimulation (to induce apoptosis) suppress angiogenesis and inhibit endothelial cell survival and proliferation.^4,5 The antiangiogenic effects of LMPs may vary significantly depending on the stimuli used to activate T lymphocytes in vitro.⁶

The airway epithelium functions as a protective physical and functional barrier. Increased numbers of T lymphocytes in the airway can contribute to cell damage and airway inflammation.⁷ We have shown that LMPs induce apoptosis of human bronchial epithelial cells,⁸ which indicated LMPs may change barrier function of bronchial epithelium in vivo. Apoptotic cells can be identified using the TUNEL method, which detects in situ DNA fragmentation.

The overall goal of this protocol is to illustrate the in vitro production of LMPs from a T lymphocyte cell line, and to demonstrate their proapoptotic effect on airway epithelial cells. In situ cell death detection demonstrated that LMPs strongly induce airway bronchial epithelial cell death, suggesting that LMPs-mediated injury to the airway epithelium may impact barrier function of the damaged epithelium.

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プロトコル

注：男性C57BL / 6マウス（5-7週齢）をチャールズ·リバー·ラボラトリーズインターナショナル社（セント·コンスタント、ケベック州、カナダ）からのものであり、CHUサントジャスティン動物実験委員会によって承認されたプロトコルに従って操作。マウス気管支組織外植片は、上皮細胞上のLMPのアポトーシス促進効果を調査するための主要な気管支上皮細胞の良い情報源を提供する。このプロトコルは、のLMP のインビトロ発生、ならびにLMPで処理した気管支組織外植片におけるアポトーシス上皮細胞を検出するための方法を記載する。このプロトコルは、3つのセクションで構成されています。

1.のLMP産生および特徴

注：汚染を防止するために、この実験で使用されるすべての材料は滅菌されているか、オートクレーブしていることを確認してください。特に断りのない限り、無菌状態の下で生物学的安全キャビネット内で室温ですべての手順を実行します。

1.1）刺激とMPのコレクション⁹

1. 37℃の水浴1000万CEM T細胞のアリコートを解凍する。 10ミリリットルで希釈し、予め温めた無血清200 GX 5分で15ミリリットル滅菌チューブと遠心分離機で、例えばX-VIVOのような造血中。予め温め培地5mlの上清と再懸濁細胞を吸引除去する。
2. このようなX-VIVOとして予め温め造血媒体15 mlの（懸濁細胞）T75組織培養フラスコに細胞を移し、5％CO ₂で37℃で加湿インキュベーター中で4日間インキュベートする。
3. 4日後、100mlの新鮮な培地を含有するT175組織培養フラスコ中にすべての培地および細胞を移す。彼ら200万細胞/ mlの密度に成長するまで、同じ条件下で約72時間細胞をインキュベートし続ける。
4. 均等に4 T175フラスコをそれぞれ含む150ミリリットルの新鮮な培地と細胞を2万個/ mlの密度まで（約48時間のインキュベーション）に成長するまで、細胞培養を継続する間にセルを分割する。
5. 5分間200×gでの遠心分離によって各フラスコから細胞を収集し、200万/ mlの細胞密度を維持するために、150ミリリットル新鮮な培地を含む新しいT175フラスコに300×10 ^6個の細胞を懸濁します。
6. を0.5μg/ mlの最終濃度で培地に（2 mg / mlのでDMSOに溶解）アクチノマイシンDを添加し、24時間インキュベートする。
7. 50ミリリットルコニカルチューブにすべての培養液を移し、5分間750×gで細胞をスピンダウン。大細胞断片を除去するために15分間1500×gで50ミリリットルコニカルチューブと遠心分離機に上清を移し。
8. 50分間12000×gで250ミリリットルボトルと超遠心機に上清を移し。上清を捨て、ペレットを収集します。
9. 洗浄50分間12000×gで遠心分離によって50mlチューブ中で40 mlの滅菌PBSにペレットのLMPが富化。二回、この手順を繰り返します。
10. 最後の洗浄上清を収集。車両の制御に使用される。 1でのLMPペレットを一時停止mlのPBSと1.5 mlの滅菌マイクロチューブに移す。アリコートとストア（複数の空き融解サイクルを避けるために）-80℃でのLMPを単離した。

FACS分析⁴を介してMPの1.2）キャラクタリゼーション

1. のCaCl ₂なしで2アネキシンバッファのサンプル、1とし、別のを準備します。ヘペスが10mM、NaClが140 mMの、プラスマイナス5のCaCl _2。
2. 粒子を除去するために0.22μmのフィルターを用いてアネキシンバッファおよびFACSフローシース流体をフィルタ。
3. FACSチューブに5 mMのCaCl ₂をアネキシンバッファー44μlの中のLMPの1μLに希釈する。のCaCl ₂なしアネキシンバッファの44μL（陰性対照）でのLMPの1μlの別のチューブを準備します。
4. 各チューブにアネキシンV-Cy5での5μlを加え、よく混ぜる。暗所でRTで15分間インキュベートする。各チューブ内FACSフローシース液の400μlのミックスを希釈することにより反応を停止します。
5. BEAを数える7μmの10μlの（20万ビーズ）を追加各管中の内部標準としてのds懸濁液は絶対数を取得する。
6. 相対的な大きさのゲート（FSC-H、PMT E00、スケールログ）と相対粒度（SSC-H、PMT 325、ログスケール）のサイズ·キャリブレーション蛍光ビーズを使用して、フローサイトメーター上のドットプロットを確立さ1μm（ゲート1）と7ミクロン（ゲート2）でビーズゲートを数える。
7. 2万カウンティングビーズがゲート2に到達するまでの信号を取得することにより、ドットプロット（ログスケール、PMT 765）アネキシンのための確立されたゲートとFL-4チャネルを使用してFSC-H / SSC-Hプロット上のLMPサンプルを分析します。
8. のCaCl _2を含有アネキシンバッファ内のLMPのアネキシンV陽性の事象を決定し、その後のCaCl _2（ネガティブコントロール）することなく、アネキシンバッファ内のLMPのイベントを引く。
9. 次式に基づいてMPの絶対数を計算する。
   

MP Pの1.3）の決定rotein濃度（ブラッドフォードアッセイ）

1. 1.25〜20 / mlのからのタンパク質標準の5連続希釈を準備します。ピペット連で清潔な試験管に各標準と試料液を800μL。各チューブにブラッドフォード色素試薬を200μlを追加します。室温で5分間インキュベートその後、よく混ぜる。
2. 595 nmの吸光度を測定します。標準曲線の線形回帰を使用してのLMPのタンパク質濃度を決定します。

2.気管支組織外植とのLMPトリートメント

注：無菌の作業環境には特に注意してください、そして無菌的に以下の実験に使用される溶液及び培地を調製。 、完全な治癒培地を調製100ミリリットル組織ヒーリング中に（氷上で解凍）血清を用いて組織ヒーリングミディアムサプリメントの1ミリリットルを加え、よく混ぜます。

気管支組織外植片の2.1）の準備

1. 培養前に、1cm ²の6領域を傷つけるメスの刃で各100mmの組織培養皿の表面のエッジにそれぞれ。コートはそれぞれの培養皿のコーティング溶液2mlと100mmの組織培養皿に傷、37℃の加湿CO ₂インキュベータO / Nで皿をインキュベートする。真空が余剰液を吸引し、組織洗浄​​媒体15mlで料理を埋める。
2. 動物のケア倫理委員会によって承認されたプロトコルに従ってCO ₂吸入により（5〜7週齢）C57BL / 6マウスを安楽死させる。
3. 無菌的には、メス、デュモンスーパーファインピンセット、および外科はさみで肺組織を解剖。慎重に実質および血管を取り除く。該当する場合は、研究室への輸送のための氷冷組織洗浄媒体に肺組織を置きます。
4. さらに組織洗浄培地中に沈め気管支を解剖し、末梢肺組織から1〜2.5ミリメートルの直径を有する気管支の分離。メスで〜5ミリメ​​ートルの厚さの気管支リングにスライス気管支組織。
5. 気管支断片をピックアップし、料理の傷領域上に配置する無菌の湾曲したmicrodissecting鉗子ですくい運動を使用してください。
6. 組織洗浄媒体を取り外し、それらを皿に付着させ〜室温で5分間の断片をインキュベート。
7. 各ディッシュに完全な治癒中の10ミリリットルを追加し、制御された雰囲気モジュラーインキュベーターチャンバーに配置します。高いO ₂混合ガス（70％O _{2、25％N 2}及び5％CO _2）を有するチャンバを洗い流す。ベンチトップ軌道インキュベーター内室を置き、37℃でそれを振る。培地フラグメント上に断続的に流れることができるように、毎分10サイクルで24時間チャンバーを振る。
8. 24時間インキュベートした後、位相差倒立光学顕微鏡で組織外植片を観察します。完全な、細い髪の動きとその後のLMPの治療のために活発な気管支上皮と気管支植片を選択します。

2.2）のLMPトリートメント

1. 解凍成長培地サプリメントを氷上で血清および線維芽細胞阻害剤と次のように完全増殖培地を準備します。血清及び増殖培地100mlに200μlの線維芽細胞阻害剤による成長培地サプリメントを1ml加える。完全に混合する。使用前に10分間37℃で、完全増殖培地を温める。
2. を800μg/ mlの濃度でのLMPストックを調製するためにPBSで新しい無菌のエッペンドルフチュー​​ブに孤立のLMPを希釈する。
3. 12ウェル組織培養プレートの各ウェルに完全な増殖培地を0.5mlを加える。
4. 組織培養プレートの各ウェルに、前のプロトコル（2.1節）から湾曲したmicrodissecting鉗子と、選択した気管支植片を転送します。
5. のLMP処理ウェルと対照ウェルを識別するために、適切に培養プレートにラベルを付けます。そして25μlの制御車両（40 / mlの最終濃度）を各ウェルのLMPの治療に25μLのLMPの株式を追加します（LMP S対照ウェルへの生産）。
6. 穏やかに振盪しながら37℃で制御された雰囲気モジュラーインキュベーターチャンバー内のインキュベーションを続けます。
7. 24時間後、PBSで外植3回洗浄し、次のステップ（4％パラホルムアルデヒド[PFA]固定）に進みます。

3.病理組織学的検査

3.1）次のステップに進む前に、次のソリューションを準備

1. 137のNaCl、2.7のKCl、10のNa ₂ HPO _4、1.76 mMのKH ₂ PO _4、pHが7.4を混合して1×PBS緩衝液を準備します。
2. 、4％PFAを調製400mlの水に20gのPFAを溶解、攪拌しながら60℃で加熱すること。解決策をクリアする10 M NaOHを数滴を追加します。次に1×PBS緩衝液を追加し、7.4に500ミリリットルとpHに音量を調整します。フィルタとアリコート。 -20℃で保存する。
3. 以下の脱水や水分補給の試薬を準備します。 100％、90％、70％、50％エタノール及びキシレン。

e_step "> 3.2）植固定および組織節脱パラフィン

1. 4％PFAの1.5ミリリットルで標識されたマイクロ遠心チューブ内の各植片を置き、4℃でO / Nインキュベートする。 1×PBSで2回植片をすすぐ。
2. アルコール系を通して外植片を脱水し（70％エタノール：各3回、30分間、90％エタノール：各2回​​30分間、100％エタノール：3回30分ずつ、次にキシレン：3回20分ずつ）。ドラフト内で室温ですべての手順を実行します。
3. オーブンで58℃のパラフィンに組織外植を埋め込む。ロータリーミクロトームを用いて5μm厚の組織切片を準備します。
4. 56℃の水浴中で切片をフロートし、次いで標識された組織スライド上に切片をマウントする。 1時間65℃で手動染色ラックと乾燥でスライドを置きます。スライドを室温で冷却する。
5. パラフィンを除去するために10分間、キシレンをそれぞれ含む4個の連続染色ディッシュ内のラックを浸し。目、その後、100％、95％のキシレンを除去し、エタノール系列でラックを浸し次に、80％、70％、次いで50％エタノール（各ステップで5分間）エン。エタノールを除去し、5分間水道水でラックをすすぐ。

3.3）ヘマトキシリン​​およびエオシン（H＆E）染色

1. 固定組織切片で作業を続ける。 15分間マイヤーのヘマトキシリン​​で満たされた染色皿にラックを配置。 20分間ヘマトキシリン​​を除去するために水道水でラックをすすぐ。
2. 30秒間の95％エタノール中で30 sec.Place蒸留水に置く。 1分間のエオシンYソリューション染色皿に置きます。 2分ごとに、95％エタノール、100％エタノール、キシレン2変化を通して脱水する。
3. 過剰エオシンが除去されることを保証するために、顕微鏡下でクイックチェックを実行します。カバーガラスでカバーした後、各スライド上に封入剤（フィッシャーSP15-100）の2から3滴を置きます。

3.4）In Situ細胞死検出の場合 ：TUNELアッセイ

1. 開始する前に、プロテイナーゼKワーキング溶液を調製：20μg/ mlの中で10mMトリス/塩酸、pHは7.4。
2. セクション3.2（外植固定および組織切片の脱パラフィン）の5〜ステップ1を繰り返します。脱イオンH ₂ Oでスライドをすすぐ
3. 10分間1X PBSでスライドを浸し。過剰のPBSを排出します。プロテイナーゼK希釈標準溶液をRTで30分間、組織切片をインキュベートする。リンスは、1×PBSで2回スライドする。
4. 細胞死検出キットの取扱説明書に記載されているようにTUNELアッセイを実行します。封入剤を使用してマウントし、カバーガラスを使用して手動でカバースリップ。
5. 光学顕微鏡下でサンプルを分析します。茶色のアポトーシス細胞を分析するために4.5 Proの画像を使用してください。

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結果

のLMPは（FACS）分析およびMPの97％（≤1μm）をアネキシンV-Cy5での陽性（ 図1Aおよび1B）であった1μmのビーズを使用してゲート制御を蛍光活性化細胞ソーティングによって、アネキシンV染色¹⁰で特徴付けた。典型的には、のLMPの約2.5mgが、このプロトコルに従って得た。 C57BL / 6マウスからの気管支組織外植片は、車両とのLMP処理を行った。気管支セクションの組織病理学的?...

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ディスカッション

MPは、細胞間のクロストークのアクティブなメディエーターであり、それらの研究は、科学の多くの分野において有望である^。11本研究は、アポトーシスT細胞株由来のLMP のインビトロでの大規模生成のための詳細なプロトコルを提示した。これらのMPは、リンパ球分子の大きなレパートリーを発現し、生物学的細胞および組織の恒常性の調節に関与している。しかし、異なる?...

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資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
LMPs production and characterization
CEM T cells	ATCC	CCL-119
X-VIVO 15 medium	Cambrex, Walkersville	04-744Q
Flask T75	Sarstedt	83.1813.502
Flask T175	Sarstedt	83.1812.502
Actinomycin D	Sigma Chemical Co.	A9415-2mg
PBS	Lifetechnologies	14190-144
0.22 µm filter	Sarstedt	83.1826.001
Annexin-VCy5	BD Pharmagen	559933
FACS flow solution	BD Bio-sciences	342003
Fluorescent microbeads (1 µm)	Molecular Probes	T8880
Polysterene counting beads (7 µm)	Bangs laboratories	PS06N/6994
Polypropylene FACS tubes	Falcon	352058
1 ml pipet	Fisher	13-678-11B
5 ml pipet	Falcon	357543
25 ml pipet	Ultident	DL-357551
1.5 ml conical polypropylene micro tube	Sarstedt	72.690
15 ml conical polypropylene tube	Sarstedt	62.554.205
50 ml conical polypropylene tube	Sarstedt	62.547.205
50 ml high speed polypropylene copolymer tube	Nalgene	3119-0050
250 ml high speed polypropylene bottle	Beckman	356011
Protein assay (Bradford assay)	Bio-Rad Laboratories	500-0006
Protein assay standard II	Bio-Rad Laboratories	500-0007
Test tube 16 x 100	VWR	47729-576
Test tube 12 x 75	Ultident	170-14100005B
Cell incubator	Mandel	Heracell 150
Low speed centrifuge	IEC	Centra8R
High speed centrifuge	Beckman	Avanti J8
High speed rotor for 250ml bottle	Beckman	JLA16.250
High speed rotor for 50ml tube	Beckman	JA30.50
Fow cytometry	BD Bio-sciences	FACS Calibur
Spectrophotometer	Beckman	Series 600
Bronchial tissue explants and sections
C57BL/6 mice (5-7 weeks old)	Charles River Laboratories, Inc.
Mouse Airway PrimaCell™ System:	CHI Scientific, Inc.	2-82001
Rib-Back Carbon Steel Scalpel Blades	Becton Dickinson AcuteCare	371310	#10
Scalpel Handle	Fine Science Tools Inc.	10003-12	#7
phase-contrast inverted microscope	Olympus Optical CO., LTD.	CK2
high O2 gas mixture	VitalAire Canada Inc.
modular incubator chamber	Billups-Rothenberg Inc.	MIC-101
MaxQ 4000 incubated orbital shaker	Barnstead Lab-Line,	SHKA4000-7
12-well tissue culture plate	Becton Dickinson and Company	353043
Plastic tissue culture dishes (100 mm)	Sarstedt, Inc.	83.1802
Surgical scissors	Fine Science Tools Inc.	14060-09	Straight, sharp, 9cm longth
Half-curved Graefe forceps	Fine Science Tools Inc.	11052-10
humidified CO2 incubator	Mandel Scientific Company Inc.	SVH-51023421
Histopathological examination
formalin formaldehyde	Sigma-Aldrich, Inc.	HT5011
paraffin	Fisher scientific  International, Inc.	T555
ethyl alcohol	Merck KGaA, Darmstadt	EX0278-1
glutaraldehyde	Sigma-Aldrich, Inc.	G6403
Cacodylate	Sigma-Aldrich, Inc.	31533
microscope slides	VWR Scientific Inc.	48300-025	25x75 mm
Xylene	Fisher scientific  International, Inc.	X5-4
Mayer's hematoxylin	Sigma-Aldrich, Inc.	MHS16	Funnel with filter paper
HCl	Fisher scientific  International, Inc.	A144s-500
eosin	Sigma-Aldrich, Inc.	HT110116	Funnel with filter paper
Permount™ Mounting Medium	Thermo Fisher Scientific Inc.	SP15-100
glass coverslip	surgipath medical industries, Inc.	84503	24×24 #1
TUNEL detection kit	In Situ Cell Death Detection, POD	11 684 817 910
oven	Despatch Industries Inc.	LEB-1-20
rotary Microtome	Leica Microsystems Inc.	RM2145
filter paper	Whatman International Ltd.	1003150	#3
Microscope	Nikon Imaging Japan Inc.	E800
staining dish complete	Wheaton Industries, Inc.	900200	including dish, rack, cover
1.5 ml eppendorf tube	Sarstedt Inc.	72.69	39x10 mm
Orbital and Reciprocating Water Bath	ExpotechUSA	ORS200
phosphate buffered saline	GIBCO	14190-144
fume hood	Nicram RD Service	3707E