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Method Article
A avaliação das propriedades fagocíticas da microglia e dos macrófagos cerebrais pode fornecer uma dimensão funcional valiosa para estudos de perfil molecular. Descrevemos um protocolo validado que usa citometria de fluxo para quantificar de forma rápida e confiável a fagocitose de microesferas fluorescentes e fibrilas beta amilóides por micróglia agudamente isolada e macrófagos cerebrais de modelos de camundongos.
Os macrófagos infiltrantes da microglia e do sistema nervoso central (SNC), coletivamente chamados de fagócitos mononucleares do SNC (MP-SNC), desempenham papéis centrais em doenças neurológicas, incluindo neurodegeneração e acidente vascular cerebral. Os CNS-MPs estão envolvidos na depuração fagocítica de proteínas patológicas, detritos e sinapses neuronais, cada uma com vias moleculares subjacentes distintas. A caracterização dessas propriedades fagocíticas pode fornecer uma leitura funcional que complementa o perfil molecular da microglia usando abordagens tradicionais de citometria de fluxo, transcriptômica e proteômica. O perfil fagocítico da microglia baseou-se na visualização microscópica e em culturas in vitro da microglia neonatal de camundongos. A primeira abordagem sofre de amostragem limitada, enquanto a última abordagem é inerentemente pouco reflexiva do verdadeiro estado in vivo de CNS-MPs adultos. Este artigo descreve protocolos otimizados para propriedades fagocíticas de fenótipos de CNS-MPs de camundongos agudamente isolados por citometria de fluxo. Os CNS-MPs são isolados agudamente do cérebro de camundongos adultos usando dissociação mecânica seguida de centrifugação com gradiente de densidade, incubados com microesferas fluorescentes ou fibrilas Aβ fluorescentes, lavados e depois marcados com painéis de anticorpos contra marcadores de superfície (CD11b, CD45). Usando essa abordagem, é possível comparar as propriedades fagocíticas da micróglia residente no cérebro com macrófagos infiltrantes no SNC e, em seguida, avaliar o efeito do envelhecimento e da patologia da doença nesses fenótipos fagocíticos. Este método rápido também tem potencial para fenotipar funcionalmente MP-MPs do SNC humano agudamente isolados a partir de amostras cerebrais post-mortem ou cirúrgicas. Além disso, mecanismos específicos de fagocitose por subconjuntos de SNC-MP podem ser investigados inibindo vias fagocíticas selecionadas.
As células imunes inatas do sistema nervoso central (SNC) são predominantemente compostas por micróglia e monócitos/macrófagos infiltrantes, juntos chamados de fagócitos mononucleares do SNC (SNC-MPs)1. Os MP-SNC estão implicados em doenças neurodegenerativas, como doença de Alzheimer (DA), distúrbios neuroinflamatórios e acidente vascular cerebral 2,3,4. Os MPs do SNC, juntamente com os astrócitos, pericitos e células ependimárias, têm funções fagocíticas 5,6. Em seu estado homeostático, os CNS-MPs estão envolvidos na vigilância constante do microambiente local, juntamente com a depuração fagocítica de detritos celulares e proteínas apoptóticas e poda sináptica para remodelar as conexões neuronais 7,8,9,10. Em condições neurodegenerativas, como a DA, os CNS-MPs adotam fenótipos moleculares e funcionais distintos associados à doença que podem desempenhar papéis patológicos, incluindo a depuração de beta-amilóide agregado (Aβ) e elementos neuronais, bem como a liberação de citocinas inflamatórias e fatores, resultando em papéis protetores complexos pró-inflamatórios, prejudiciais e anti-inflamatórios 11,12,13,14 . A fagocitose de macropartículas, detritos celulares, proteínas e outras partículas infecciosas por SNC-MPs é mediada por receptores distintos expressos em sua superfície9. A interrupção nessas vias fagocíticas pode levar a uma depuração defeituosa e acúmulo progressivo de Aβ, levando a danos neuronais progressivos na AD 4,9. Embora os avanços no perfil molecular de CNS-MPs usando abordagens transcriptômicas e proteômicas tenham fornecido informações valiosas sobre a heterogeneidade molecular dentro de CNS-MPs em doenças neurológicas15,16, a caracterização funcional das propriedades fagocíticas de CNS-MPs e seus subconjuntos está faltando atualmente. A caracterização funcional das propriedades fagocíticas dos CNS-MPs pode complementar as estratégias de perfil molecular, facilitar uma melhor fenotipagem funcional e auxiliar na avaliação da eficácia da terapêutica que pode corrigir a fagocitose defeituosa em modelos de doenças17.
Os ensaios tradicionais de fagocitose para MP-SNC incluem a incubação de micróglia primária junto com substratos fluorescentes, como Aβ ou partículas de látex/poliestireno. A fagocitose é então estudada em função da captação do substrato fluorescente por meio de microscopia de imunofluorescência 18,19,20. Está bem estabelecido que os CNS-MPs, quando mantidos em culturas longas, podem alterar drasticamente sua morfologia e perfis transcricionais21,22. Isso dificulta o estudo das propriedades fagocíticas dos CNS-MPs em seu estado representativo no SNC. Um ensaio de citometria de fluxo funcional para traçar o perfil de CNS-MPs vivos agudamente isolados pode fornecer uma avaliação rápida das propriedades fagocíticas e pode amostrar um conjunto muito maior de CNS-MPs do que a microscopiase aproxima 9,23. Além disso, a citometria de fluxo elimina a necessidade de manter os CNS-MPs em cultura, bem como fornece uma plataforma para estudar as propriedades fagocitóticas em diferentes subpopulações de CNS-MPs. Este manuscrito descreve protocolos otimizados para propriedades fagocíticas fenotípicas de CNS-MPs de camundongos agudamente isolados por citometria de fluxo. A adaptação de ensaios de fagocitose usando citometria de fluxo permite a rápida multiplexação do fenótipo fagocítico de CNS-MPs juntamente com fenotipagem imunológica, fornecendo assim informações sobre a heterogeneidade das propriedades fagocíticas dentro de CNS-MPs na resolução de célula única.
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Todos os estudos com camundongos foram conduzidos após a obtenção da aprovação do Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade Emory (IACUC) e em estrita conformidade com o Guia para o Cuidado e Uso de Animais de Laboratório dos Institutos Nacionais de Saúde.
1. Preparação no dia do isolamento
2. Isolamento agudo da micróglia de camundongo adulto
3. Configuração da fagocitose e coloração por citometria de fluxo
4. Citometria de fluxo e análise
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Para exemplificar os resultados típicos da captação fagocítica de microesferas e fibrilas Aβ42 por CNS-MPs agudamente isolados, CNS-MPs agudamente isolados foram obtidos do hemisfério ipsilateral após oclusão arterial cerebral média transitória (MCAO)8. Para obter detalhes sobre as propriedades fagocíticas dos CNS-MPs no modelo MCAO, consulte publicações anteriores8. Resumidamente, após uma recuperação de 72 horas, os CNS-MP...
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A citometria de fluxo é uma técnica que pode detectar a expressão de proteínas ou marcadores de interesse na superfície celular ou em compartimentos intracelulares usando sondas marcadas com fluorescência (normalmente anticorpos) para rotular esses marcadores de interesse. Os anticorpos de superfície celular ou intracelulares são tipicamente conjugados com fluorocromos excitáveis a laser que possuem espectros de emissão únicos. As células incubadas com esses anticorpos podem ...
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Os autores não têm nada a divulgar.
O estudo foi apoiado por prêmios do NIH ao Dr. Rangaraju (NINDS K08 NS099474-1 e R01 NS114130-01A1) e ao Dr. Rayaprolu (NIA F32AG064862). Este estudo foi apoiado em parte pelo Emory Flow Cytometry Core (EFCC), uma das Emory Integrated Core Facilities (EICF) e é subsidiado pela Emory University School of Medicine. Apoio adicional foi fornecido pela Aliança de Ciências Clínicas e Translacionais da Geórgia do NIH (UL1TR002378). O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não reflete necessariamente as opiniões oficiais do NIH.
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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. |
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