Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Mikroglia ve beyin makrofajlarının fagositik özelliklerinin değerlendirilmesi, moleküler profilleme çalışmalarına değerli bir fonksiyonel boyut sağlayabilir. Fare modellerinden akut izole edilmiş mikroglia ve beyin makrofajları ile floresan mikrokürelerin ve amiloid beta fibrillerin fagositozunu hızlı ve güvenilir bir şekilde ölçmek için akış sitometrisi kullanan doğrulanmış bir protokolü tanımladık.
Topluca CNS mononükleer fagositleri (CNS-MP'ler) olarak adlandırılan mikroglia ve merkezi sinir sistemi (MSS) infiltre eden makrofajlar, nörodejenerasyon ve inme dahil olmak üzere nörolojik hastalıklarda merkezi rol oynar. CNS-MP'ler, her biri farklı altta yatan moleküler yollara sahip patolojik proteinlerin, döküntülerin ve nöronal sinapsların fagositik klirensinde rol oynar. Bu fagositik özelliklerin karakterize edilmesi, geleneksel akış sitometrisi, transkriptomik ve proteomik yaklaşımlar kullanılarak mikroglianın moleküler profilini tamamlayan fonksiyonel bir okuma sağlayabilir. Mikroglianın fagositik profili, fare neonatal mikrogliasının mikroskobik görüntülemesine ve in vitro kültürlerine dayanmaktadır. İlk yaklaşım sınırlı örneklemeden muzdaripken, ikinci yaklaşım doğası gereği yetişkin CNS-milletvekillerinin gerçek in vivo durumunu zayıf bir şekilde yansıtmaktadır. Bu makale, akut izole fare CNS-MPS'lerinin fagositik özelliklerini akış sitometrisi ile fenotiplemek için optimize edilmiş protokolleri açıklamaktadır. CNS-MP'ler, mekanik ayrışma ve ardından yoğunluk gradyan santrifüjlemesi kullanılarak yetişkin fare beyninden akut olarak izole edilir, floresan mikroküreler veya floresan Aβ fibrilleri ile inkübe edilir, yıkanır ve daha sonra yüzey belirteçlerine karşı antikor panelleri ile etiketlenir (CD11b, CD45). Bu yaklaşımı kullanarak, beyinde yerleşik mikrogliaların fagositik özelliklerini CNS infiltre eden makrofajlarla karşılaştırmak ve daha sonra yaşlanma ve hastalık patolojisinin bu fagositik fenotipler üzerindeki etkisini değerlendirmek mümkündür. Bu hızlı yöntem aynı zamanda, ölüm sonrası veya cerrahi beyin örneklerinden akut olarak izole edilmiş insan CNS-MP'lerini işlevsel olarak fenotip potansiyeline sahiptir. Ek olarak, CNS-MP alt kümeleri tarafından spesifik fagositoz mekanizmaları, belirli fagositik yolakların inhibe edilmesiyle araştırılabilir.
Merkezi sinir sisteminin (CNS) doğuştan gelen bağışıklık hücreleri ağırlıklı olarak mikroglia ve sızan monositler / makrofajlardan oluşur ve birlikte CNS-mononükleer fagositler (CNS-MPS) olarak adlandırılır1. CNS-MP'ler, Alzheimer hastalığı (AD), nöroinflamatuar bozukluklar ve inme gibi nörodejeneratif hastalıklarda rol oynar 2,3,4. CNS-MP'ler, astrositler, perisitler ve ependimal hücreler ile birlikte fagositik fonksiyonlara sahiptir 5,6. Homeostatik durumlarında, CNS-MP'ler, apoptotik hücre kalıntılarının ve proteinlerin fagositik klerensi ve nöronal bağlantıları yeniden modellemek için sinaptik budama ile birlikte yerel mikro çevrenin sürekli gözetiminde yer alırlar 7,8,9,10. AD gibi nörodejeneratif durumlarda, CNS-MP'ler, agrega agregalı amiloid-beta (Aβ) ve nöronal elementlerin temizlenmesinin yanı sıra inflamatuar sitokin ve faktör salınımı dahil olmak üzere patolojik roller oynayabilen farklı hastalıkla ilişkili moleküler ve fonksiyonel fenotipleri benimser ve bu da karmaşık pro-inflamatuar, zararlı ve aynı zamanda anti-inflamatuar, koruyucu rollerle sonuçlanır 11,12,13,14. Makropartiküllerin, hücresel döküntülerin, proteinlerin ve diğer enfeksiyöz partiküllerin CNS-MP'ler tarafından fagositozuna, yüzeylerinde eksprese edilen farklı reseptörler aracılık eder9. Bu fagositik yollardaki bozulma, kusurlu klerense ve ilerleyici Aβ birikimine yol açabilir ve sonuçta AD4,9'da ilerleyici nöronal hasara yol açabilir. Transkriptomik ve proteomik yaklaşımlar kullanılarak CNS-MP'lerin moleküler profillemesindeki ilerlemeler, nörolojik hastalıklarda CNS-MP'ler içindeki moleküler heterojenlik hakkında paha biçilmez bilgiler sağlamış olsa da15,16, CNS-MP'lerin ve alt kümelerinin fagositik özelliklerinin fonksiyonel karakterizasyonu şu anda eksiktir. CNS-MP'lerin fagositik özelliklerinin fonksiyonel karakterizasyonu, moleküler profilleme stratejilerini tamamlayabilir, daha iyi fonksiyonel fenotiplemeyi kolaylaştırabilir ve hastalık modellerinde kusurlu fagositozu düzeltebilecek terapötiklerin etkinliğinin değerlendirilmesine yardımcı olabilir17.
CNS-MP'ler için geleneksel fagositoz deneyleri, Aβ veya lateks / polistiren parçacıkları gibi floresan substratlarla birlikte birincil mikroglia'nın inkübe edilmesini içerir. Fagositoz daha sonra immünofloresan mikroskobu 18,19,20 kullanılarak floresan substratın alımının bir fonksiyonu olarak incelenir. CNS-MP'lerin uzun kültürlerde tutulduğunda morfolojilerini ve transkripsiyonel profillerini önemli ölçüde değiştirebildiği iyi bilinmektedir21,22. Bu, CNS-MP'lerin fagositik özelliklerinin CNS'deki temsili durumlarında incelenmesini engellemektedir. Akut olarak izole edilmiş canlı CNS-MP'lerin profilini çıkarmak için fonksiyonel bir akış sitometrisi testi, fagositik özelliklerin hızlı bir değerlendirmesini sağlayabilir ve mikroskopi yaklaşımlarından çok daha büyük bir CNS-MP havuzunu örnekleyebilir 9,23. Ayrıca, akış sitometrisi, CNS-MP'lerin kültürde muhafaza edilmesi ihtiyacını ortadan kaldırır ve CNS-MP'lerin farklı alt popülasyonlarında fagositotik özellikleri incelemek için bir platform sağlar. Bu makale, akut izole fare CNS-MPS'lerinin fagositik özelliklerini akış sitometrisi ile fenotiplemek için optimize edilmiş protokolleri açıklamaktadır. Akış sitometrisi kullanılarak fagositoz testlerinin uyarlanması, immün fenotipleme ile birlikte CNS-MP'lerin fagositik fenotipinin hızlı bir şekilde çoğullanmasına izin verir, böylece tek hücre çözünürlüğünde CNS-MP'ler içindeki fagositik özelliklerin heterojenliği hakkında bilgi sağlar.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Tüm fare çalışmaları, Emory Üniversitesi'nin Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi'nden (IACUC) onay alındıktan sonra ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Laboratuvar Hayvanlarının Bakımı ve Kullanımı Kılavuzu'na sıkı sıkıya bağlı kalınarak gerçekleştirilmiştir.
1. İzolasyon gününde hazırlık
2. Yetişkin fare mikrogliasının akut izolasyonu
3. Fagositoz kurulumu ve akış sitometrik boyama
4. Akış sitometrisi ve analizi
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Akut izole CNS-MP'ler tarafından mikrokürelerin ve Aβ42 fibrillerinin fagositik tutulumunun tipik sonuçlarını örneklemek için, geçici orta serebral arteriyel oklüzyonu (MCAO) takiben ipsilateral hemisferden akut izole CNS-MP'ler elde edildi8. MCAO modelindeki CNS-MP'lerin fagositik özellikleri ile ilgili ayrıntılar için lütfen önceki yayınlarabakın 8. Kısaca, 72 saatlik bir iyileşmeden sonra, CNS-MP'ler mekanik ayrışma...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Akış sitometrisi, bu ilgili belirteçleri etiketlemek için floresan etiketli problar (tipik olarak antikorlar) kullanarak hücre yüzeyinde veya hücre içi bölmelerde ilgilenilen proteinlerin veya belirteçlerin ekspresyonunu tespit edebilen bir tekniktir. Hücre yüzeyi veya hücre içi antikorlar tipik olarak benzersiz emisyon spektrumlarına sahip lazerle uyarılabilir florokromlarla konjuge edilir. Bu antikorlarla inkübe edilen hücreler, bu belirteçlerin ekspresyon modellerin...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.
Çalışma, Dr. Rangaraju (NINDS K08 NS099474-1 ve R01 NS114130-01A1) ve Dr. Rayapolu'ya (NIA F32AG064862) NIH ödülleri ile desteklenmiştir. Bu çalışma kısmen Emory Entegre Çekirdek Tesislerinden (EICF) biri olan Emory Akış Sitometri Çekirdeği (EFCC) tarafından desteklenmiştir ve Emory Üniversitesi Tıp Fakültesi tarafından sübvanse edilmektedir. NIH'nin Georgia Clinical & Translational Science Alliance (UL1TR002378) tarafından ek destek sağlandı. İçerik yalnızca yazarların sorumluluğundadır ve NIH'nin resmi görüşlerini yansıtmak zorunda değildir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
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. |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır