Summary

유동 세포 계측법에 의한 중추 신경계에서 유래 된 대장 세포 및 단구 세포 유래 대 식세포의 분석

Published: June 22, 2017
doi:

Summary

이 프로토콜은 유행 세포 계측법에 의한 성체 마우스 중추 신경계에서 대 식세포 모집단의 분석을 제공하며, 이들 세포에 의해 표현되는 다중 마커의 연구에 도움이됩니다.

Abstract

수많은 연구가 중추 신경계 (CNS) 병리학에서 면역 세포, 특히 대 식세포의 역할을 입증했다. 중추 신경계에 두 가지 주요 대 식세포 개체군이있다 : (i) 중추 신경계의 상주 대 식세포이며 배아 발생 과정에서 난황낭 전구 세포에서 유래 된 미세 아교 세포 및 (ii) 단핵구에서 유래 된 대 식세포 (MDM) 질병 중 중추 신경계는 골수 선조 세포에서 유래한다. 각 macrophage subpopulation의 역할은 연구중인 병리학에 따라 다릅니다. 또한, 이러한 macrophage subpopulation에 사용되는 histological 마커 또는 구분 기준에 대한 합의가 없습니다. 그러나, 유동 세포 계측법에 의한 CD11b 및 CD45 마커의 발현 프로파일의 분석은 우리가 MDM (CD11b + CD45 high )으로부터 미 글 리아 (CD11b + CD45 med )를 구별 할 수있게한다. 이 프로토콜에서는 밀도 구배 원심 분리유동 세포 계측법 분석은이 CNS 대식 세포 하위 집단을 특성화하고 최근에 출판 한 것처럼 이들 세포가 나타내는 여러 마커를 연구하는데 사용될 수 있습니다. 따라서,이 기술은 신경 질환의 마우스 모델에서 대 식세포의 역할에 대한 우리의 이해를 더할 수 있으며, 또한 이들 세포에 대한 약물 효과를 평가하는데 사용될 수있다.

Introduction

미세 아교 세포는 중추 신경계 (CNS)의 실질 조직 내성 대 식세포입니다. 그들은 두 가지 중요한 기능적 역할을합니다 : 면역 방어와 CNS 항상성 유지. 골수에서 조혈 줄기 세포로부터 계속적으로 재생되는 MDM과 달리, 소구 세포는 배아 발달 중 뇌를 식민지로 만든 난황낭 (YS)에서 기원하는 조혈 전구 세포와 구별된다. 설치류에서 전사 인자 Myb는 모든 골수 유래 단핵 세포와 대 식세포의 발달에 중요한 역할을하지만, YS 유도 된 미세 아교 세포에 대해서는이 인자가 필요없고 분화는 전사 인자 PU.14에 의존한다.

건강한 CNS에서, 미세 아교 세포는 끊임없이 그들의 환경을 채취하는 역동적 인 세포입니다. sca침입하는 병원체 또는 조직 손상에 대한 육안 검사 및 측량 5 . 이러한 신호의 검출은 상해를 해결하기위한 경로를 시작합니다. microglia 신속하게 ramified 형태에서 amoeboid 하나, 다음 phagocytosis 및 프로 또는 항 염증성 cytokines 등 다양한 중재자의 릴리스 스위치. 따라서, 그들의 microenvironment에 따라, 활성화 된 microglia는 스펙트럼의 별개 프라이밍 상태 6을 얻을 수 있습니다.

microglia는 근본적으로 많은 신경 장애의 발달과 진행에 영향을 미칩니다. 알츠하이머 병 (AD) 7 , 근 위축성 측삭 경화증 (ALS) 8 , 다발성 경화증 (MS) 9 또는 파킨슨 병 (PD) 10 의 설치류 모델에서, 소아 글 리아는 해로운 신경 독성 또는 행동을 유도하는 이중 역할을하는 것으로 나타났다 신경 보호적인 방식으로,n 특정 질병, 병기 및 질병이 전신 면역 부 7 , 8 , 9 , 10 , 11의 영향을 받았는지 여부. 상기 언급 된 질병에서 관찰 된 대부분의 중추 신경계 병변은 실질 세포 미세 소견뿐만 아니라 혈관 주위 및 수막 상피 세포뿐만 아니라 중추 신경계 침윤성 MDM을 포함하는 골수 세포의 이종 집단을 포함한다. 이러한 세포 유형은 손상 및 수리와 관련된 병리학 적 기전에 차별적으로 기여할 수있다 ( 7 , 12 , 13 , 14 , 15) . 이러한 질병 모델을 연구하는 연구자가 현재 직면 한 문제는 말초 단핵 세포와 대 식세포가 CNS에 침투하는지 여부를 확인하는 것이고, 그렇다면 dist이 세포에서 상주 microglia를 잉태하십시오. 실제로, 소교 세포는 매우 플라스틱입니다. 그들이 활성화되면, microglia는 일반적으로 말초 monocytes 및 macrophages에 의해 표현되는 마커를 다시 표현합니다. 따라서이 문제는 상주 소아 글로불린과 침윤 단핵구 및 대 식세포를 구분할 수있는 마커를 확인하는 데 달려있다.

면역 조직 학적 적용에 의한 뇌 조각에 대한 이들 집단의 차별은 특이 항체가 부족하기 때문에 제한적이다. 그러나, 유동 세포 계측법 분석은 여러 마커의 발현을 평가하고 세포 집단 (예 : 림프구, 대 식세포 / MDM CD11b + CD45 high 및 microglia CD11b + CD45 med )을 구별하는 효율적인 기술이며 세포 아군 16 , 17 , 18 . 이 프로토콜은최적화 된 효소 조직 해리 및 밀도 구배 원심 분리를 사용하여 신경계 질환 모델에서 마우스 CNS 유래의 단핵구; 뿐만 아니라, 유동 세포 계측법을 사용하여 중추 신경계에서 미 글로리아 및 MDM 모집단을 구별하는 방법을 제공한다.

또 다른 접근법은 특정 항체 19 , 20 , 21에 접합 된 ​​자기 구슬을 사용하여 미엘린을 제거하고 세포를 정제하는 것입니다. 안티 – myelin 자기 구슬을 사용하여 myelin 제거는 더 비싸며 분리 된 세포의 생존력과 수율에 영향을 미칩니다 22 . 이 단계와 microglia의 다음 immunomagnetic 분리는 특정 면역 세포 인구의 추가 연구를 제한 21 , 22 .

이 절차는 질병 발달에서 대 식세포 하위 집단을 연구하는 쉬운 방법을 제공하며,대 식세포 표현형 및 활성화 상태에 대한 약물 효과 또는 유전자 변형을 결정한다.

Protocol

여기에 설명 된 모든 방법은 ICM 연구소의 기관 동물 관리 및 사용위원회와 다윈 프랑스 동물 동물위원회의 승인을 받았으며 프로토콜 01407.02로 보호됩니다. 1. 준비 각 마우스에 다음을 결합하여 1.5 ML 튜브에서 소화 칵테일을 준비하십시오 : 1 ML 인산염 완충 식염수 (PBS); 13 wunsch / mL (원액), 최종 농도 1.6 wunsch / mL에서 123 μL 소화 효소 (물질 표 참조); 및 100 mg / mL (원액)…

Representative Results

밀도 구배 원심 분리 및 항체 염색 후, 세포를 유동 세포 계측기 (flow cytometer)상에서 획득하고 형태 학적 게이팅 전략을 사용하여하기와 같이 분석 하였다. 첫 번째 게이트는 이중 세포 ( 그림 3A )에서 단일 세포를 구별하기 위해 전방 산란 영역 (FSC-A) 대 전방 산란 – 높이 (FSC-H)로 정의되었다. 그런 다음 단일 세포를 FSC-A 대 Side Scattered-Area…

Discussion

microglia와 MDM은 중추 신경계에서 서로 다른 기능과 표현형을 가지고 있으며 따라서 대 식세포 subpopulation의 확인과 분석은 신경계 질환 9 , 18 , 25 를 더 잘 이해하기 위해 필수적이라는 것이 입증되었습니다. 두 마커 (CD11b 및 CD45)를 사용하여 유동 세포 계측법 분석은 각 하위 집단 사이의 구별을 허용합니다 ( 그?…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 작품은 Agence Nationale Pour la Recherche (ANR-12-MALZ-0003-02-P2X7RAD), 협회 France Alzheimer 및 Bpifrance의 교부금으로 지원되었습니다. 우리 연구소는 Inserm, CNRS, Université Pierre et Marie-Curie 및 "Investissements d' avenir"ANR-10-IAIHU-06 (IHU-A-ICM) 프로그램도 지원합니다. CELIS 세포 배양 핵심 시설의 도움에 감사드립니다.

Materials

5-month-old Mice Janvier C57BL/6J
Liberase TL Research Grade Sigma-Aldrich 5401020001 Digestion enzyme
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas Sigma-Aldrich DN25
Percoll GE Healthcare Life Sciences 17-0891-01  Density gradient medium
Cell Strainer size 70 µm Nylon Corning 731751
Venofix 25G BRAUN 4056370
Piston syringe 10 mL Terumo SS+10ES1
Pasteur pipette 230 mm Dustcher 20420
1,5 mL  tube Eppendorf 0030 123.328
15 mL  tube TPP 91015
50 mL  tube TPP 91050
5 mL polystyrene round bottom tube BD Falcon 352054
D-PBS (1X) without Ca2+/Mg2+ Thermo Fisher Scientific 14190-094
D-PBS (10X) without Ca2+/Mg2+ Thermo Fisher Scientific 14200-067
Fetal bovine serum Thermo Fisher Scientific 10270-106
EDTA Sigma-Aldrich E4884
Bovine Serum Albumin solution 30% Sigma-Aldrich A7284
Paraformaldehyde 32% Solution Electron Microscopy Sciences 15714-S Caution -Toxic
Saponin Sigma-Aldrich S2002
Sodium Azide Sigma-Aldrich 47036
PerCPCy5.5 Rat anti-mouse CD11b (clone M1/70) eBioscience 45-0112
Rat IgG2b K Isotype Control PerCP-Cyanine5.5 eBioscience 45-4031 
BV421 Rat anti-mouse CD45 (clone 30-F11) BD Biosciences 563890
BV421 Rat IgG2b, κ Isotype Control RUO BD Biosciences 562603
Rabbit anti-mouse TMEM119 (clone28-3) Abcam ab209064
AlexaFluor 647 Donkey anti-rabbit IgG Life Technologies A31573
Anti-Mouse CD16/CD32 Purified eBioscience 14-0161 Mouse Fc Block
Fixable Dead Cell Stain Kits Invitrogen L34969
Mouse CCR2 APC-conjugated Antibody R&D FAB5538A
Rat IgG2B APC-conjugated Isotype Control R&D IC013A
Mouse CX3CR1 PE-conjugated Antibody R&D FAB5825P
Goat IgG PE-conjugated Antibody R&D IC108P
Centrifuge Eppendorf 5804R
Cell analyzer BD Biosciences BD FACSVERSE
Data Analysis Software FlowJo LLC FlowJo
Fine scissors F.S.T 14090-11
Standard Pattern Forceps F.S.T 11000-13
Mayo Scissors F.S.T 14010-15
Dumont #5 Forceps F.S.T 11251-20

Referencias

  1. Ginhoux, F., et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages. Science. 330 (6005), 841-845 (2010).
  2. Ginhoux, F., Lim, S., Hoeffel, G., Low, D., Huber, T. Origin and differentiation of microglia. Front Cell Neurosci. 7, 45 (2013).
  3. Ginhoux, F., Jung, S. Monocytes and macrophages: developmental pathways and tissue homeostasis. Nat Rev Immunol. 14 (6), 392-404 (2014).
  4. Schulz, C., et al. A lineage of myeloid cells independent of Myb and hematopoietic stem cells. Science. 336 (6077), 86-90 (2012).
  5. London, A., Cohen, M., Schwartz, M. Microglia and monocyte-derived macrophages: functionally distinct populations that act in concert in CNS plasticity and repair. Front Cell Neurosci. 7, 34 (2013).
  6. Miron, V. E., Franklin, R. J. Macrophages and CNS remyelination. J Neurochem. 130 (2), 165-171 (2014).
  7. Mildner, A., et al. Distinct and non-redundant roles of microglia and myeloid subsets in mouse models of Alzheimer’s disease. J Neurosci. 31 (31), 11159-11171 (2011).
  8. Boillee, S., et al. Onset and progression in inherited ALS determined by motor neurons and microglia. Science. 312 (5778), 1389-1392 (2006).
  9. Yamasaki, R., et al. Differential roles of microglia and monocytes in the inflamed central nervous system. J Exp Med. 211 (8), 1533-1549 (2014).
  10. Wu, D. C., et al. Blockade of microglial activation is neuroprotective in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine mouse model of Parkinson disease. J Neurosci. 22 (5), 1763-1771 (2002).
  11. Cartier, N., Lewis, C. A., Zhang, R., Rossi, F. M. The role of microglia in human disease: therapeutic tool or target?. Acta Neuropathol. 128 (3), 363-380 (2014).
  12. Ajami, B., Bennett, J. L., Krieger, C., McNagny, K. M., Rossi, F. M. Infiltrating monocytes trigger EAE progression, but do not contribute to the resident microglia pool. Nat Neurosci. 14 (9), 1142-1149 (2011).
  13. Funk, N., et al. Characterization of peripheral hematopoietic stem cells and monocytes in Parkinson’s disease. Mov Disord. 28 (3), 392-395 (2013).
  14. Butovsky, O., et al. Modulating inflammatory monocytes with a unique microRNA gene signature ameliorates murine ALS. J Clin Invest. 122 (9), 3063-3087 (2012).
  15. Lewis, C. A., Solomon, J. N., Rossi, F. M., Krieger, C. Bone marrow-derived cells in the central nervous system of a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis are associated with blood vessels and express CX(3)CR1. Glia. 57 (13), 1410-1419 (2009).
  16. Sedgwick, J. D., et al. Isolation and direct characterization of resident microglial cells from the normal and inflamed central nervous system. Proc Natl Acad Sci U S A. 88 (16), 7438-7442 (1991).
  17. Ford, A. L., Goodsall, A. L., Hickey, W. F., Sedgwick, J. D. Normal adult ramified microglia separated from other central nervous system macrophages by flow cytometric sorting. Phenotypic differences defined and direct ex vivo antigen presentation to myelin basic protein-reactive CD4+ T cells compared. J Immunol. 154 (9), 4309-4321 (1995).
  18. Martin, E., Boucher, C., Fontaine, B., Delarasse, C. Distinct inflammatory phenotypes of microglia and monocyte-derived macrophages in Alzheimer’s disease models: effects of aging and amyloid pathology. Aging Cell. , (2016).
  19. Bennett, M. L., et al. New tools for studying microglia in the mouse and human CNS. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (12), E1738-E1746 (2016).
  20. Jin, L. W., et al. Dysregulation of glutamine transporter SNAT1 in Rett syndrome microglia: a mechanism for mitochondrial dysfunction and neurotoxicity. J Neurosci. 35 (6), 2516-2529 (2015).
  21. Bedi, S. S., Smith, P., Hetz, R. A., Xue, H., Cox, C. S. Immunomagnetic enrichment and flow cytometric characterization of mouse microglia. J Neurosci Methods. 219 (1), 176-182 (2013).
  22. Nikodemova, M., Watters, J. J. Efficient isolation of live microglia with preserved phenotypes from adult mouse brain. J Neuroinflammation. 9, 147 (2012).
  23. Mizutani, M., et al. The fractalkine receptor but not CCR2 is present on microglia from embryonic development throughout adulthood. J Immunol. 188 (1), 29-36 (2012).
  24. Lecoeur, H., Ledru, E., Gougeon, M. L. A cytofluorometric method for the simultaneous detection of both intracellular and surface antigens of apoptotic peripheral lymphocytes. J Immunol Methods. 217 (1-2), 11-26 (1998).
  25. Richter, N., et al. Glioma-associated microglia and macrophages/monocytes display distinct electrophysiological properties and do not communicate via gap junctions. Neurosci Lett. 583, 130-135 (2014).
  26. Mahad, D., et al. Modulating CCR2 and CCL2 at the blood-brain barrier: relevance for multiple sclerosis pathogenesis. Brain. 129 (Pt 1), 212-223 (2006).

Play Video

Citar este artículo
Martin, E., El-Behi, M., Fontaine, B., Delarasse, C. Analysis of Microglia and Monocyte-derived Macrophages from the Central Nervous System by Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (124), e55781, doi:10.3791/55781 (2017).

View Video