Um<em> In vitro</em> Modelo para estudar a heterogeneidade de diferenciação de macrófagos humanos e Polarização
Summary
Macrófagos derivados de monócitos são importantes células do sistema imune inato. Aqui, descrevemos um fácil de usar<em> In vitro</em> Modelo para gerar essas células. Utilizando centrifugação de gradiente, o isolamento do grânulo negativo e condições de cultura de células específicas, os macrófagos derivados de monócitos pode ser gerado para estudos fenotípicas e funcionais.
Abstract
Macrófagos derivados de monócitos representam um importante tipo de células do sistema imune inato. Modelos de rato estudar a biologia dos macrófagos sofrem das diferenças fenotípicas e funcionais entre os monócitos-macrófagos murinos e humanos. Portanto, estamos aqui descrever um modelo in vitro para gerar e estudar macrófagos humanos primários. Resumidamente, após a centrifugação do gradiente de densidade de sangue periférico retirados de uma veia do antebraço, os monócitos são isolados a partir de células mononucleares de sangue periférico usando o isolamento esfera magnética negativa. Estes monócitos são então cultivadas durante seis dias sob condições específicas para diferentes tipos de induzir a diferenciação de macrófagos ou de polarização. O modelo é fácil de usar e evita os problemas causados por diferenças entre espécies específicas de rato e de homem. Além disso, é mais próxima do que em condições in vivo, a utilização de linhas de células imortalizadas. Em conclusão, o modelo aqui descrito é adequado para estudar macrophage biologia, identificar mecanismos da doença e novos alvos terapêuticos. Embora não substitui completamente as experiências com animais ou tecidos humanos, obtidos post-mortem, o modelo aqui descrito permite a identificação e a validação dos mecanismos da doença e alvos terapêuticos que podem ser altamente relevante para várias doenças humanas.
Introduction
Macrófagos derivados de monócitos representam um importante componente celular do sistema imune inato e contribuem para muitos processos inflamatórios agudos ou crónicos 1. Os macrófagos desempenham um papel importante em muitas doenças inflamatórias, como a aterosclerose ou cancro 2. Macrófagos apresentam um elevado grau de plasticidade e são capazes de assumir diferentes fenótipos micromilieu dependendo do local 3. Assim, estudar a diferenciação de macrófagos e heterogeneidade é essencial para aumentar o nosso conhecimento da fisiopatologia de muitas doenças e para permitir a identificação de novos alvos terapêuticos e desenvolvimento de novas terapias.
Em muitos casos, os modelos de murino são utilizados para investigar a fisiopatologia de doenças específicas. No entanto, estudando a biologia dos macrófagos utilizando modelos de ratos é acompanhada por várias deficiências: (1) A proporção de número de subconjuntos de leucócitos (ou seja, monócitos e granulócitos), em peripHeral sangue de ratos ou de seres humanos varia de forma significativa, sugerindo diferentes papéis dos monócitos na fisiopatologia murino e humano. (2) Existem diferenças substanciais na expressão gênica entre murino e humano monócitos do sangue periférico, sugerindo diferenças substanciais na sua função durante a saúde ea doença 4. (3) um número de marcadores que são utilizados para identificar os monócitos e macrófagos de murino (F4/80, lyc, etc.) Não existe nas células mielóides humanas, fazendo a transferência dos resultados em modelos do rato para a situação humana bastante difícil.
Assim, a fim de aumentar o nosso conhecimento de diferenciação de macrófagos e heterogeneidade nas doenças humanas, é preciso fazer uso de modelos de trabalho com os macrófagos humanos. Portanto, aqui descrevem um modelo de geração de macrófagos humanos primários, que é fácil de utilizar e permite o estudo dos macrófagos derivados de monócitos humanos in vitro sob várias condições que resultam em diferentes po macrófagotipos larização. Em vários estudos, utilizou-se o modelo in vitro de macrófagos derivados de monócitos humanos primários para analisar a biologia dos macrófagos e a sua relevância potencial para aterosclerose humana 5-7.
Embora não substitui completamente as experiências com animais ou tecidos humanos, obtidos post-mortem, o modelo aqui descrito permite a identificação e a validação dos mecanismos da doença e alvos terapêuticos que podem ser altamente relevante para várias doenças humanas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Macrófagos derivados de monócitos representam o tipo do sistema imune inato de células chave. Eles desempenham um papel importante em muitas doenças inflamatórias, incluindo aterosclerose ou cancro 2. Assim, estudando a biologia dos macrófagos é essencial para aumentar o nosso conhecimento sobre a fisiopatologia de muitas doenças e para permitir o desenvolvimento de novas terapias.
Muitos estudos aplicar modelos de rato com superexpressão ou falta certos genes de interess…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos Nadine Wambsganss para uma excelente assistência técnica. Este trabalho foi apoiado por uma bolsa da Deutsche Forschungsgemeinschaft (GL599/1-1) e em parte por uma doação do Fundo de Inovação FRONTIER (Universidade de Heidelberg) para CAG
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| 50 ml centrifuge tube (sterile) | Fisher | 055398 | |
| D-PBS (1X), liquid (no calcium or magnesium) | Invitrogen | 14190-250 | |
| EDTA | Sigma | T9285 | |
| BSA | Sigma | A-8806 | |
| FCS | Invitrogen | ||
| EasySep Human Monocyte Enrichment Kit | StemCell Technologies | 19059 | |
| EasySep Magnet | StemCell Technologies | 18000 | |
| FACS tubes | Fisher | 352008 | |
| Macrophage-SFM (1X) | Invitrogen | 12065-074 | |
| Penicillin-streptomycin | Sigma | P-4458 | |
| Nutridoma-SP | Roche | 11011375001 | |
| human M-CSF 10 μg | Peprotech | 300-25 | |
| Cell Culture Plates 6-well | Fisher | 07-200-80 |
References
- Gordon, S., Taylor, P. R. Monocyte and macrophage heterogeneity. Nat. Rev. Immunol. 5, 953-964 (2005).
- Gordon, S., Mantovani, A. Diversity and plasticity of mononuclear phagocytes. European Journal of Immunology. 41, 2470-2472 (2011).
- Martinez, F. O., Sica, A., Mantovani, A., Locati, M. Macrophage activation and polarization. Front. Biosci. 13, 453-461 (2008).
- Ingersoll, M. A., et al. Comparison of gene expression profiles between human and mouse monocyte subsets. Blood. 115, 10-19 (2010).
- Gleissner, C. A., Sanders, J. M., Nadler, J., Ley, K. Upregulation of aldose reductase during foam cell formation as possible link among diabetes, hyperlipidemia, and atherosclerosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 28, 1137-1143 (2008).
- Gleissner, C. A., et al. CXCL4 downregulates the atheroprotective hemoglobin receptor CD163 in human macrophages. Circ. Res. , (2009).
- Gleissner, C. A., Shaked, I., Little, K. M., Ley, K. CXC chemokine ligand 4 induces a unique transcriptome in monocyte-derived macrophages. J. Immunol. 184, 4810-4818 (2010).
- Martinez, F. O., Gordon, S., Locati, M., Mantovani, A. Transcriptional profiling of the human monocyte-to-macrophage differentiation and polarization: New molecules and patterns of gene expression. J. Immunol. 177, 7303-7311 (2006).
- Verreck, F. A. W., et al. Human il-23-producing type 1 macrophages promote but il-10-producing type 2 macrophages subvert immunity to (myco)bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 4560-4565 (2004).
- Rey-Giraud, F., Hafner, M., Ries, C. H. In vitro generation of monocyte-derived macrophages under serum-free conditions improves their tumor promoting functions. PLoS One. 7, e42656 (2012).
- Boyle, J. J., et al. Coronary intraplaque hemorrhage evokes a novel atheroprotective macrophage phenotype. American Journal of Pathology. 174, 1097-1108 (2009).
- Cho, H. J., et al. Induction of dendritic cell-like phenotype in macrophages during foam cell formation. Physiol Genomics. 29, 149-160 (2007).
- Vogt, G., Nathan, C. In vitro differentiation of human macrophages with enhanced antimycobacterial activity. The Journal of Clinical Investigation. 121, 3889-3901 (2011).
- Mikita, T., Porter, G., Lawn, R. M., Shiffman, D. Oxidized low density lipoprotein exposure alters the transcriptional response of macrophages to inflammatory stimulus. Journal of Biological Chemistry. 276, 45729-45739 (2001).
- Qin, Z. Y. The use of THP-1 cells as a model for mimicking the function and regulation of monocytes and macrophages in the vasculature. Atherosclerosis. 221, 2-11 (2012).
- Daigneault, M., Preston, J. A., Marriott, H. M., Whyte, M. K. B., Dockrell, D. H. The identification of markers of macrophage differentiation in pma-stimulated THP-1 cells and monocyte-derived macrophages. PLoS One. 5, e8668 (2010).
- Wahl, L. M., Wahl, S. M., Smythies, L. E., Smith, P. D. Isolation of human monocyte populations. Current Protocols in Immunology. , (2001).
- Waldo, S. W., et al. Heterogeneity of human macrophages in culture and in atherosclerotic plaques. Am. J. Pathol. 172, 1112-1126 (2008).
- Martín-Fuentes, P., et al. Individual variation of scavenger receptor expression in human macrophages with oxidized low-density lipoprotein is associated with a differential inflammatory response. The Journal of Immunology. 179, 3242-3248 (2007).
