ここで取得し、好中球由来の巨大食細胞の新たに特徴付け亜集団を同定するための方法を説明します。これらの細胞は、新鮮なヒト血液好中球からの文化の中で開発し、食作用、オートファジー、非常に大きなサイズ、および拡張寿命を特徴とします。この方法はさらに、このユニークな好中球由来の亜集団を調査することが不可欠です。
好中球(PMN)は、最高の病原体および微生物の侵入に対する彼らの貪食機能のために知られています。彼らは、白血球の中で最も短い半減期を有し、それらの非活性状態に恒常的にアポトーシスにコミットしています。炎症を解決するために、炎症部位に補充すると、彼らは強力な抗菌殺害と細胞傷害性分子の配列を生成します。これらの強力な細胞傷害性分子は制御不能な様式で放出されている場合しかし、彼らは周囲の組織に損傷を与えることができます。しかし近年では、好中球汎用性がますます可塑性および免疫調節機能を実証することによって、証明されます。最近、このような顆粒球コロニー刺激因子(GM-CSF)/インターロイキン(IL)-4、サイトカイン/増殖因子を添加せずに、標準的な培養条件下で自然に発症する新しい好中球由来の亜集団を同定しました。好中球の残党の彼らの貪食能力が大幅に自分を高めるために貢献します非常にサイズ;したがって、彼らは巨大な食細胞(Gφ)と名付けました。好中球とは異なり、Gφは長い文化に住んでいたされています。彼らは、CD分類を表現(CD)好中球マーカーCD66b / CD63 / CD15 / CD11bの/ミエロペルオキシダーゼ(MPO)/好中球エラスターゼ(NE)、および単球系統マーカーCD14 / CD16 / CD163及び樹状CD1c / CD141マーカーを欠いています。彼らはまた、ラテックスおよびザイモサンをアップ取り、オプソニン化ザイモサンおよびPMAで刺激に酸化バーストによって応答します。 Gφはまた、スカベンジャーは、CD68 / CD36を受容体発現し、好中球とは異なり、酸化低密度リポタンパク質(oxLDLの)を内面化。また、新鮮な好中球、または単球培養とは異なり、それらは増大した活性酸素種(ROS)産生によってoxLDLの取り込みに応答します。さらに、これらの食細胞は、オートファジーの活性化を示し、微小管関連タンパク質1軽鎖3B(LC3B)コーティングされた空胞が含まれています。特異的阻害剤を使用することは、食作用およびオートファジーの両方がprerequisiであることは明らかですその開発と依存ROSオキシダーゼ可能性NADPHのためのTES。ここでは長寿命、好中球由来の食細胞の培養中の細胞、それらの同定とそれらの現在知られている特徴のこの新たな亜集団を調製するための方法が記載されています。このプロトコルは、さらにその重要性および機能を調べるためにGφを取得し、特徴づけるために必須です。
多形核好中球(PMN)は、細胞傷害性分子の広い範囲を生成することにより、病原体の侵入に対する防御の最前線として、血液中の白血球の最大の人口を構成しています。伝統的な見方は、長い病原体および有害粒子のクリアランスの感染症と援助を戦うために急性の炎症部位に到着する最初のものである血液の循環、短命、専門の食細胞のそれとなっています。 1は 、非活性化状態では、好中球は、アポトーシスに対して恒常的にコミットしています。炎症部位への血液から移行する場合は、好中球は、炎症を解決するために活性化を受けています。これらは貪食ならびに好中球エラスターゼ(NE)と強力な殺菌活性を有するカテプシンなどの細胞傷害性分子などの活性酸素種(ROS)、溶菌酵素の配列を生成することによって、微生物の侵入殺します。トラップ病原体にするために、好中球はまた、細胞外トラップ(ネットを解放します)抗菌性ペプチドおよび様々な溶解酵素を含む核クロマチンのスレッドで構成されています。しかし、好中球からのこれらの細胞傷害性分子の制御されないリリースではまた、炎症反応を永続し、周囲の組織への損傷を誘発する可能性があります。 2したがって、マクロファージによるアポトーシス好中球の効果的なクリアランス(Mφ)及び樹状細胞(DC)は、炎症を解決することが重要です。 3、4、5、6
近年ではしかし、それは、好中球は、その機能がはるかに食作用および病原体の死滅を超えた汎用性の高い細胞であることが次第に明らかになっています。プライミングまたは活性化を受けていることで6、7、好中球の可塑性は徐々に注目を集めています。例えば、細菌およびマイコバクテリア挑戦好中球に示されました免疫調節性応答の存在を示唆し、インターロイキン(IL)-10を分泌し、炎症反応を制御します。 8分裂後の好中球は、Mφ様細胞、または消化ので、サイトカインおよび増殖因子、9、10で処理した場合、抗原断片を提示し、先天性および適応の統合に重要な役割を提供することにより、DC様細胞に分化するトランスに示されました反応。 図3に示すように 、成長因子で6活性化は、12、11、炎症部位およびMφ/ DCクリアランスシステムが不十分または圧倒され、特に、炎症、3、9の解像度でデブリの除去を促進することにより、アポトーシス性好中球または細胞破片の飲み込みを促進しました再助けるために潜在的な「自主規制」を示唆しています炎症反応を解きます。これは、アポトーシス以来、細胞毒性化合物の細胞外放出を阻害し、従って周囲の組織への損傷を防ぐことができ、規制自己死の一形態です。 6
長期生存は、好中球活性化の他の特徴であり、そのような顆粒球コロニー刺激因子(G-CSF)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM-CSF)、インターフェロンなどの炎症性サイトカイン(のような種々の宿主由来の因子で処理することによって実証されましたIFN)-γ、腫瘍壊死因子(TNF)-αおよび/または病原体由来の生成物、従って、好中球は、それらの生存応答を調節することを可能にします。 図6は、実際には、好中球の生存率は、その可塑性のための前提条件であり、食作用を実行する能力と関連していました。 図6において 、13は、したがって、それはまたdepen表現型および機能の変化と関連付けることが示されました好中球の寿命延長に関与する新たなタンパク質の合成を誘導することによってアップレギュレートされた遺伝子発現にDED、およびアポトーシスを減少しました。 10
短命であり、恒常的に培養中にアポトーシスを受ける、または寿命を延長している上記のサイトカイン/増殖因子活性化好中球、好中球とは異なり、我々は最近、長期の標準的な培養中で自発的に発症する好中球の新しい、小さな亜集団を同定しました外部からのサイトカインや成長因子を追加することなく、新たに単離したヒト血液好中球からの条件。文献に以前に記載されていなかった14これらの好中球由来の細胞は、巨大食細胞(Gφ)と名付けました。 Gφが培養中の寿命を延長している、彼らは完全には5-7日以内に開発されており、ユニークな形態学的特徴、表現型発現および機能によって特徴づけられます。彼らは非常にautophagoによる拡大されます死んで好中球の残党のcytosis、空胞、およびファゴリソソームを含んでいます。 Gφは、特定の好中球顆粒マーカーを発現-分化のクラスター(CD)66bと、アズール顆粒マーカー-などのCD11b、NE、CD15、NADPHオキシダーゼサブユニットgp91- PHOXとp22-としてCD63およびミエロペルオキシダーゼ(MPO)と追加の好中球マーカーをPHOX、およびオートファジーのマーカー-LC3BII。 14、15機能的に、それら積極ラテックスビーズ及びザイモサン粒子アップ取り、ザイモサンおよびホルボール12-ミリステート13-アセテート(PMA)刺激に応答してROSを生成します。興味深いことに、新鮮な好中球とは異なり、Gφも集中スカベンジャー受容体CD68およびCD36を発現し、巻き取りは、低密度リポタンパク質(oxLDLの)を酸化し、oxLDLを用いた刺激に応答して、ROSを生成します。さらに、Gφは、単球系統マーカーCD14、CD16およびCD163または樹状マーカーCD1cおよびCD141を欠いています。また、PHAgocytosisとオートファジー、おそらく機能的なNADPHオキシダーゼは、その開発のための前提条件です。これは、貪食阻害剤のcytochalsinのB、オートファジー阻害剤3-メチルアデニン(3-MA)およびバフィロマイシン(BafA1)とNADPHオキシダーゼ阻害剤、以来 – ジフェニレンヨードニウム(DPI) – その発展を妨げました。さらに、単球/好中球共培養ならびにそれらの発展を妨げて断続的低酸素への曝露、持続的低酸素症への好中球の適応は明らかであったのに対し。 14,15文化の中で彼らの提案の開発を本論文では図1【選択プロトコルに示されているステップバイステップを新たに単離した循環ヒト血液好中球、その開発、同定およびいくつかの基本的な特性からGφの製造を記載しています。このプロトコルは、さらにcharacterizするために、広いスペクトルと、これらの新たに記載され、魅力的な好中球由来Gφの役割を調査し、明らかにするために使用することができますその重要性とその潜在的な機能を電子。
図1:7 日好中球培養における巨大細胞開発の略図。炎症部位でのオートファジー機構をトリガ核破片、顆粒(緑色と赤色のドット)を含む断片、および他の細胞内成分を(1)、好中球は、アポトーシス細胞死を起こし、かつ(2)離型膜囲まれていることが示唆されています。 (3)巨大食細胞(Gφ)機能NADPH oxidase.Theyを維持しながら、アポトーシス小体と好中球の破片を内在化によるサイトカインまたは成長因子を欠い長期好中球培養において開発は、様々な好中球CD66b + / CD63 + / MPO + / CD15 + / CD11bの+によって特徴づけられます/ NEマーカー、顆粒および細胞の破片、およびスカベンジャー受容体CD36とCD68を囲む大きなファゴソーム。ギガビット1;ほとんどはまた、様々な粒子や酸化LDLを内在化することができる細胞を、単核およびROSを生成しています。 Gφを充填液胞の膜は、オートファジー、巨大な食細胞の形成の間に厳密な関連性を示唆している、(濃い青でマーク)LC3B、オートファゴソーム膜のマーカーを含みます。 Gφは、GM-CSF / IL-4を含む培地中で開発することはありません。また、このようなNADPHオキシダーゼ阻害剤としての阻害剤 – ジフェニレンヨードニウム(DPI)、オートファジー阻害剤3-メチルアデニン(3-MA)およびバフィロマイシン(BafA1)および食作用阻害剤サイトカラシンB(。CYTO B)は、それらの形成を廃止します。 (4)in vivoでの潜在的なGφ機能が(この図は、我々の調査結果14に基づいて、15およびBによって付随論説から変更されたされた抗または前炎症性特性およびアテローム性動脈硬化のプロセスへの参加を含んでいてもよいですerton 20)。 この図の拡大版をご覧になるにはこちらをクリックしてください。
巨大食細胞(Gφ)は、CD66b / CD15 / CD63 / MPO / NEなどの基本的かつ具体的な好中球マーカーを発現する好中球由来細胞の新たに定義された亜集団です。好中球由来の食細胞のこのタイプは、前文献に記載されていませんでした。短命であり、アポトーシスを受ける好中球とは異なり、Gφは、アネキシンV陰性であり、拡張寿命を表示します。しかし、好中球のように、Gφは、粒子を内在化し、それらの粒子へとPMAに応じて、NADPHオキシダーゼ依存ROSを生成します。しかし、oxLDLのを内在し、その結果、ROSを生成する能力はGφのユニークな機能です。 14
多くの要因は、培養におけるそれらの発展に影響を与えることが示されました。増殖培地中の外部のサイトカインまたは成長因子の欠如が必須である(具体的にはGM-CSF / IL-4)。しかし、IL-8に向けて好中球の移行は、そのdevのそれらの間の識別率を証明しましたGφに駆け落ちし、なかったもの。また、アポトーシスの好中球に起因するデブリの内在化は、オートファジータンパク質(LC3B)の発現および機能的NADPHオキシダーゼは、すべてのそれらの阻害はGφ形成( 図1)を防止するため、その開発のために不可欠であることが示されました。どうやら、好中球から生じるこれらの巨細胞の開発は、単球/マクロファージ系に巨細胞形成を特徴づけるものとは異なります。好中球Gφは、ここで説明する一方で、多様な慢性炎症性疾患に関連した多核巨細胞後者の形式、20、21は 、めったにしかし、(時には第二のセルの残党を飲み込むことにより、自家食作用を介して開発し、その開発を通じて、主にモノ有核まま、14核)を観察することができます。また、コントロールの数は、彼らの好中球の起源を確立:(1)expreライブセルイメージングや時間によって証明されるように、樹状及び単球系統マーカーの特定neutropilicマーカーおよび不在のssion、単球/ PMN共培養中の(2)その妨げ開発、マクロファージからの文化の移動(3)それらの異なるパターン( -lapse顕微鏡)、純粋なCD15 + / CD14からプラスチック皿および(5)その開発に14(4)それらの光順守–フローサイトメトリーによって取得されたPMN。
インビトロ同定された機能のいくつかは、私たちに、in vivoでそのポテンシャル関数の手がかりを与える可能性があります。自然免疫シグナル伝達経路と規制の相互作用を介して炎症を減少させることに貢献するオートファジータンパク質、22 – -これらはすべて例えば、Gφの能力は、好中球顆粒および破片、大きな空胞の存在、及び発現LC3Bを大量に消費しますサポート捕捉能力。など、これらの知見はまた、GφはMφ/ DCシステムが不十分または圧倒され、炎症部位で機能する可能性があることを示し、従って、炎症の解決に貢献します。この概念は、混合単球/好中球培養においてGφの開発が阻害されるという事実によってサポートされる可能性があります。 14はまた、Gφは、oxLDLのスカベンジャー受容体(CD36、CD68)を発現するのoxLDLを内部、およびそれに反応してROSを生成し、それらは炎症を解決するために、アテローム性動脈硬化症のプロセスに関与していることを示すことができることを考えます。 GφのみがIL-8に向かって移行し、好中球、及びIL-8は、急性の炎症部位への好中球動員を表す向かって内皮細胞単層を通過する好中球」遊出から発展するので、この発見はまた、抗炎症性機能をサポートすることができます。逆に、特定の炎症状態でGφのパフォーマンスがあたりに寄与し、したがって、顆粒成分およびROSを放電することを可能かもしれません一貫した炎症および組織損傷。 20しかし 、全体的に、彼らの自己貪食能力がGφはおそらく炎症反応を減少させるのではなく、それを永続に関与していることを示しています。
興味深いことに、我々は最近、ヒトアテローム性動脈硬化プラーク中のGφの存在を同定しました。 (準備中)。しかし、質問の大多数が解明されずに残っています。例えば、Gφのプロまたは抗炎症性ですか? in vitroまたはde vivoでそれらの形成と機能を決定する要因は何ですか? Gφに彼らの開発を容易にその前駆細胞は、特定のどの好中球亜集団のですか?彼らは、特定の病状とすると関連付けられていますか?総称して、その起源とポテンシャル関数についての興味深い質問を装いました。
しかし、プロトコル内の重要なステップと落とし穴は心に留めておくべきです。 Gφiの開発における重要なステップサイトカイン、成長因子や抗生物質を欠く培地中で純粋な好中球を培養します。■。もう一つの重要なステップは、Gφは、汚染単球から開発し、Gφの好中球の原点を確認することを排除することです。マーカー–したがって、不連続勾配によって血液分離の後、好中球は、さらに、顆粒球ゲーティングおよびCD15 + / CD14を用いたフローサイトメトリーによる精製の追加の工程に供しました。開発Gφをさらに精製この工程を行わなかったものと異なっていなかった分離、フローサイトメトリーによって精製した好中球から得られました。したがって、実験の大部分は、さらなる細胞喪失による精製のフローサイトメトリー工程なしで行われました。注目すべきは、いくつかのまれにいくつかの好酸球は、培養中で注目されました。その大きさは、培養期間を通じて変化しないままでした。我々はまた、多くの方法があるがことに注意してくださいヒト血液からの好中球の分離のために、ここで説明する方法は、我々が採用唯一の方法であるため、我々は、好中球の分離のため、他の利用可能な方法によってGφ開発を比較することはできません。
Gφを調査の主要な落とし穴は、様々な生化学的アッセイに適した純粋なGφ人口の十分な数を得ることができないことに起因します。それは私たちの実験が行われた条件では基本的に不可能です。まず、Gφの収率は低いです。 200Gφが献血に応じて、培養中で7日後に発症- 1.0×10 6からPMNは約100播種しました。第二に、それは皿の中の残りの好中球の破片からの文化の中で開発されたGφを分離するために、現時点では基本的に困難です。これらの制限は、生化学的または分子生物学的方法により細胞を分析することは事実上不可能ました。したがって、このプロトコルは、光を用いてGφ識別及び機能を説明するに集束されますそして、共焦点顕微鏡。文化の中でGφへの好中球からの彼らの形態変換は、ライブセルイメージングとタイムラプス顕微鏡検査を行いました。 図14は、明らかに、はるかに大きな血液容量は、生化学的または分子生物学的方法を実装し、低い収率を得皿中の好中球」破片から生存Gφ分離を克服するために必要とされ得ます。
要約すると、我々は最近、文化の中で初めて好中球由来の長命の食細胞の亜集団をGφの開発を記載しています。上記の二つの主要な制限が克服されるべきであるので、これは文化の中でGφを得るために現在利用可能な唯一の方法は、ある(Gφの低収量は、培養で得られた培養中の好中球の破片から開発Gφを分離することができないこと皿)。それでも、このプロトコルで提示それらの調製および同定は、essentiaですさらにGφの潜在的な重要性と機能を調べるために、炎症反応や好中球の生物学と可塑性に関心のある科学者のためのリットル。
The authors have nothing to disclose.
著者らは、共焦点顕微鏡研究と彼女の貴重な助けのために博士エディスSussの-トビーに感謝します。この研究は、移民の吸収と計画のための委員会の省KAMEAプログラム(LDとAP)の枠組みの下での高等教育審議会の予算によってサポートされていました。また、感謝レディ・デイビス財団ポスドク研究フェローシップ(OR)からの研究員のサポートを認めます。
Sterile scalp vein set (21GX3/4) | Bio Diagnostics Ltd. | # 20080312 | A strile needle for venipancture |
VACUETTE HOLDEX Single-Use Holder PP | Greiner Bio-One | # 450263 | For securing during venipuncture |
VACUETTE Tube K3E K3EDTA (16×100/9 ml) | Greiner Bio-One | # 455036 | Sterile tube for blood collection |
Nunclon MultiDish (24 wellx1ml) | Thermo Scientific | # 142475 | |
Polypropylene conical centrifuge tube (50 ml) | Greiner Bio-One | # E14103PJ | |
Transwell-24 well (transmigration assay) | Corning | # CA-3415 | Polycarbonate membrane, 6.5 mm diameter, 3 μm pores) |
RPMI-1640 medium | BioIndustries | # 01-100-1A | Do not add antibiotics |
EA.hy926 (ATCC CRL2922) | BioIndustries | # CRL-2922 | |
ATCC-formulated Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium | BioIndustries | # 302002 | complete growth medium |
Polysucrose – Histopaque1119 | Sigma-Aldrich | # 1119-1 | Tissue culture grade |
Polysucrose – Histopaque1077 | Sigma-Aldrich | # 1077-1 | Tissue culture grade |
Phosphate buffered saline (PBS) – ion free | BioIndustries | # 02-023-1A | Cell biology and molecular biology grade |
Heat inactivated Fetal calf serum (HI-FCS) | BioIndustries | # 04-121-1B | Cell biology grade or tissue culture grade, low LPS |
NaCl | Sigma | # S3014 | Molecular biology grade, suitable for cell culture |
Paraformaldehyde, 16% | Electron Microscopy Sciences | # 15710 | Cell bology grade or tissue culture grade (only 16% PFA) |
Triton X-100 | Sigma-Aldrich | # 9002-93-1 | Molecular biology grade |
Normal Goat Serum | BioIndustries | # 04-009-1 | Cell biology and molecular biology grade |
Trypan blue | BioIndustries | # 031021B | Tissue culture grade |
May-Grünwald | Sigma-Aldrich | # MG500 | Cell biology grade-(procedure No GS-10) |
Giemsa stain Kit | Sigma | # 48900 | Cell biololgy grade-(procedure No GS-10) |
Fibronectin | BioIndustries | # 03090105 | |
Human Interleukin-8 (CXCL8) | PeproTech | # 200-08-5 | |
Anti-CD14 (clone 5A3B11B5) | Santa Cruz Biotechnologies | # sc-58951 | Mouse IgG2b; expressed by monocytes |
Anti-CD63 (clone MX-49.129.5) | Santa Cruz Biotechnologies | # sc-5275 | Mouse IgG1; expressed by neutrophils |
Anti-CD66b (clone 80H3) | AbD Serotec | # MCA216 | Mouse IgG1; expressed by neutrophils |
Anti-CD1c (BDCA-1) (clone AD5-8E7) | MACS Miltenyi Biotec | # 130-090-695 | Mouse IgG2a; expressed by dendritic cells |
Anti-CD15 (clone MY-1) | Abcam | # ab754 | Mouse IgM; expressed by neutrophils |
Anti-Cytochrome b-245 Light Chain (p22-phox) (clone 44.1) | BioLegend | # 650001 | Mouse IgG2a; to recognize neutrophil NADPH oxidase complex |
Anti-CD68 | Protein Tech | # 16192-1-AP | Rabbit IgG; to recognize oxLDL scavenger receptor |
Anti-LC3B | Sigma | # L7543 | Rabbit IgG |
Anti-Myeloperoxidase | Abcam | # ab45977 | Rabbit IgG |
Anti-Neutrophil elastase | Calbiochem | # 481001 | Rabbit IgG |
Anti-NOX2 (gp91-phox) | Abcam | # ab131083 | Rabbit IgG |
Anti-CD36 (SR-B3) | Novus Biologicals | # NB400-144 | Rabbit IgG |
Purified Mouse IgG1, κ Isotype Control (clone MG1-45) | BioLegend | # 401401 | Antibody used as isotype control |
Purified Mouse IgG2a, κ Isotype Control (clone MOPC-173) | BioLegend | # 400263 | Antibody used as isotype control |
Normal rabbit IgG | Santa Cruz Biotechnologies | # sc-2027 | Antibody used as isotype control |
CF488A Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Biotium | # 20012 | Anti-Rabbit IgG with the green fluorescent dye CF488A |
CF647 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Biotium | # 20043 | Anti-Rabbit IgG with the red fluorescent dye CF647 |
CF488A Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Biotium | # 20010 | Anti-Mouse IgG with the green fluorescent dye CF488A |
CF647 Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Biotium | # 20040 | Anti-Mouse IgG with the red fluorescent dye CF647 |
Fluorescent Mounting Medium with DAPI | Vectashield H-1000; Vector Lab Inc. | # E19-18 | Nuclear staining |
Confocal laser scanning microscope (LSM 700) | Carl Zeiss | Ser.# 3523000380 | Plan Apo x40 immersion oil objective |
Zeiss CLSM software (ZEN 2010) | Carl Zeiss MicroImaging GmbH | version 6.0 | For colocalization analysis |
ImageJ software | Wayne Rasband, NIH, USA | version 1.49k | For determination of cell areas and fluorescence intensity |
Light microscope (Axiovert 25) | Carl Zeiss | Ser.# 201060153 | Examination of cells in culture |
Centrifuge (Megafuge 1.0 R) | Heraeus Instruments | # D-37520 | Cells separation from blood; cytospins preparation |
Inverted fluorescent microscope (Zeiss Axio Observer Z.1) | Carl Zeiss | Ser.# 3834001470 | Demonstration of giant phagocytes development |
Temperature-controlled incubation system (Cube&Box) | Life Imaging Services | Temperature control system for microscopes | |
High resolution digital CCD camera (AxioCam HRm) | Carl Zeiss | Ser.# 117090279 | For capturing high-contrast image data from an examined cell objects |