The study of metabolism is becoming increasingly relevant to immunological research. Here, we present an optimized method for measuring glycolysis and mitochondrial respiration in mouse splenocytes, and T and B lymphocytes.
Lenfositler da hızlı bir hücre proliferasyonu, migrasyon ve farklılaşma ve sitokin üretimine yol açan hücre içi sinyal yollarını aktive ederek çeşitli uyaranlara karşı yanıt. Bütün bu olaylar sıkıca hücrenin enerji durumuna bağlı ve bu nedenle enerji üreten yollarını inceleyerek bu hücrelerin genel işlevselliği hakkında ipuçları verebilir. hücre-dışı akı analiz, birçok hücre tipinde glikoliz ve mitokondriyal solunum performansını değerlendirmek için yaygın olarak kullanılan bir cihazdır. Bu sistem birkaç yayınlanan raporlarda bağışıklık hücrelerini incelemek için kullanılır olmuştur, ancak lenfositler için özellikle optimize kapsamlı bir protokol yoktur. Lenfositler ex vivo koşullarda kötü hayatta kırılgan hücrelerdir. Çoğu zaman lenfosit alt grupları nadirdir ve düşük hücre sayıları ile çalışan kaçınılmazdır. Bu yüzden, bu problemlere yöneliktir deneysel strateji gereklidir. Burada, bir protokol sağlarBu lenfoid dokulardan uygulanabilir lömfositlerinin hızlı izolasyonu sağlar ve hücre dışı akı analizatöründe metabolik durumlarının analizi için. Ayrıca, farklı hücre yoğunluğunda birkaç lenfosit alt tipleri metabolik aktiviteleri karşılaştırıldığı deneylerin sonuçlarını verir. Bu gözlemler, protokol daha düşük hücre konsantrasyonlarında tutarlıdır ve iyi standardize edilmiş sonuçlar elde etmek için kullanılabilir ve bu nedenle bağışıklık hücreleri metabolik olaylar karakterizasyonu odaklanarak daha sonraki çalışmalarda geniş uygulamalara sahip olabileceğini göstermektedir.
antijenlere karşı bağışıklık tepkisi, bağışıklık aktivasyonu ve bağışıklık bastırılması arasında sıkı bir şekilde düzenlenmiştir dengedir. Bağışıklık bastırılması, sadece bu olayları engellemekte ve bu nedenle gereksiz immün yanıtları 1-6 önlenmesi açısından önemlidir ise immün aktivasyonu, uyarıcı yanıt olarak hızlı hücre proliferasyonunu ve göçünü, hem de sitokin üretimi, antikor sekresyonu ve artan fagositozu sürer. Son çalışmalar, bir doğrudan bağ, bağışıklık hücrelerinin aktivasyon durumu ve çeşitli metabolik yolların 7 aktivitesi arasında var olduğunu göstermiştir. Bağışıklık hücreleri ve kapalı enerji üreten yollar geçiş yaparak dinlenme ve aktive devletler arasında geçiş yapabilirsiniz. Ayrıca, farklı bağışıklık hücre tipleri aktivasyonu sırasında artan enerji ihtiyaçlarını yakıt farklı metabolik stratejiler kullanabilir gözlenmiştir. Örneğin, ise T lenfositlerin aktivasyonu neredeyse tamamen glikolitik durum 8 içine hücreleri yönlendirir </su> p aktive B lenfositleri glikoliz ve oksidatif fosforilasyon 9,10 bir denge kullanın. Bu çalışmalar hücre metabolizması üzerinde bağışıklık hücre aktivasyonu etkilerini araştıran önemine işaret etmektedir.
Gerçek zamanlı, oksidatif fosforilasyon ve glikoliz göstergeleri olarak oksijen tüketim hızı (OCR) ve hücre dışı asitleşme oranı (ECAR), eşzamanlı ölçümler, enerji üreten yolların 11-13 durumlarını gidermek için bir ortak stratejidir. Bu amaca ulaşmak için, bu tür Hippocampus XF 96 gibi bir hücre dışı akı Analiz Cihazı, rutin olarak kullanılır. Böyle bir alet hızla hücre tipleri arasında veya farklı stimülasyon koşullarına bağlı OCR ve ECAR değişiklikleri karşılaştırabilirsiniz. Şimdiye kadar, bağışıklık hücreleri de dahil olmak üzere çeşitli hücre tipleri, bu cihazlar kullanılarak incelenmiştir. Bununla birlikte, özellikle bağışıklık hücreleri için tasarlanmış optimize edilmiş bir protokol kullanılamaz.
Bağışıklık hücreleri, özellikle lenfositler, ot farklıpek çok kritik yollarla onu hücre tipleri. Lenfositler ex vivo koşullar 14-16 uzun süreli hayatta olmayan hassas hücrelerdir. Bu, optimal büyüme ortamı örneğin hücre dışı bir akış analizi kullanılanlar gibi, gerekli besinleri yoksun kültürlenmiştir daha büyük bir sorundur. makrofajlar ve pek çok hücre çizgileri farklı olarak, lenfositler, plastik yüzeylere yapışmayan; nedenle stresi oluşturmadan analiz plaka bunları takmak için kritik öneme sahiptir. Son olarak, bazı lenfosit alt popülasyonlar son derece nadir olabilir ve gerekli optimum miktarda onları hasat 17-19 zor olabilir.
Burada, özellikle lenfositler için geliştirilmiş bir optimize edilmiş bir protokol sağlar. Biz ayırıcı onların istirahat devlet glikoliz ve oksidatif fosforilasyon özelliklerini göstermek 20 düğümleri fare dalak ve lenf yalıtılmış splenositlerin B lenfositleri ve naif CD4 + T lenfositleri kullanılarakT hücre yoğunlukları. Veriler, hücre sayıları ile doğru orantılı olduğu son deney hücre lisatı, protein konsantrasyonları, ölçülerek her biri için başlangıç Hücre sayılarındaki farklılıklar için normalize edildi. Bizim protokol sadece hücre dışı akı deneyleri için canlı lenfositlerin hızlı izolasyonu için yönergeleri sağlar, ama aynı zamanda veri kalitesinden ödün vermeden optimal hücre konsantrasyonları çalışma sağlar.
protokolünün ardından glikoliz ve mitokondriyal solunum performans farklılıkları değerlendirmek üzere farklı konsantrasyonlarda hücre dışı akı analizde kullanılmıştır saf ve uygun bir lenfosit alt, etkin izolasyonu için izin geliştirilmiştir. Bu protokol, lenfositler için özel olarak tasarlanmış ve, düşük bazal metabolizma aktivitesi, kırılganlık, düşük frekanslı olarak bu hücre tipleri, ilişkili özel durumlar adreslerini ve yetersizlik deney plakalara yapışmaya edilir. Bu nedenle, daha önce yayınlanmış protokolleri 11,12 oranla, bizim yöntem immünoloji alanında çalışan araştırmacılar için daha uygun ve daha iyi optimize edilmiş rehber sunuyor. Saf ve canlı hücre popülasyonları elde optimum izdiham hücreleri kaplama ve her bir protein konsantrasyonuna dışı akı tahlil ölçümleri standartlaştırılması da dahil olmak üzere bu protokolü birkaç kritik adımlar vardır.
benikisi de ışık mikroskobu ile görüntülendi edilebilir ve kaplama hücrelerin nitial sayısı protein konsantrasyonu ölçümleri kullanılarak ölçülebilir. Hücre sayısı ve protein konsantrasyonu arasında doğrusal bir ilişki protein konsantrasyonu, gerçekten de, farklı kuyular arasında hücre sayıları değişikliklerin etkilerini standardize etmek için bir yol olarak kullanılabileceğini teyit etti.
Protein konsantrasyonları ECAR ve OCR sonuçları standartlaştırma ile, gösterdiğimiz, bu daha düşük hücre izdiham rağmen birkaç 5 ila 10 x 2.5 olarak hücre / oyuk veri kaliteden ödün vermeden en tahlillerinde kullanılabilir şekilde. Ancak, hücre tipleri ve tahliller arasında değişmektedir kullanılan olabilir hücrelerin alt sınırı. Gibi az 5, 10 x 1.25 hücre, B hücre OCR ölçümleri, daha 2.5 x 10 5 hücre / için kullanılabilir Örneğin, iyi, aynı hücre tipinin glikolitik performansını değerlendirmek için yeterli değildi. Bu yüzden, uzun bir hücre sayısı, sınırlayıcı bir faktör olmadığı için üzerinde en kaplamaYaklaşık 5 x 10 5 lenfositlere karşılık% 90 birleştiği, / de tercih edilir. Ayrıntılı optimizasyon gerekli olabilir zaman hücreleri farklı boyutlarda-böyle önceden etkinleştirilmiş ve kısmen farklılaşmış lenfositler-Kullanılan olarak. Daha önce kültürlenmiş primer lenfositler ile, ayrıca, ölü yana hücre sayısının bir ölçüsü olarak protein konsantrasyonu güvenilirliğini azaltacaktır farklı tedavi koşulları arasında hücre canlılığında bir varyasyon olabilir veya ölmekte olan hücre, aynı zamanda, ölçülen protein düzeyleri katkıda . Bu gibi durumlarda, sitometri dışı akı deneyleri yapılmadan önce akışı ile canlı hücreleri sıralamak için yararlı olabilir.
taze izole ve son derece canlı lenfosit toplulukları kullanarak tahlillerde, biz de OCR ve ECAR ölçümleri için güvenilir işlevsel veriler elde. Tüm hücre tipleri mitokondriyal stres testinde benzer davrandığını iken, hücre tipleri arasında çarpıcı farklar vardıglikoliz stres testinde gözlenen. Örneğin, saf T hücrelerinin glikolitik performansı splenositler veya B hücreleri ile karşılaştırıldığında düşük ve oligomycin ilavesi ile değişmemiştir. Bu gözlem, bizim protokol geçerliliğini teyit önceden yayınlanmış çalışmalarla 7,30 ile uyumludur.
Sonuç olarak, yöntem, bir hücre dışı akış analiz cihazı kullanılarak lenfosit metabolik aktivitesi test etkili ve uygun bir yol sunar ve bu aktivasyon, hücre farklılaşması veya son bağlı bağışıklık hücreleri metabolik değişiklikleri keşfetmek immünolojik çalışmalar çeşitli yararlı olabilir böyle enfeksiyon, otoimmünite ve hematolojik kanserlerde olduğu gibi hastalık fenotipleri.
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Dr. Michael N. Sack (National Heart, Lung, and Blood Institute) for support and discussion, Ms. Ann Kim for optimizing the B cell isolation protocol, Dr. Joseph Brzostowski for his help with microscopy, and Ms. Mirna Peña for maintaining the animals used. This study was supported by the Intramural Research Programs of the National Institutes of Health, National Institute of Allergy and Infectious Diseases, and National Heart, Lung, and Blood Institute.
PBS (pH 7.2) | Gibco-ThermoFisher | 20012-050 | To make MACS buffer |
Bovine Serum Albumin BSA | Sigma-Aldrich | A3803 | To make MACS buffer |
0.5M EDTA, pH 8 | Quality Biological | 10128-446 | To make MACS buffer |
autoMACS rinsing solution | Miltenyi Biotec | 130-091-222 | Instead of PBS + EDTA to make MS buffer. Also used in autoMACS Pro Separator. |
RPMI-1640 | Gibco-ThermoFisher | 11875-093 | Contains phenol red and L-glutamine |
Fetal Bovine Serum | Gibco-ThermoFisher | 10437-028 | For heat-inactivation, thaw frozen stock bottle in a 37 °C water bath and then inactivate at 56 °C for 30 minutes. Aliquot heat-inactivated serum for storage (e.g., in 50 mL conical tubes) and freeze at -20 °C until needed. |
Penicillin-Streptomycin (Pen Strep) | Gibco-ThermoFisher | 15140-122 | Combine Pen Strep with L-Glut 1:1 (if making 500mL media, make a total of 12 mL Pen Strep/L-Glut); keep aliquots at -20 °C until ready to make media. |
L-Glutamine 200mM (L-Glut) | Gibco-ThermoFisher | 25030-081 | Component of RF10 and stress test media |
Sodium pyruvate 100mM | Gibco-ThermoFisher | 11360-070 | Component of RF10 and stress test media |
HEPES 1M | Gibco-ThermoFisher | 15630-080 | Component of RF10 |
MEM Non-Essential Amino Acids Solution (100X) | Gibco-ThermoFisher | 11140-050 | Component of RF10 |
2-Mercaptoethanol (55 mM) | Gibco-ThermoFisher | 21985-023 | Component of RF10 |
Falcon 70 μm cell strainer | Falcon-Fischer Scientific | 87712 | Used in cell isolation |
Monoject 3 mL Syringe, Luer-Lock Tip | Covidien | 8881513934 | Used in cell isolation |
Falcon 15mL Conical Centrifuge Tubes | Falcon-Fischer Scientific | 14-959-53A | Used in cell isolation |
Falcon 50mL Conical Centrifuge Tubes | Falcon-Fischer Scientific | 14-432-22 | Used in cell isolation |
ACK Lysing Buffer | Lonza | 10-548E | Used in cell isolation |
CellTrics 30 μm cell filter, sterile, single-packed | Partec CellTrics | 04-004-2326 | Used in cell isolation |
B Cell Isolation Kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-090-862 | Used in cell isolation |
Naïve CD4+ T cell isolation kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-104-453 | Used in cell isolation |
LS Column | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | Used in cell isolation |
MidiMACS separator | Miltenyi Biotec | 130-042-302 | Magnet for separation |
MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | Holder for magnets |
autoMACS Rinsing Solution | 130-091-222 | Rinsing solution for autoMACS Pro Separator | |
autoMACS Pro Separator Instrument | Miltenyi Biotec | N/A | |
2-Deoxy-D-glucose (2-DG) | Sigma-Aldrich | D8375-5G | |
Cell-Tak | Corning | 354240 | Cell adhesive. Take care to note concentration, as each lot is different (package is 1 mg). |
Oligomycin | Sigma-Aldrich | 75351 | |
2,4 Dinotrophenol (2,4-DNP) | Sigma-Aldrich | D198501 | |
Antimycin A | Sigma-Aldrich | A8674 | |
Rotenone | Sigma-Aldrich | R8875 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G8270 | |
Halt Protease Inhibitor Cocktail | ThermoFisher Scientific | 78429 | Supplied as 100X cocktail, combine with RIPA to form 1X solution for lysis. |
RIPA Buffer | Boston BioProducts | BP-115 | |
Pierce BCA Protein Assay Kit | ThermoFisher Scientific | 23225 | Follow manufacturer's instructions |
Seahorse XFe96 FluxPak | Seahorse Bioscience | 101085-004 | Includes assay plates, cartridges, loading guides for transferring compounds to the assay cartridge, and calibrant solution. |
Seahorse XF Base Medium | Seahorse Bioscience | 102353-100 | Used to prepare stress test media |
Seahorse XFe96 Extracellular Flux Analyzer | Seahorse Bioscience | ||
Stericup Sterile Vacuum Filter Units, 0.22 μm | EMD Millipore-Fisher Scientific | SCGPU10RE | Used to sterile filter media. |
Sodium bicarbonate | Sigma-Aldrich | 487031 | Dissolved to 0.1M and used to dilute Cell-Tak. |