概要

Isolatie van leukocyten uit de Human Maternal-foetale Interface

Published: May 21, 2015
doi:

概要

Described herein is a protocol to isolate and further study the infiltrating leukocytes of the decidua basalis and decidua parietalis – the human maternal-fetal interface. This protocol maintains the integrity of cell surface markers and yields enough viable cells for downstream applications as proven by flow cytometry analysis.

Abstract

Zwangerschap wordt gekenmerkt door de infiltratie van leukocyten in de reproductieve weefsels en de maternale-foetale interface (decidua basalis en decidua parietalis). Deze interface is de anatomische plaats van contact tussen moeder en foetale weefsels; Daarom is het een immunologisch werkingsplaats tijdens de zwangerschap. Infiltreren leukocyten bij de moeder-foetale-interface spelen een centrale rol in de implantatie, zwangerschap onderhoud, en de timing van de levering. Daarom zal fenotypische en functionele karakteriseringen van deze leukocyten inzicht in de mechanismen die leiden tot zwangerschap stoornissen. Verscheidene protocollen zijn beschreven om te isoleren infiltrerende leukocyten uit de decidua basalis en decidua parietalis; echter, het gebrek aan consistentie in de reagentia, enzymen en tijden van incubatie is het moeilijk deze resultaten te vergelijken. Hierin beschreven is een nieuwe benadering die het gebruik van zachte mechanische en enzymatische diss combineertociation technieken om de levensvatbaarheid en integriteit van extracellulaire en intracellulaire markers in leukocyten geïsoleerd uit menselijke weefsels op de maternale-foetale-interface behouden. Afgezien van immunofenotypering, celcultuur en celsortering, de toekomstige toepassingen van dit protocol zijn talrijk en gevarieerd. Na dit protocol kan de geïsoleerde leukocyten worden gebruikt om DNA-methylering, expressie van doelwitgenen in vitro leukocyten functionaliteit (dat wil zeggen, fagocytose, cytotoxiciteit, T-celproliferatie en plasticiteit, etc.), en de productie van reactieve zuurstofsoorten te bepalen de maternale-foetale interface. Bovendien, met behulp van de beschreven protocol, dit laboratorium is in staat om nieuwe en zeldzame leukocyten te beschrijven op de maternale-foetale-interface geweest.

Introduction

Zwangerschap vertoont drie verschillende immunologische fasen: 1) implantatie en vroege placentatie geassocieerd met pro-inflammatoire respons (bijv implantatie lijkt op een open wonde "); 2) het tweede trimester en de meeste derde trimester van de zwangerschap wanneer immuunhomeostase wordt bereikt door een overwegend anti-inflammatoire staat in het maternale-foetale interface; en 3) de bevalling, een pro-inflammatoire staat 1-7. Immune cellen spelen een belangrijke rol in de regulatie van de ontstekingsreactie bij de moeder-foetale interface waar hun overvloed en lokalisatie veranderingen tijdens de zwangerschap 6-9.

Bij de mens, de moeder-foetale-interface vertegenwoordigt een gebied van direct contact tussen de moeder (decidua) en foetale (chorion of trofoblast) weefsels. Deze interface bevat: 1) de decidua parietalis die lijnen de baarmoederholte niet onder de placenta en naast elkaarhet chorion laeve; en 2) de decidua basalis, gelegen in de basale plaat van de placenta indien het wordt aangevallen door interstitiële trofoblasten 10 (figuur 1). De intimiteit van deze gebieden van contact schept voorwaarden voor de foetus antigene blootstelling aan de maternale immuunsysteem 11-13. Niet verrassend, leukocyten bevatten tot 30-40% van de deciduale cellen 8,9,14,15 in aanvulling op de typische stromale-type cellen en kliercellen 8,14,16. De rol van leukocyten bij de moeder-foetale-interface omvat meerdere processen dat de beperking van trofoblastinvasie 17, herinrichting van spiraal arteriën 18,19, het onderhoud van maternale tolerantie 12,20, en initiatie van arbeid 21-26 bevatten. Leukocyten van zowel het adaptieve en aangeboren onderdeel van het immuunsysteem, dat wil zeggen, T-cellen, macrofagen, neutrofielen, B cellen, dendritische cellen en NK-cellen, geïdentificeerd in de deciduale weefsel en deverhoudingen en activatie toestand werden aangetoond in ruimte en tijd variëren gedurende dracht 6-10,12,14,24,27-30. Verstoringen in de leukocyten populatie en / of functie worden geassocieerd met spontane abortus 31, 32 pre-eclampsie, geboortegewicht 32,33 en vroeggeboorte 7,24. Daarom zal de studie van de fenotypische kenmerken en functionaliteit van leukocyten op menselijk maternale-foetale interface van de opheldering van de immunologische pathways verstoord bij zwangerschap stoornissen vergemakkelijken.

Een van de meest krachtige hulpmiddelen gebruikt om het fenotype en de functionele eigenschappen van leukocyten te bepalen wordt flowcytometrie technologie die de kwantitatieve analyse van meerdere parameters tegelijkertijd 34-36 toelaat. Leukocyten door middel van flowcytometrie geanalyseerd, wordt isolatie van de leukocyten in een enkelvoudige celsuspensie vereist. Daarom is een werkwijze te scheiden infiltreren leukocytes van de maternale-foetale interface komen hun fenotypische en functionele eigenschappen te bestuderen.

Verscheidene werkwijzen zijn beschreven om leukocyten te isoleren uit de humane maternale-foetale-interface 10,14,25,27,37-39. Terwijl sommige van toepassing mechanische uitsplitsing 10,25,27,38, anderen gebruiken enzymatische afbraak 37,40 voor weefsel dissociatie. Omdat mechanische disaggregatie opbrengst wel lager en verminderde levensvatbaarheid 41 en enzymatische dissociatie kunnen levensvatbaarheid en celoppervlaktemarker retentie 42 invloed op de hierin beschreven methode combineert zachte mechanische dissociatie met enzymatische voorbehandeling om de opbrengst van geïsoleerde leukocyten verhogen zonder afbreuk cellevensvatbaarheid. Een soortgelijke combinatie van methoden is aangetoond effectief bij het ​​isoleren van leukocyten uit het deciduale weefsel van de maternale-foetale-interface 39 zijn. Daarom is het hierin beschreven protocol omvat mechanisch disaggregatie met een automatische weefsel dissociator dat consistentie verhoogt terwijl bespaart tijd en arbeid in vergelijking met de traditionele hakken met tegengestelde scalpels, scheermesjes, of chirurgische schaar 10,28. De gekozen voor weefsel dissociatie enzym was Accutase. In tegenstelling tot veel gebruikte collagenase 43, dispase 44 en trypsine 45, Accutase (een cel onthechting oplossing) combineert zowel algemene proteolytische en collagenolytische activiteiten die bijdragen aan een efficiënte en toch zachte dissociatie 46,47. Na dissociatie, worden de leukocyten verrijkte van de totale bevolking van de decidua cellen door dichtheidsgradiënt centrifugatie. Verschillende dichtheidsgradiënt media zijn eerder toegepast, de meest voorkomende daarvan zijn Percoll (een suspensie van colloïdale silicadeeltjes) 48 en Ficoll (een polymeer van sucrose met een hoog molecuulgewicht synthetisch) 49. De superieure efficiency van isolatie door de sucrose polymeer previo geweestusly getoond 50 en de hierin verder beschreven protocol bewijst dat deze dichtheidsgradiënt media produceert een voldoende hoge zuiverheid van mononucleaire leukocyten.

Vandaar dat de hierin beschreven protocol combineert de mechanische weefsel disaggregatie met automatisch dissociator weefsel, enzymatische digestie met een mobiele onthechting oplossing en leukocyten scheiden met een dichtheidsgradiënt media (1,077 + 0,001 g / ml) om leukocyten uit menselijk deciduale weefsel te isoleren. Is bewezen dit protocol om celoppervlakantigenen behouden samen met levensvatbaarheid van de cellen. De geïsoleerde leukocyten kan worden gebruikt voor meerdere toepassingen immunofenotypering met flowcytometrie en functionele studies in vitro omvatten.

Protocol

Dit protocol is geschikt voor leukocyt los van de decidua basalis en decidua parietalis ter voorbereiding immunofenotypering met flowcytometrie. Verder kunnen de geïsoleerde cellen worden gebruikt voor celsortering, celkweek, RNA-isolatie en cytologie. Voor het werken met de in dit protocol genoemde monsters, moet de mens ethische goedkeuring worden verkregen van de lokale Research Ethics Committee en Institutional Review Boards. De verzameling en het gebruik van menselijke monsters voor onderzoeksdoeleinden werden goe…

Representative Results

. De ontleding van menselijke weefsels op de maternale-foetale interface (decidua basalis en decidua parietalis) wordt in figuur 1 Deze werkwijze omvat het ontleden van de basale plaat, waarbij de decidua basalis (Figuur 1A – D) omvat. De decidua basalis wordt verkregen door verwijdering van de placenta villi (foetale zijde) van de basale plaat (figuur 1C). De decidua parietalis wordt verzameld door voorzichtig schrapen het chorion membraan (Fig…

Discussion

Karakterisering van het functionele en fenotypische eigenschappen van infiltrerende leukocyten op menselijk maternale-foetale interface is essentieel voor het begrip van de immune mechanismen die leiden tot zwangerschap aandoeningen. Er zijn verschillende technieken beschreven om leukocyten uit de humane maternale-foetale-interface isoleren gedurende de zwangerschap 10,14,25,28,37,42,43. Echter, elk van deze technieken verschilt, gebruikt verschillende enzymen of enzym-combinaties, vereist verschillende disso…

開示

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd ondersteund door het Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development, NIH / DHHS. Dit werk werd ook ondersteund, gedeeltelijk, door de Wayne State University Perinatale Initiative in Maternal, Perinatale en Child Health. Wij dankbaar erkennen Maureen McGerty (Wayne State University) voor haar kritische lezing van het manuscript.

Materials

Dissection
Sterile dissection tools: surgical scissors, forceps, and fine-tip tweezers  Any vendor 20012-027
1X phosphate buffered saline (PBS) Life Technologies (1X PBS)
Large and small Petri dishes Any vendor
Dissociation
Accutase Life Technologies A11105-01 (cell detachment solution)
Sterile 2 mL safe-lock conical tubes Any vendor
50 mL conical centrifuge tubes Any vendor
100 µm cell strainers FALCON/Corning 352360
5 mL round bottom polystyrene test tubes Any vendor
Transfer pipettes Any vendor
C tubes Miltenyi Biotec 130-093-237
Cell Culture
RPMI culture medium 1640  Life Technologies 22400-089 (1X) (10% FBS and 1% P/S)
Plastic chamber slides Thermo Scientific 177437
Incubator Thermo Scientific Corporation HEPA Class 100
Water bath Fisher Scientific ISOTEMP 110
Cell counter Nexelcom Cellometer Auto2000
Microscope Olympus Olympus CKX41
Cell Separation
MS columns Miltenyi Biotec 130-042-201
Cell separator Miltenyi Biotec 130-042-109
30μm pre-separation filters Miltenyi Biotec 130-041-40
Multistand Miltenyi Biotec 130-042-303
15mL safe-lock conical tubes Any Vendor
MACS buffer  (0.5% bovine serum albumin, 2mM EDTA and 1X PBS)
Reagents
FcR Blocking Miltenyi Biotec 130-059-901 (Fc Block)
Anti-human cell surface antigen antibodies  BD Biosciences (Table 1)
Bovine serum albumin  Sigma A7906
LIVE/DEAD viability dye BD Biosciences 564406
Lyse/Fix buffer  BD Biosciences 346202
FACS buffer  (1% BSA, 0.5% Sodium Azide, and 1X PBS)
Staining buffer  BD Biosciences 554656
Trypan Blue solution 0.4% Life Technologies 15250-011
Ficoll GE Healthcare 17-1440-02 20% density gradient media
Additional Instruments
Incubator with shaker Thermo Scientific MAXQ 4450
Flow cytometer BD Biosciences LSR-Fortessa
Centrifuge  Beckman Coulter SpinChron DLX
Vacuum system Any vendor
Automatic tissue dissociator  Miltenyi Biotec gentleMACS Dissociator

参考文献

  1. Kelly, R. W. Inflammatory mediators and parturition. Rev Reprod. 1 (2), 89-96 (1996).
  2. Keelan, J. A., et al. Cytokines, prostaglandins and parturition–a review. Placenta. 24, S33-S46 (2003).
  3. Romero, R., et al. Inflammation in preterm and term labour and delivery. Semin Fetal Neonatal Med. 11 (5), 317-326 (2006).
  4. Norman, J. E., Bollapragada, S., Yuan, M., Nelson, S. M. Inflammatory pathways in the mechanism of parturition. BMC Pregnancy Childbirth. 7, S7 (2007).
  5. Mor, G., Cardenas, I. The immune system in pregnancy: a unique complexity. Am J Reprod Immunol. 63 (6), 425-433 (2010).
  6. Gomez-Lopez, N., Guilbert, L. J., Olson, D. M. Invasion of the leukocytes into the fetal-maternal interface during pregnancy. J Leukoc Biol. 88 (4), 625-633 (2010).
  7. Gomez-Lopez, N., StLouis, D., Lehr, M. A., Sanchez-Rodriguez, E. N., Arenas-Hernandez, M. Immune cells in term and preterm labor. Cell Mol Immunol. , (2014).
  8. Bulmer, J. N., Morrison, L., Longfellow, M., Ritson, A., Pace, D. Granulated lymphocytes in human endometrium: histochemical and immunohistochemical studies. Hum Reprod. 6 (6), 791-798 (1991).
  9. Bulmer, J. N., Williams, P. J., Lash, G. E. Immune cells in the placental bed. Int J Dev Biol. 54 (2-3), 281-294 (2010).
  10. Sindram-Trujillo, A., Scherjon, S., Kanhai, H., Roelen, D., Claas, F. Increased T-cell activation in decidua parietalis compared to decidua basalis in uncomplicated human term pregnancy. Am J Reprod Immunol. 49 (5), 261-268 (2003).
  11. Red-Horse, K., et al. Trophoblast differentiation during embryo implantation and formation of the maternal-fetal interface. J Clin Invest. 114 (6), 744-754 (2004).
  12. Erlebacher, A. Immunology of the maternal-fetal interface. Annu Rev Immunol. 31, 387-411 (2013).
  13. Christiansen, O. B. Reproductive immunology. Mol Immunol. 55 (1), 8-15 (2013).
  14. Vince, G. S., Starkey, P. M., Jackson, M. C., Sargent, I. L., Redman, C. W. Flow cytometric characterisation of cell populations in human pregnancy decidua and isolation of decidual macrophages. J Immunol Methods. 132 (2), 181-189 (1990).
  15. Trundley, A., Moffett, A. Human uterine leukocytes and pregnancy. Tissue Antigens. 63 (1), 1-12 (2004).
  16. Richards, R. G., Brar, A. K., Frank, G. R., Hartman, S. M., Jikihara, H. Fibroblast cells from term human decidua closely resemble endometrial stromal cells: induction of prolactin and insulin-like growth factor binding protein-1 expression. Biol Reprod. 52 (3), 609-615 (1995).
  17. Rango, U. Fetal tolerance in human pregnancy–a crucial balance between acceptance and limitation of trophoblast invasion. Immunol Lett. 115 (1), 21-32 (2008).
  18. Robson, A., et al. Uterine natural killer cells initiate spiral artery remodeling in human pregnancy. FASEB J. 26 (12), 4876-4885 (2012).
  19. Lima, P. D., Zhang, J., Dunk, C., Lye, S. J., Anne Croy, ., B, Leukocyte driven-decidual angiogenesis in early pregnancy. Cell Mol Immunol. , (2014).
  20. Aluvihare, V. R., Kallikourdis, M., Betz, A. G. Regulatory T cells mediate maternal tolerance to the fetus. Nat Immunol. 5 (3), 266-271 (2004).
  21. Thomson, A. J., et al. Leukocytes infiltrate the myometrium during human parturition: further evidence that labour is an inflammatory process. Hum Reprod. 14 (1), 229-236 (1999).
  22. Young, A., et al. Immunolocalization of proinflammatory cytokines in myometrium, cervix, and fetal membranes during human parturition at term. Biol Reprod. 66 (2), 445-449 (2002).
  23. Osman, I., et al. Leukocyte density and pro-inflammatory cytokine expression in human fetal membranes, decidua, cervix and myometrium before and during labour at term. Mol Hum Reprod. 9 (1), 41-45 (2003).
  24. Hamilton, S., et al. Macrophages infiltrate the human and rat decidua during term and preterm labor: evidence that decidual inflammation precedes labor. Biol Reprod. 86 (2), 39 (2012).
  25. Gomez-Lopez, N., et al. Evidence for a role for the adaptive immune response in human term parturition. Am J Reprod Immunol. 69 (3), 212-230 (2013).
  26. Hamilton, S. A., Tower, C. L., Jones, R. L. Identification of chemokines associated with the recruitment of decidual leukocytes in human labour: potential novel targets for preterm labour. PLoS One. 8 (2), e56946 (2013).
  27. Sindram-Trujillo, A. P., et al. Differential distribution of NK cells in decidua basalis compared with decidua parietalis after uncomplicated human term pregnancy. Hum Immunol. 64 (10), 921-929 (2003).
  28. Repnik, U., et al. Comparison of macrophage phenotype between decidua basalis and decidua parietalis by flow cytometry. Placenta. 29 (5), 405-412 (2008).
  29. Sanguansermsri, D., Pongcharoen, S. Pregnancy immunology: decidual immune cells. Asian Pac J Allergy Immunol. 26 (2-3), 171-181 (2008).
  30. Houser, B. L. Decidual macrophages and their roles at the maternal-fetal interface. Yale J Biol Med. 85 (1), 105-118 (2012).
  31. Tamiolakis, D., et al. Human decidual cells activity in women with spontaneous abortions of probable CMV aetiology during the first trimester of gestation. An immunohistochemical study with CMV-associated antigen. Acta Medica (Hradec Kralove). 47 (3), 195-199 (2004).
  32. Williams, P. J., Bulmer, J. N., Searle, R. F., Innes, B. A., Robson, S. C. Altered decidual leucocyte populations in the placental bed in pre-eclampsia and foetal growth restriction: a comparison with late normal pregnancy. Reproduction. 138 (1), 177-184 (2009).
  33. Eide, I. P., et al. Serious foetal growth restriction is associated with reduced proportions of natural killer cells in decidua basalis. Virchows Arch. 448 (3), 269-276 (2006).
  34. Brown, M., Wittwer, C. Flow cytometry: principles and clinical applications in hematology. Clin Chem. 46 (8 Pt 2), 1221-1229 (2000).
  35. He, H., Courtney, A. N., Wieder, E., Sastry, K. J. Multicolor flow cytometry analyses of cellular immune response in rhesus macaques. J Vis Exp. (38), (2010).
  36. Jaso, J. M., Wang, S. A., Jorgensen, J. L., Lin, P. Multi-color flow cytometric immunophenotyping for detection of minimal residual disease in AML: past, present and future. Bone Marrow Transplant. 49 (9), 1129-1138 (2014).
  37. Ritson, A., Bulmer, J. N. Isolation and functional studies of granulated lymphocytes in first trimester human decidua. Clin Exp Immunol. 77 (2), 263-268 (1989).
  38. Nagaeva, O., Bondestam, K., Olofsson, J., Damber, M. G., Mincheva-Nilsson, L. An optimized technique for separation of human decidual leukocytes for cellular and molecular analyses. Am J Reprod Immunol. 47 (4), 203-212 (2002).
  39. Male, V., Gardner, L., Moffett, A. Chapter 7. Isolation of cells from the feto-maternal interface. Curr Protoc Immunol. (UNIT 7.40), 41-11 (2012).
  40. Soares, M. J., Hunt, J. S. Placenta and trophoblast: methods and protocols overview II. Methods Mol Med. 122, 3-7 (2006).
  41. Ritson, A., Bulmer, J. N. Extraction of leucocytes from human decidua. A comparison of dispersal techniques. J Immunol Methods. 104 (1-2), 231-236 (1987).
  42. White, H. D., et al. A method for the dispersal and characterization of leukocytes from the human female reproductive tract. Am J Reprod Immunol. 44 (2), 96-103 (2000).
  43. Maruyama, T., et al. Flow-cytometric analysis of immune cell populations in human decidua from various types of first-trimester pregnancy. Hum Immunol. 34 (3), 212-218 (1992).
  44. Zhang, J., et al. Isolation of lymphocytes and their innate immune characterizations from liver, intestine, lung and uterus. Cell Mol Immunol. 2 (4), 271-280 (2005).
  45. Carlino, C., et al. Recruitment of circulating NK cells through decidual tissues: a possible mechanism controlling NK cell accumulation in the uterus during early pregnancy. Blood. 111 (6), 3108-3115 (2008).
  46. Bajpai, R., Lesperance, J., Kim, M., Terskikh, A. V. Efficient propagation of single cells Accutase-dissociated human embryonic stem cells. Mol Reprod Dev. 75 (5), 818-827 (2008).
  47. Zhang, P., Wu, X., Hu, C., Wang, P., Li, X. Rho kinase inhibitor Y-27632 and Accutase dramatically increase mouse embryonic stem cell derivation. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 48 (1), 30-36 (2012).
  48. Snegovskikh, V. V., et al. Intra-amniotic infection upregulates decidual cell vascular endothelial growth factor (VEGF) and neuropilin-1 and -2 expression: implications for infection-related preterm birth. Reprod Sci. 16 (8), 767-780 (2009).
  49. Oliver, C., Cowdrey, N., Abadia-Molina, A. C., Olivares, E. G. Antigen phenotype of cultured decidual stromal cells of human term decidua. J Reprod Immunol. 45 (1), 19-30 (1999).
  50. Chang, Y., Hsieh, P. H., Chao, C. C. The efficiency of Percoll and Ficoll density gradient media in the isolation of marrow derived human mesenchymal stem cells with osteogenic potential. Chang Gung Med J. 32 (3), 264-275 (2009).
  51. Gartner, S. The macrophage and HIV: basic concepts and methodologies. Methods Mol Biol. , 670-672 (2014).
  52. Panchision, D. M., et al. Optimized flow cytometric analysis of central nervous system tissue reveals novel functional relationships among cells expressing CD133, CD15, and CD24. Stem Cells. 25 (6), 1560-1570 (2007).
  53. Quan, Y., et al. Impact of cell dissociation on identification of breast cancer stem cells. Cancer Biomark. 12 (3), 125-133 (2012).

Play Video

記事を引用
Xu, Y., Plazyo, O., Romero, R., Hassan, S. S., Gomez-Lopez, N. Isolation of Leukocytes from the Human Maternal-fetal Interface. J. Vis. Exp. (99), e52863, doi:10.3791/52863 (2015).

View Video