Summary

ניתוח של תאים חיסוניים העצבים ממוגלה יחיד, גנגליון העזוב השורש של עכבר אחת באמצעות Cytometry זרימה

Published: December 06, 2017
doi:

Summary

ניתוח כמותי של תוכן התא בתוך בעצב מאתר קשה עקב מחסור הרקמה. פרוטוקול זה מתאר שיטה רקמות לעיכול, הכנה מספקת מספיק תאים לניתוח cytometry זרימה של אוכלוסיות תאים חיסוניים מרוב עצבים של עכברים בודדים.

Abstract

תאים חיסוניים תושב עצב במערכת העצבים ההיקפית (מערכת העצבים ההיקפית) חיוניים לשמירה על תקינות עצביים עצבים בריאה. תאים חיסוניים של מערכת העצבים ההיקפית מושפעים פציעות ומחלות, המשפיעים על הפונקציה העצבים יכולת התחדשות. תאים חיסוניים עצביים מנותחים בדרך כלל על-ידי immunofluorescence (אם). ואילו אם הוא חיוני לקביעת המיקום של תאים חיסוניים העצב, אם היא רק חצי כמותית השיטה היא מוגבלת מספר סמנים ניתן לנתח בו-זמנית את מידת ביטוי משטח. במחקר זה, שימש cytometry זרימה לניתוח כמותי של חדירה ליקוציט ממוגלה בעצבים או העזוב השורש ganglions (DRGs) של עכברים בודדים. תא בודד והניתוח נעשה שימוש דאפי, חלבונים שונים נותחו בו זמנית עבור הביטוי תאיים או משטח. שני עצבים ממוגלה של עכבר אחד אשר טופלו על-פי פרוטוקול זה שנוצר ≥ 30,000 אירועים nucleated יחיד. חלקם של לויקוציטים של העצבים בירך, נקבע על ידי ביטוי של CD45, היה כ 5% של תוכן הכולל תא בעצב, כ- 5-10% בהרפובליקה. למרות פרוטוקול זה מתמקד בעיקר אוכלוסיית תאים חיסוניים בתוך מערכת העצבים ההיקפית, הגמישות של cytometry זרימה כדי למדוד בו זמנית מספר סמנים אומר את אוכלוסיות תאים אחרים מתנה בתוך העצב, כגון תאי שוואן, pericytes , fibroblasts, תאי אנדותל, יכול גם להיות מנותח בשיטה זו. שיטה זו מספקת ולכן אמצעי חדש ללמוד תופעות מערכתיות על מערכת העצבים ההיקפית, כגון neurotoxicology ודגמים גנטיים של נוירופתיה או במחלות כרוניות, כגון סוכרת.

Introduction

תאי המערכת החיסונית אשר להזין את מערכת העצבים ההיקפית של מחזור הדם, כפי שהוגדר על-ידי הביטוי של CD45, CD11b, לעזור לשמור על היושרה של העצב לשחק תפקיד שני התחדשות והתנוונות1. מקרופאגים (המוגדר על ידי הבעת רגשותיהם CD68 עכבר) יכול להיות מוטה כלפי פנוטיפ דלקתיות, ביטוי MHC יותר מחלקה II ו- CD86 על פני השטח (M1), או לכיוון פנוטיפ אנטי דלקתיות, לבטא יותר CD206 תאיים (M2)2 . הטיית של פנוטיפ מקרופאג הוא תהליך דינמי מוסדר באמצעות Akt איתות3, המשקף את הפעילויות השונות של מקרופאגים ההגנה נגד פתוגנים (M1) ואת התפקיד בהתחדשות רקמות (M2). חידוש העצב הפגוע דורשת קודם phagocytosis של המיאלין פסולת על ידי מקרופאגים עצב4,5, וכן אנטי דלקתיות (CD68+CD206+) M2 מקרופאגים הוכחו לקדם את האקסון תוצר ב מערכת העצבים ההיקפית6. למצב של גיוס או מקרופאגים, מערכת העצבים ההיקפית, או יכולת ראייה phagocytosis עלול לגרום התחדשות לקוי ותחזוקה של תקינות עצב. דלקתיות מקרופאגים M1, ביטוי MHC class II, פחות מסוגל phagocytosis מאשר M2 מקרופאגים, הייתה שם דלקת עצביים בפתוגנזה של מחלות ניווניות מספר7.

השינויים המתרחשים המערכת החיסונית תושב העצבים כתוצאה מכך נזק יכול להיות כמותיים, מפגין לאובדן CD45+ לויקוציטים (או גדל חדירה של CD45+ לויקוציטים הדלקת במקרה), או איכותיים, כגון שנה של פנוטיפ מקרופאג מ M2 M1 פנוטיפ. תאים חיסוניים של מערכת העצבים ההיקפית יש באופן מסורתי נותחו באמצעות IF, באמצעות סעיפים קפוא או פרפין-מוטבע גשמי8. אם נדרשת עבור קביעת לוקליזציה של התאים של ריבית. עם זאת, כימות באמצעות אם לעיתים קרובות מסתמך על ספירת מספר קטן יחסית של תאים בקטע הצר של הרקמה, ביצוע כימות לא אמין ופגיעה הטיית בחירה. עבור זיהוי של הנדונים של תאים חיסוניים, זיהוי סמנים חוץ-תאית ו/או תאיים סימולטני נדרש, תוך קביעת פנוטיפ מקרופאג דורש לפחות לפחות שני סמנים, במיוחד CD206 ו- MHC class II. כמו לרוב מיקרוסקופים זמין מוגבלות לערוצי לפחות שני צבעים, כגון fluorescein isothiocyanate (FITC) phycoerythrin (PE), אפיון הנדונים של תאים חיסוניים מאת אם יכול להיות מגבילים ולא שלמים, הדורשים הצורך לקחת מספר שקופיות, נגזר באותו האזור של הריבית, אשר הם כתמים וניתח במקביל. היבט זה זמן רב ולכן אינו הכרחי מרשה לעצמו הניתוח של ערכות מדגם גדולים. יתר על כן, כמו רוב הקריטריונים של עניין הם חוץ-תאית, הזיהוי ברקמות, אשר יש גם להיות מוטבע בתוך פרפין או cryoconserved, עשויה להיות בעייתית עקב שיבוש הקרומיות, המסיכה של epitopes, כמו גם על אובדן האנטיגנים של עניין משימוש של ממיסים, כגון אצטון, מתנול9.

לעומת זאת, flow cytometry, אשר מודד אופטי, קרינה פלואורסצנטית מאפייני תאים בודדים ההשעיה כשהם עוברים דרך קרן של אור, מספק אמצעים מעשיים וכוללת יותר לניתוח של אוכלוסיות תאים. Cytometry זרימה, במקום לייצר תמונה דיגיטלית של הרקמה, מספק של כימות פרמטרים שהוגדרו, הכוללים אינדקס רפלקטיביים, המכונה הפיזור קדמי (FSC), צפיפות רשת/פנימיות מורכבות ובגודל היחסי של התא אוטומטיות או לוואי-פיזור (האס), עוצמת קרינה פלואורסצנטית היחסי, מתן כי התא יש כבר עם תוויות של fluorophore המתאים, כגון נוגדן מצומדת. Cytometer זרימה טיפוסית מורכבת שני, לייזרים מקורר; ללייזר מייצרת אור כחול-488 ננומטר, לייזר הליום-ניאון מייצרת אור-633 ננומטר. שילוב זה מאפשר זיהוי, מדידה, בו זמנית, לפחות חמש מטרות או על פני השטח או בתוך תא תאיים. Cytometers זרימה מתקדמות יותר יכולה להיות מורכבת מרובים לייזרים, אשר מאפשרים זיהוי עד שמונה fluorochromes שונים בעת ובעונה אחת, מתן כי שיא פליטת אורכי הגל של fluorochromes שנבחרו אינם חופפים באופן משמעותי.

ניתוח על ידי cytometry זרימה, הרקמה עניין חייב קודם enzymatically ובינינו, בדרך כלל עם collagenase, כדי ליצור השעיה תא בודד. הניתוח של העצבים ממוגלה מאתר בעבר היה קשה בגלל כמות קטנה של רקמת המתקבל בכל עכבר. בנוסף, תכולת שומן גבוהה של המיאלין סביב האקסונים הסלים תא התאוששות ומייצר כמויות גדולות של פסולת. השיטה המתוארת במסמך זה עבור הכנה בעצב ועיכול הותאם פרוטוקול בידוד תאי שוואן הסיכה. et al. 7, שואפת לבודד מספיק תאים מן העצבים של עכברים בודדים לניתוח cytometry זרימה, על מנת להפחית וריאציה בין עכברים. באמצעות דאפי לצורך זיהוי תאים בודדים בשיטה digest רקמות raw עוקף את הצורך להסיר האקסון פסולת, מה שמוביל בדרך כלל איבוד תאים. כביסה מספר פעמים עם איידס מאגר עשיר דטרגנט במהדורה של תאים לכוד בתוך ההריסות שומן, ובכך מגדיל את התשואה. מערכת העיכול של שני עצבים ממוגלה באורך מלא של עכבר אחת לפי פרוטוקול זה יוצר ≥30, 000 אירועים nucleated יחיד, לפחות 3 פעמים את המספר אוחזרה הרפובליקה. חלקם של CD45+ לויקוציטים היה כ- 5% של תוכן התא סך הכל ב”דייגיסט בעצב, כ 5-10% בשיטה DRG digest. הרוב המכריע של CD45+ תאים בעצב הביע את סמני macrophage, CD68 ו- CD206.

Protocol

פראי-סוג עכברים C57BL/6 (זכרים; 10-12 שבועות) הוחזקו במחזור רגיל h 12/כהה, נמסרו גישה חופשית תקן האוכל דיאט ומים. כל הניסויים בבעלי חיים שנערך בהתאם להנחיות הרלוונטיים על ידי מקומיים בעלי חיים טיפול שימוש הוועדה ואושר על ידי טיפול בעלי חיים מקומיים ועל שימוש הוועדה ברשות אזורית ב קרלסרוהה, גרמניה (G…

Representative Results

המתלים תא עצבי ממוגלה באורך מלא והן DRG וכל השברים המוכן, לפי הפרוטוקול, עכברים C57BL/6 בריא שש, מחולק aliquots שווה שלוש עבור צביעת. מונה מכתים עם דאפי, אשר כתמי דנ א, מאפשר איתור אוכלוסיה תא בודד (איור 1 א’–B, החלונית העליונה). לשטוף החוצה את דאפי, ל?…

Discussion

העצבים ממוגלה מכילים אחוז גדול של שומנים, כגון כולסטרול, עקב התוכן של המיאלין סביב האקסונים. מאז לשנות המאפיינים של ליפידים עם טמפרטורה, ניתן לקבל תוצאות שונות בטמפרטורות שונות. כדי להבטיח שימור תא, כל השלבים פרוטוקול זה לאחר העיכול בוצעו על קרח. בעוד עקביות מומלץ למען הפארמצבטית של התוצאו…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

מחקר זה נתמך על ידי פתוח (DFG; SFB1118). המחברים רוצה להודות אקסל ארהרד עבור ביצוע רוב הקרע והעברת ומרווח הידע הזה, ד ר אקשטיין וולקר על סיוע בהיבט הטכני של cytometer הזרימה.

Materials

C57BL/6 Mouse Charles River C57BL/6NCrl
DMEM (+1g/L glucose, Glutamine, Pyruvate) Thermo 31885023 The source of this material is not important
HEPES Sigma-Aldrich H3375
Bovine serum albumin (BSA) Sigma-Aldrich A2153
Collagenase Type 4 Worthington Biochemical Corp., US LS004188
Deoxyribonuclease (DNase) I from bovine pancreas I Sigma-Aldrich DN25-1g
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) Sigma-Aldrich E6758
Foetal Calf Serum (FCS), heat inactivated Sigma-Aldrich F4135
Antibody against CD11b-PerCP/Cy5.5 Biolegend 101228 Clone M1/70
Antibody against MHC class II, biotinylated Biolegend 107603 Clone M5/114.15.2
Antibody against CD45-A647 Biolegend 107603 Clone 30-F11
Antibody against CD68-APC Biolegend 137007 Clone FA/11
Antibody against CD206-PE Biolegend 141706 Clone C068C2
Antibody against F4/80-PE/Cy7 Biolegend 123113 Clone BM8
Streptavidin-PE/Cy7 Biolegend 405206 Used to detect MHCII-biotin with CD45-A647 and CDllb-PerCP/Cy5.5
Streptavidin-PerCP Biolegend 405213 Used to detect MHCII-biotin with CD68-APC and F4/80-PE/Cy7
Triton-X 100 Sigma-Aldrich T8787
DAPI Sigma-Aldrich D9542-1MG Dilute in PBS to a 50x and store at 4 °C in the dark
Cell dissociation sieve – tissue grinder kit Sigma-Aldrich CD1
V-Shaped, 96-well plates Greiner/Sigma M8185
5ml polystryene round-bottom tube, 12x75mm BD Biosciences 352008
60x15mm petri dish Greiner/Sigma Z643084
BD LSR II Flow Cytometer BD Biosciences

References

  1. DeFrancesco-Lisowitz, A., Lindborg, J. A., Niemi, J. P., Zigmond, R. E. The neuroimmunology of degeneration and regeneration in the peripheral nervous system. 신경과학. 302, 174-203 (2014).
  2. Sica, A., Erreni, M., Allavena, P., Porta, C. Macrophage polarization in pathology. Cell. Mol. Life Sci. 72, 4111-4126 (2015).
  3. Vergadi, E., Ieronymaki, E., Lyroni, K., Vaporidi, K., Tsatsanis, C. Akt Signaling Pathway in Macrophage Activation and M1/M2 Polarization. J. Immunol. 198, 1006-1014 (2017).
  4. Perrin, F. E., Lacroix, S., Avilés-Trieueros, M., David, S. Involvement of monocyte chemoattractant protein-1, macrophage inflammatory protein-1alpha and interleukin-1beta in Wallerian degeneration. Brain. 128, 854-866 (2005).
  5. Niemi, J. P., et al. A Critical Role for Macrophages Near Axotomized Neuronal Cell Bodies in Stimulating Nerve Regeneration. J Neurosci. 33, 16236-16248 (2013).
  6. Mokarram, N., Merchant, A., Mukhatyar, V., Patel, G., Bellamkonda, R. V. Effect of modulating macrophage phenotype on peripheral nerve repair. Biomaterials. 33, 8793-8801 (2012).
  7. Martini, R., Willison, H. Neuroinflammation in the peripheral nerve: Cause, modulator, or bystander in peripheral neuropathies?. Glia. 64, 475-486 (2016).
  8. Carriel, V., Garzón, I., Alaminos, M., Cornelissen, M. Histological assessment in peripheral nerve tissue engineering. Neural Regen. Res. 9, 1657-1660 (2014).
  9. Leong, T. Y. -. M., Leong, A. S. -. Y. How does antigen retrieval work?. Adv. Anat. Pathol. 14, 129-131 (2007).
  10. Barrette, B., et al. Requirement of myeloid cells for axon regeneration. J. Neurosci. 28, 9363-9376 (2008).
  11. Liu, L., Yin, Y., Li, F., Malhotra, C., Cheng, J. Flow cytometry analysis of inflammatory cells isolated from the sciatic nerve and DRG after chronic constriction injury in mice. J. Neurosci. Methods. 284, 47-56 (2017).
  12. Pannell, M., et al. Adoptive transfer of M2 macrophages reduces neuropathic pain via opioid peptides. J. Neuroinflammation. 13, 262 (2016).
  13. Hidmark, A. S., Nawroth, P. P., Fleming, T. STZ causes depletion of immune cells in sciatic nerve and dorsal root ganglion in experimental diabetes. J. Neuroimmunol. 306, 76-82 (2017).

Play Video

Cite This Article
Hidmark, A. S., Nawroth, P. P., Fleming, T. Analysis of Immune Cells in Single Sciatic Nerves and Dorsal Root Ganglion from a Single Mouse Using Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (130), e56538, doi:10.3791/56538 (2017).

View Video