인간 및 생쥐 조직에서 호중구 세포외 트랩의 면역형광 이미징
Summary
호중구 세포외 트랩(NET)은 다양한 질병과 관련이 있으며, 면역형광은 종종 시각화에 사용됩니다. 그러나 다양한 염색 프로토콜이 있으며 많은 경우 한 가지 유형의 조직만 검사합니다. 여기서는 생쥐 및 인체 조직에서 NET을 염색하는 데 일반적으로 적용 가능한 프로토콜을 설정합니다.
Abstract
호중구 세포외 트랩(NET)은 박테리아 감염이나 외상성 조직 손상에 대한 반응으로 호중구에 의해 방출되지만 자가면역 질환 및 멸균 염증에도 중요한 역할을 합니다. 그들은 이중 가닥 DNA 필라멘트, 히스톤 및 항균 단백질로 구성된 거미줄 모양의 구조입니다. 일단 방출되면 NET은 혈액과 조직에서 세포 외 병원체를 포획하여 죽일 수 있습니다. 또한 NET은 혈소판 부착 및 응고를 자극하여 항상성 조절에 참여합니다. 그러나 NET의 생산 조절 장애는 패혈증 또는 자가면역 질환을 포함한 다양한 질병과도 관련이 있어 치료 개입의 유망한 표적이 됩니다. 전자 현미경 외에도 면역 형광 이미징을 사용하여 NET을 시각화하는 것은 현재 조직에서 NET 상호 작용을 입증하는 유일한 알려진 방법 중 하나입니다. 따라서 NET을 시각화하기 위한 다양한 염색 방법이 활용되었습니다. 문헌에는 다양한 염색 프로토콜이 설명되어 있으며, 프로토콜 간에 높은 변동성을 보이는 네 가지 주요 구성 요소, 즉 (1) 사용된 항체 유형, (2) 자가형광 환원제의 사용, (3) 항원 회수 방법, (4) 투과성을 확인했습니다. 따라서 체외 면역형광 염색 프로토콜은 이 연구에서 다양한 종(마우스, 인간) 및 조직(피부, 장, 폐, 간, 심장, 척추 디스크)에 적용할 수 있도록 체계적으로 조정되고 개선되었습니다. 고정 및 파라핀 포매 후, 3μm 두께의 섹션을 슬라이드에 장착했습니다. 이 샘플은 수정된 염색 프로토콜에 따라 골수과산화효소(MPO), 시트룰린 히스톤 H3(H3cit) 및 호중구 엘라스타제(NE)에 대한 1차 항체로 염색되었습니다. 슬라이드를 2차 항체로 염색하고 광시야 형광 현미경을 사용하여 검사했습니다. 평가 시트에 따라 결과를 분석하고, 반정량적으로 차이를 기록했다.
여기에서는 다양한 조직에 적합한 최적화된 NET 염색 프로토콜을 제시합니다. H3cit 염색을 위해 새로운 1차 항체를 사용하고 자가형광 환원제로 비특이적 염색을 줄였습니다. 또한, NET 염색에는 일정한 고온과 신중한 시료 취급이 필요하다는 것을 입증했습니다.
Introduction
호중구 세포외 트랩(NETs)은 2004년 Brinkmann et al.에 의해 세포사멸 및 괴사와 다른 세포 사멸 경로로 처음 시각화되었습니다1. 이 경로에서 호중구는 탈응축된 염색질을 세포 외 공간으로 방출하여 이전에 과립이나 세포질에 저장되었던 항균 단백질로 덮인 큰 거미줄 모양의 구조를 형성합니다. 이러한 항균 단백질에는 호중구 엘라스타제(ne), 골수화효소(MPO) 및 시트룰린 히스톤 H3(H3cit)가 포함되며, 이는 NET의 간접 면역형광 검출에 일반적으로 사용됩니다2. 이 방법은 이러한 단백질의 정량적 존재를 식별할 뿐만 아니라; 실제로 NET과 유사한 구조를 구체적으로 감지할 수 있다는 장점이 있습니다. NET에서 언급된 단백질은 세포외 DNA와 함께 국소화되며, 이는 각 염색된 단백질과 세포외 DNA의 형광 신호의 중첩에 의해 검출될 수 있습니다. NET에서 세포외 DNA와 단백질의 공동 국소화로 인한 중첩 신호와 대조적으로, 온전한 호중구는 공동 국소화를 나타내지 않습니다. 여기서, NET 성분은 일반적으로 과립, 핵 및 세포질3에 별도로 저장된다.
첫 번째 발견 이후 NET은 수많은 질병, 특히 염증과 관련된 질병에서 중심적인 역할을 하는 것으로 나타났습니다. NET은 혈액과 조직에서 세포외 병원체를 포획하고 사멸시킴으로써 감염 중 항균 기능을 보여줍니다 4,5. 그러나 NET은 전신성 홍반성 루푸스, 류마티스 관절염 및 알레르기성 천식과 같은 자가면역 질환 및 과염증 반응과도 관련이 있습니다 6,7,8. NET은 죽상동맥경화증, 혈소판 부착에서 혈관 폐색과 염증을 촉진하며 전이성 암에 중요한 역할을 하는 것으로 추측된다 9,10,11. 그럼에도 불구하고, 그들은 전염증성 사이토카인 수치를 감소시킴으로써 항염증 특성을 가지고 있다고 생각된다12. NET은 광범위한 연구 분야에서 더 많은 관심을 받고 있지만, 강력한 NET 검출 방법은 향후 연구의 기본입니다.
면역형광 이미징을 사용하여 다양한 조직에서 NET을 시각화하는 것은 복잡하고 맞춤화가 필요하지만, 전자 현미경을 제외하고는 현재 NET과 세포 간의 상호 작용을 시각화하는 가장 유명한 방법 중 하나이며 주로 포르말린 고정 파라핀 포매 조직(FFPE)에 사용됩니다13,14. 그러나 여러 실험실에서 자체 맞춤형 프로토콜을 사용하기 때문에 NET 이미징을 비교하는 것은 어렵습니다. 이러한 프로토콜은 항체, 항원 회수 또는 투과화 방법의 사용이 다르며 종종 특정 유형의 조직에 최적화되어 있습니다 3,13,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26 ,27.
Brinkmann et al.이 FFPE 조직에서 NET의 면역형광 시각화를 사용한 최초의 방법론적 연구를 발표한 후, 우리는 더 다양한 조직과 종에 대해 이 프로토콜을 최적화하기를 원했습니다15. 또한 광범위하게 적용 가능한 면역형광 프로토콜을 확립하기 위해 FFPE 조직에서 면역형광 방법을 사용하여 NETs 3,13,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25를 검출하는 연구에서 다양한 수정된 프로토콜을 테스트했습니다. 26,27. 또한, 보다 특이적인 세포외 염색을 위해 새로운 H3cit 항체를 시도했다28. 우리는 현재의 염색 프로토콜을 다양한 종과 조직에 체계적으로 적용함으로써 체외 이미징을 개선하여 호중구와 NET 간의 상호 작용을 국소 및 전신적으로 더 잘 표현할 수 있다는 가설을 세웠습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구에서 우리는 실제 염색 과정부터 시작하여 NET을 이미징하기 위한 기존 프로토콜을 더 많은 조직 유형에 적용하고 최적화하는 것을 목표로 했습니다. 이 방법의 첫 번째 중요한 단계는 가장 적합한 항체를 선택하는 것입니다. NE의 경우, 인간 조직에 대한 쥐 숙주의 NE 항체를 시험해 보았는데, 토끼 숙주의 NE에 비해 신뢰할 수 있는 염색이 없었습니다. 또한, Thålin et al.은 H3cit(R8)를 세포외 염…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 독일 연구 협회 (BO5534)에 의해 설립되었습니다. 샘플을 제공해 주신 Antonia Kiwitt, Moritz Lenz, Johanna Hagens, Annika Heuer 박사, PD Ingo Königs 박사에게 감사드립니다. 또한 저자들은 면역형광 현미경 검사를 지원해 준 UKE Microscopy Imaging Facility(핵심 시설, UKE Medical School) 팀에 감사를 표합니다.
Materials
| Dilution | |||
| Anti-Neutrophil Elastase antibody 100µg | abcam | Ab 68672 | 1:100 |
| Anti-Histone H3 (citrulline R2 + R8 + R17) antibody 100µg | abcam | Ab 5103 | 1:50 |
| Anti-Myeloperoxidase antibody [2C7] anti-human 100 µg | abcam | Ab 25989 | 1:50 |
| Anti-Myeloperoxidase antibody [2D4] anti-mouse 50 µg | abcam | Ab 90810 | 1:50 |
| Axiovision Microscopy Software | Zeiss | 4.8.2. | |
| Blocking solution with donkey serum (READY TO USE) 50ml | GeneTex | GTX30972 | |
| Coverslips | Marienfeld | 0101202 | |
| Dako Target Retrieval Solution Citrate pH6 (x10) | Dako | S2369 | |
| DAPI 25 mg | Roth | 6335.1 | 1:25000 |
| DCS antibody dilution 500 mL | DCS diagnostics | DCS AL120R500 | |
| Donkey ant goat Cy3 | JacksonImmunoResearch | 705-165-147 | 1:200 |
| Donkey anti rabbit AF647 | JacksonImmunoResearch | 711-605-152 | 1:200 |
| Donkey anti rabbit Cy3 | JacksonImmunoResearch | 711-165-152 | 1:200 |
| Fluoromount-G Mounting Medium | Invitrogen | 00-4958-02 | |
| Glass slide rack | Roth | H552.1 | |
| Human/Mouse MPO Antibody | R&D Systems | AF 3667 | 1:20 |
| Hydrophobic Pen | KISKER | MKP-1 | |
| Isokontrolle Rabbit IgG Polyclonal 5mg | abcam | Ab 37415 | 1:2000 and 1:250 |
| MaxBlock Autofluorescence Reducing Reagent Kit (RUO) 100 ml | Maxvision | MB-L | |
| Microscopy camera | Zeiss | AxioCamHR3 | |
| Microwave | Bosch | HMT84M421 | |
| Mouse IgG1 negative control | Dako | X0931 Aglient | 1:50 and 1:5 |
| Normal Goat IgG Control | R&D Systems | AB-108-C | 1:100 |
| PBS Phosphate buffered saline (10x) | Sigma-Aldrich | P-3813 | |
| PMP staining jar | Roth | 2292.2 | |
| Recombinant Anti-Histone H3 (citrulline R8) antibody 100µg | abcam | Ab 219406 | 1:100 |
| Recombinant Rabbit IgG, monoclonal [EPR25A] – Isotype Control 200µg | abcam | Ab 172730 | 1:300 |
| ROTI Histol | Roth | 6640 | |
| SuperFrost Plus slides | R. Langenbrinck | 03-0060 | |
| TBS Tris buffered saline (x10) | Sigma-Aldrich | T1503 | |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | |
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P9416 | |
| Water bath | Memmert | 830476 | |
| Water bath rice cooker | reishunger | RCP-30 | |
| Wet chamber | Weckert Labortechnik | 600016 | |
| Zeiss Widefield microscope | Zeiss | Axiovert 200M |
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