Summary

Flowcytometrische Isolatie van primaire Murine Type II alveolaire epitheelcellen voor Functionele en moleculaire studies

Published: December 26, 2012
doi:

Summary

We beschrijven de snelle isolatie van primaire murine type II alveolaire epitheelcellen (AECII) door flowcytometrische negatieve selectie. Deze AECII vertonen hoge levensvatbaarheid en zuiverheid en zijn geschikt voor diverse functionele en moleculaire studies over hun rol bij luchtwegaandoeningen zoals auto of infectieziekten.

Abstract

In de afgelopen jaren, is de bijdrage van alveolaire type II epitheelcellen (AECII) diverse aspecten van immuunregulatie in de longen vaker erkend. AECII is aangetoond dat deel cytokine productie in ontstoken luchtwegen en zelfs als antigen-presenterende cellen in zowel infectie en T-cel gemedieerde auto-immuniteit 1-8. Daarom zijn ze bijzonder interessant ook binnen klinische vraagstellingen, zoals hyperreactiviteit van de luchtwegen bij buitenlandse en zelf-antigenen alsook infecties die direct of indirect richten AECII. Echter ons begrip van de gedetailleerde immunologische functies bediend door alveolaire type II epitheelcellen van gezonde long en in ontsteking blijft fragmentarisch. Veel studies over AECII functie worden uitgevoerd met behulp van de muis of mens alveolaire epitheliale cellijnen 9-12. Werken met cellijnen biedt zeker een aantal voordelen, zoals de beschikbaarheid van een groot aantal of cellen voor uitgebreide analyses. Echter, wij geloven het gebruik van primaire muriene AECII zorgt voor een beter begrip van de rol van dit type cel in complexe processen, zoals een infectie of auto-immuun ontsteking. Primaire murine AECII direct geïsoleerd uit dieren die lijden aan dergelijke ademhalingsproblemen, wat betekent dat ze zijn onderworpen aan de aanvullende extrinsieke factoren een rol spelen in de geanalyseerde setting. Als voorbeeld kan levensvatbare AECII worden geïsoleerd uit muizen intranasaal geïnfecteerd met influenza A-virus, die voornamelijk deze cellen richt voor replicatie 13. Belangrijker door ex vivo infectie van AECII geïsoleerd uit gezonde muizen, kan studies van de cellulaire responsen bevestigd na infectie worden verlengd.

Onze protocol voor de isolatie van primaire murine AECII is gebaseerd op enzymatische afbraak van de muizenlong gevolgd door etikettering van de resulterende celsuspensie met antilichamen specifiek voor CD11c, CD11b, F4/80,CD19, CD45 en CD16/CD32. Granulaire AECII worden vervolgens geïdentificeerd als ongelabelde en zijwaartse verstrooiing hoog (SSC hoog) celpopulatie worden gescheiden door fluorescentie geactiveerde celsortering 3.

In vergelijking met andere werkwijzen voor het isoleren primaire epitheelcellen muizenlongen, ons protocol voor flowcytometrische isolatie van AECII door negatieve selectie levert ongerepte zeer levensvatbare en zuivere AECII in relatief korte tijd. Bovendien, in tegenstelling tot conventionele methoden van isolatie door panning en uitputting van lymfocyten via binding van antilichaam-gekoppelde magnetische korreltjes 14, 15, flowcytometrische cell-sortering maakt onderscheid door celgrootte en granulariteit. Aangezien instrumentatie voor flowcytometrische celsortering beschikbaar is, kan de beschreven procedure worden toegepast tegen relatief lage kosten. Naast standaard antilichamen en enzymen voor long desintegratie geen extra reagentia zoals magnetischebeads vereist. De geïsoleerde cellen zijn geschikt voor diverse functionele en moleculaire studies, waaronder in vitro kweek en T-cel stimulatie assays en transcriptoom, proteoom of secretoom analyses 3, 4.

Protocol

Details over de vereiste reagentia en materialen worden vermeld in de tabel aan het einde van het protocol hieronder. Vóór aanvang bereiden 15 ml buisjes (een per muis) met 4 ml dispase en voorverwarmen ze tot 37 ° C in een waterbad. In een verwarmingsblok kort verwarmen kleine hoeveelheden van 1% laag smeltpunt agarose (in water) tot 95 ° C tot vloeibaar en vervolgens afkoelen tot 45 ° C tot gebruik. 1. Voorbereiding van de Muis Lung Offer de muis door CO 2 stikke…

Representative Results

Bij het sorteren longcelsuspensies geïsoleerd uit gezonde muizen, zal de AECII poort doorgaans goed zijn voor ongeveer 42 ± 10% van alle gebeurtenissen. Dit percentage kan aanmerkelijk lager bij muizen met ademhalingsaandoeningen zoals een virale infectie worden gebruikt als de oorspronkelijke celsuspensie een aanzienlijk hoger percentage lymfocyten en andere cellen aangetrokken om de luchtwegen bevatten. Voor AECII geïsoleerd uit IAV geïnfecteerde longen op dag 3 na infectie we hebben waargenomen verlaging van de f…

Discussion

Onze protocol voor de isolatie van muizen AECII door flowcytometrie biedt een snelle manier toegang primaire cellen uit de muizenlong voor een hele reeks van functionele en moleculaire studies. De beschreven procedure levert zeer levensvatbare en zuivere populaties van AECII die voldoende in aantal directe latere analyses zoals RNA isolatie (zie figuur 2b) en transcriptoom studies. Voor functionele toepassingen, is het ook mogelijk om cultuur de geïsoleerde cellen, waardoor bijvoorbeeld het ge…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

We willen M. Höxter bedanken voor technische bijstand bij het sorteren primaire murine AECII van bioveiligheidsniveau 2 monsters.

Dit werk werd ondersteund door subsidies van de Duitse Research Foundation (DFG) DB (SFB587, TP B12 en BR2221/1-1) en een beurs van de Hannover Biomedical Research School (DFG GSC 108) tot AA. DB wordt ondersteund door initiatief van de president en Networking Fonds van de Helmholtz Vereniging van Duitse Research Centers (HGF) onder contract nummer W2/W3-029.

Materials

Name of reagent Company Catalogue number Comments
indwelling cannula Introcan 22G Braun REF 4252098B
Dispase, 100 ml(5000 caseinolytic units) BD Biosciences 354235 aliquot to 4 ml in 15 ml tubes, store at -20 °C
Biozym Plaque Agarose Biozym 840101 1% w/v in H2O
Deoxyribonuclease I from bovine pancreas, 2000 Kunitz units/vial Sigma-Aldrich D4263 freshly dissolve content of 1 vial in 300 μl DMEM
DMEM Gibco 22320-022 used as provided by manufacturer (Low Glucose, Pyruvate, HEPES)
cell strainers (100 μm, 75 μm) BD Falcon 352360, 352350
nylon mesh(48 μm, 30 μm) Bückmann GmbH 03-48/26-1020, 03-30/18-108
CellTrics 50 μm filter PARTEC 04-0042-2317
anti-mouse CD16/CD32 BioLegend 101302 clone 93; purified
anti-mouse F4/80 BioLegend 123116 clone BM8; APC coupled
anti-mouse CD11b BioLegend 101208 clone M1/70; PE coupled
anti-mouse CD11c BioLegend 117310 clone N418; APC coupled
anti-mouse CD45 BioLegend 103102 clone 30-F11; purified
anti-mouse CD19 eBioscience 12-0193-83 eBio 1D3; PE coupled
polyclonal goat anti-rat IgG BD Pharmingen 550767 polyclonal, PE coupled

Antibodies coupled to alternative fluorochromes can be used, depending on the flow cytometer and lasers available.

References

  1. Fehrenbach, H. Alveolar epithelial type II cell: defender of the alveolus revisited. Respir. Res. 2, 33-46 (2001).
  2. Folkerts, G., Nijkamp, F. P. Airway epithelium: more than just a barrier. Trends Pharmacol. Sci. 19, 334-341 (1998).
  3. Gereke, M., et al. Phenotypic alterations in type II alveolar epithelial cells in CD4+ T cell mediated lung inflammation. Respir. Res. 8, 47 (2007).
  4. Gereke, M., Jung, S., Buer, J., Bruder, D. Alveolar type II epithelial cells present antigen to CD4(+) T cells and induce Foxp3(+) regulatory T cells. Am. J. Respir. Crit Care Med. 179, 344-355 (2009).
  5. Gribar, S. C., Richardson, W. M., Sodhi, C. P., Hackam, D. J. No longer an innocent bystander: epithelial toll-like receptor signaling in the development of mucosal inflammation. Mol. Med. 14, 645-659 (2008).
  6. Herold, S., et al. Alveolar epithelial cells direct monocyte transepithelial migration upon influenza virus infection: impact of chemokines and adhesion molecules. J. Immunol. 177, 1817-1824 (2006).
  7. Knight, D. A., Holgate, S. T. The airway epithelium: structural and functional properties in health and disease. Respirology. 8, 432-446 (2003).
  8. Schmiedl, A., Kerber-Momot, T., Munder, A., Pabst, R., Tschernig, T. Bacterial distribution in lung parenchyma early after pulmonary infection with Pseudomonas aeruginosa. Cell Tissue Res. 342, 67-73 (2010).
  9. Loveday, E. K., Svinti, V., Diederich, S., Pasick, J., Jean, F. Temporal- and Strain-Specific Host MicroRNA Molecular Signatures Associated with Swine-Origin H1N1 and Avian-Origin H7N7 Influenza A Virus Infection. J. Virol. 86, 6109-6122 (2012).
  10. Marriott, H. M., et al. Interleukin-1beta regulates CXCL8 release and influences disease outcome in response to Streptococcus pneumoniae, defining intercellular cooperation between pulmonary epithelial cells and macrophages. Infect. Immun. 80, 1140-1149 (2012).
  11. Mata, M., Morcillo, E., Gimeno, C., Cortijo, J. N-acetyl-L-cysteine (NAC) inhibit mucin synthesis and pro-inflammatory mediators in alveolar type II epithelial cells infected with influenza virus A and B and with respiratory syncytial virus (RSV). Biochem. Pharmacol. 82, 548-555 (2011).
  12. Zarbock, R., et al. The surfactant protein C mutation A116D alters cellular processing, stress tolerance, surfactant lipid composition, and immune cell activation. BMC. Pulm. Med. 12, 15 (2012).
  13. Taubenberger, J. K., Morens, D. M. The pathology of influenza virus infections. Annu. Rev. Pathol. 3, 499-522 (2008).
  14. Dobbs, L. G. Isolation and culture of alveolar type II cells. Am. J. Physiol. 258, L134-L147 (1990).
  15. Corti, M., Brody, A. R., Harrison, J. H. Isolation and primary culture of murine alveolar type II cells. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 14, 309-315 (1996).
  16. Beers, M. F., Kim, C. Y., Dodia, C., Fisher, A. B. Localization, synthesis, and processing of surfactant protein SP-C in rat lung analyzed by epitope-specific antipeptide antibodies. J. Biol. Chem. 269, 20318-20328 (1994).
  17. Phelps, D. S., Floros, J. Localization of pulmonary surfactant proteins using immunohistochemistry and tissue in situ hybridization. Exp. Lung Res. 17, 985-995 (1991).
  18. Wang, J., et al. Differentiated human alveolar type II cells secrete antiviral IL-29 (IFN-lambda 1) in response to influenza A infection. J. Immunol. 182, 1296-1304 (2009).
  19. Wang, J., et al. Innate immune response to influenza A virus in differentiated human alveolar type II cells. Am. J. Respir. Cell Mol. Biol. 45, 582-591 (2011).

Play Video

Cite This Article
Gereke, M., Autengruber, A., Gröbe, L., Jeron, A., Bruder, D., Stegemann-Koniszewski, S. Flow Cytometric Isolation of Primary Murine Type II Alveolar Epithelial Cells for Functional and Molecular Studies. J. Vis. Exp. (70), e4322, doi:10.3791/4322 (2012).

View Video