白血球は、傍細胞または経細胞経路を用いて内皮単層を横切る。私たちは、内因性の接合部の分布がVE-カドヘリンおよびPECAM-1を白血球経内皮移行中に生理的な流れの下2移住ルートを区別するために従うように、単純なアッセイを開発した。
炎症時には、白血球が循環を離れ、下にある組織に侵入する病原体と戦うために内皮を横切る。このプロセスは、白血球の経内皮遊走として知られている。内皮単層を横切る白血球のための2つのルートが記載されている: すなわち 、細胞-細胞間結合および経細胞経路を介して傍細胞経路、 すなわち、内皮細胞体を介し。しかし、パラ – 及び経細胞経路を区別することは技術的に困難であった。私たちは、生理的な流れの条件の下で好中球経内皮移動中およびPECAM-1-カドヘリン、VE内因性の分布を調べるための簡単なin vitroアッセイを開発しました。好中球灌流の前に、内皮細胞は、短時間VE-カドヘリンおよびPECAM-1に対する蛍光標識抗体で処理した。電気細胞substraによって決定したように、これらの抗体は、両方のタンパク質の機能を妨害しなかったTEインピーダンス検出およびFRAP測定。このアッセイを用いて、流動条件下で経内皮移動中およびPECAM-1 VEカドヘリンと内皮を通過する白血球のパラ – 及び経細胞遊走のルートを区別し、内因性の分布に従うことができました。
効率的かつ厳密に制御された白血球経内皮遊走(TEM)は、免疫監視および急性炎症などの生理学的プロセスに極めて重要である。しかし、特定の病態生理学的条件の下で、制御されない過度のTEMは、慢性炎症性疾患( 例えば、関節リウマチ、アテローム性動脈硬化症、喘息)、その結果が観察される。また、腫瘍細胞の転移の間に、経内皮移動の過程は、腫瘍細胞が1-3転移する循環を残すための器械である。具体的には、過剰な白血球または腫瘍細胞TEMを妨害するために、このプロセスの調節の詳細な理解が必要とされる。
これは、TEMプロセスは、異なる工程を経て生じると考えられる。ブッチャーとスプリンガーによって20年前にレビュー精液の研究では、TEM 4,5の処理を説明する多段階モデルにつながった。このモデルは、まだいくつかの広告が、当てはまるditionalの手順は、6が含まれています。アロンらは、内皮7の表面上に固定化されたケモカインの存在の必要性を説明した。最近では、それらは内皮自体が内皮頂端面8に提示されたケモカインを生成することを示した。また、同じグループは、TEM 7時の流れの状態の重要性を提唱。最近、2つの異なるルート白血球に焦点を当てたいくつかの出版物は、TEMの最終漏出段階で取ることができます。彼らは、すなわち 、細胞-細胞間結合を通じて傍細胞移動ルートを行くか、経細胞移動ルート9として知られている内皮細胞体を介して交差することができます。カーマンらは詳細にこれらの経路を研究し、臍帯静脈内皮単層10を横断するときに白血球が優先的に経細胞経路(10%)以上の傍細胞移動ルート(90%)を選択することを結論した。しかし、他の起源からの内皮細胞を用いた場合、 例えば、脳または微小血管系、より白血球は経細胞経路(30%)の11を使用した。 Vestweberグループは、最近、内因性の交換、細胞-細胞間結合は、ノックイン動物モデルを使用して、互いから解離することができなかったときことを示したVE-カドヘリン、VE-カドヘリン、α-カテニンキメラのために、白血球のTEMは、完全に12を遮断した。驚くべきことに、著者は、TEMは、いくつかのすべてではなく、組織において、ブロックされたことに気づいた。全体的に、これらのエレガントな実験は、この決定をトリガー調節シグナルは依然として不明であるが、白血球は、経細胞経路での傍細胞経路を優先することを示した。
白血球の大部分が傍細胞移動ルートを好むにもかかわらず、それは両方の経路を区別することは困難である。それに加えて、いくつかの研究にもかかわらず、内皮細胞 – 細胞JUNCTの役割に焦点を当てイオンは、これらの接合部の力学は、特に接合部のタンパク質は、VE-カドヘリンおよびPECAM-1、白血球の交差が論争中である時に。私たちは、これら接合分子は蛍光標識された抗体を用いて、生理的流れの条件下で、白血球の血管外遊出中にリアルタイムで監視することができる比較的簡単なアッセイを開発した。これらの抗体は、妨害または標的とするタンパク質の接合部の完全性や移動性を阻害しなかった。このアッセイは、私たちは、傍細胞TEMの過程接合部タンパク質の動態を追跡することができます。さらに、このアッセイはまた、パラ及び経細胞移動ルートとの間の識別を可能にする。
このプロトコルについては、これは、細胞アポトーシスおよび破壊単層をもたらすので、フローチャンバー内の気泡の形成を防止することが重要である。これを避けるために、私たちは、チューブをフローチャンバーに接続されている手順4.2および4.5、特に関心を払うように強調したい。プロトコルにおけるもう一つの重要なステップは、前のフローチャンバー(ステップ4.1)にそれらを注入する、37℃で15〜30分間、それらをインキュベートすることにより、室温に保たれているPMNのプライミングである。これは、彼らがそのような内皮でのICAM-1またはVCAM-1などの接着分子に付着させ、白血球インテグリンのプライミングになる。
このプロトコルは、好中球の遊走を研究するために限定されるものではない。また、単球またはリンパ球のような他の白血球の型を使用することができる。そのステップ4.1に注意して、 すなわち、白血球をプライミングすると、白血球の型の間で異なる場合があります。また、内皮細胞の他のタイプを使用することができる。このためには、臨界のままで例えば、TNF-αまたはIL-1βのような適切な炎症性刺激による内皮細胞を刺激する。好中球遊出に応答しない場合、人はN-ホルミル-L-メチオニル-L-ロイシル-L-フェニルアラニン(fMLPの)ペプチド16での好中球の短時間(5分)の治療を検討してもよい。これは内皮に付着し、それらをより受けやすいこと、さらに、それらのインテグリン、特に、好中球を刺激する。
典型的には、1ダイン/ cm 2の流速が用いられる。この流速は、後毛細血管細静脈、大部分の白血球経内皮遊走17を発生する部位で測定される。説明したフローチャンバーを使用して、10ダイン/ cm 2の流速を高めることができる。しかし、さらに剪断力を高めるためにはお勧めしません。これは、フローチャンバーからの細胞のチューブと剥離の不要な漏れの原因となります。
図3に記載した結果は、これらのことを示している抗体を視覚化し、白血球血管外遊出の際に、内皮細胞間結合の動力学を研究するために使用することができる。具体的には、既存のトランスマイグレーションアッセイに加えて、このプロトコルは、リアルタイムでの生理的な流れの条件の下で経移行から傍細胞を識別することができます。抗体は細胞間結合を染色するので、人は/ PECAM-1のサイトカドヘリンVE非正対VE-カドヘリン/ PECAM-1陽性接合を横切る白血球数を獲得することができます。このように、細胞間移行が傍細胞遊走識別することができる。
これは、これらの抗体は、それらが結合するタンパク質の機能を妨害しないことを強調することが重要である:本研究で使用PECAM-1抗体は、第二の細胞外ドメインに対して向けられる。抗体は、少なくともなかったことを示唆して拡散または単分子層を形成する際の欠陥を示さなかった抗体の存在下で播種した内皮細胞は、内皮細胞間同型相互作用を妨害。それに加えて、両方の抗体は、内皮単層を通って移動する好中球の能力を損なわない。さらに、抗体の非存在下または存在下で内皮単層を横切って遊出する好中球の数は変化しない(データは示さず)。重要なことは、共焦点レーザー走査顕微鏡は私たちに、同時に異なる蛍光チャネルおよびDICを記録する可能性を与えます。
好中球は、内皮細胞間の接合部を横断し、白血球が経細胞に対する他の、 すなわち、傍細胞上の1つの経路を選択する理由を理解するのに役立ちますときこのように、このアッセイは、同時に、VE-カドヘリンおよびPECAM-1のダイナミクスを研究することができます。
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Dr. P.L. Hordijk for critically reading the manuscript. AED is supported by a Landsteiner Foundation for Blood Transfusion Research (LSBR) fellowship (grant #1028). JK is supported by the Dutch Heart Foundation (2005T3901). JDvB is a NHS Dekker fellow (grant #2005T039).
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description | |
μ-Slide VI | IBIDI | 80606 | Flow-chamber | |
0.45 μm filter | Whatman/GE Lifesciences | 10462100 | ||
1 mL syringe | BD Plastipak | 300013 | ||
20 mL syringe | BD Discardit II | 366296 | ||
21G needle | BD Microlance | 301155 | ||
Albumin | Sanquin | 15522644 | ||
Ammunium chloride (NH4Cl) | Merck | 1009245000 | ||
Calcium chloride (CaCl2) | Sigma-Aldrich | 449709 | ||
EBM-2 Basal medium + EGM-2 SingleQuot Kit Suppl. & Growth Factors | Lonza | CC-3156 + CC-4176 | media | |
EDTA (Titriplex III) | Merck | 1370041000 | ||
Falcon tubes | Corning Life Sciences | 352096 | ||
Fibronectin | Sigma-Aldrich | F1141-2MG | FN | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G7528 | ||
HEPES | Sigma-Aldrich | H3375 | ||
In-line Luer Injection port | IBIDI | 10820 | ||
Magnesium sulfate heptahydrate (MgSO4.7H2O) | Merck | 105886 | ||
PECAM-1-ALEXA-647 | BD Pharmingen | 561654 | clone WM59 stock concentration 0.1mg/mL |
|
Percoll | GE Healthcare Life Sciences | 17-0891-09 | ||
Phosphate Buffered Saline | Fresenius Kabi Nederland | M090001/01NL | PBS | |
Potassium chloride (KCl) | Sigma-Aldrich | P9541 | ||
Potassium hydrogen carbonate (KHCO3) | Merck | 1048540500 | ||
Potassium phosphate dibasic trihydrate (K2HPO4) | Sigma-Aldrich | P5504 | ||
Silicone Tygon 3350 tubing | VWR | 228-4331 | tubing | |
Sodium chloride (NaCl) | Calbiochem (Millipore) | 567441 | ||
Syringe pump | Harvard Apparatus | model number 55-5920 | ||
TNFα | Peprotech | 300-01A | tumor necrosis factor | |
trisodium citrate | Merck | 1.06447.5000 | TNC | |
Vacuettes | Greiner, Germany | 980044 | ||
VE-Cadherin-FITC | BD Pharmingen | 560411 | clone 55-7H1 | stock concentration 0.5mg/mL |
Zeiss LSM510 META | Carl Zeiss MicroImaging, Jena, Germany | |||
Zen Software 2008 | Carl Zeiss MicroImaging, Jena, Germany |