Summary

Isolement de cellules murines ganglions lymphatiques stromales

Published: August 19, 2014
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Summary

Isolation of lymph node stromal cells is a multistep procedure including enzymatic digestion and mechanical disaggregation to obtain fibroblastic reticular cells, lymphatic and blood endothelial cells. In the described procedure, a short digestion is combined with automated mechanical disaggregation to minimize surface marker degradation of viable lymph node stromal cells.

Abstract

Secondary lymphoid organs including lymph nodes are composed of stromal cells that provide a structural environment for homeostasis, activation and differentiation of lymphocytes. Various stromal cell subsets have been identified by the expression of the adhesion molecule CD31 and glycoprotein podoplanin (gp38), T zone reticular cells or fibroblastic reticular cells, lymphatic endothelial cells, blood endothelial cells and FRC-like pericytes within the double negative cell population. For all populations different functions are described including, separation and lining of different compartments, attraction of and interaction with different cell types, filtration of the draining fluidics and contraction of the lymphatic vessels. In the last years, different groups have described an additional role of stromal cells in orchestrating and regulating cytotoxic T cell responses potentially dangerous for the host.

Lymph nodes are complex structures with many different cell types and therefore require a appropriate procedure for isolation of the desired cell populations. Currently, protocols for the isolation of lymph node stromal cells rely on enzymatic digestion with varying incubation times; however, stromal cells and their surface molecules are sensitive to these enzymes, which results in loss of surface marker expression and cell death. Here a short enzymatic digestion protocol combined with automated mechanical disruption to obtain viable single cells suspension of lymph node stromal cells maintaining their surface molecule expression is proposed.

Introduction

Les ganglions lymphatiques sont des compartiments spécialisés où les réponses immunitaires adaptatives contre des antigènes étrangers autonomes et sont initiés et coordonnés. La procédure présentée ici décrit une digestion enzymatique courte combinée avec pipetage mécanique automatisé pour obtenir des ganglions lymphatiques suspension cellulaire unique et accéder aux cellules stromales ganglionnaires viables qui maintiennent l'expression de surface de plusieurs molécules.

former cellules stromales ganglionnaire l'échafaud du ganglion lymphatique et remplit trois grandes fonctions: ils filtrent première fluides corporels pour déguster des antigènes, des agents pathogènes et leur pathogène motif moléculaire associé (PAMP), ainsi que des cytokines et danger motif moléculaire associé (atténue) présente dans le corps. Deuxièmement, ils attirent et instruisent les cellules présentatrices d'antigènes (APC) et des lymphocytes d'interagir et d'initier des réponses immunitaires adaptatives; et la troisième, ils fournissent un environnement structurel pour l'homéostasie et la différenciation des lymphocytes 1-3. Pendant les cellules ganglionnaires du stroma de l'inflammation produisent des facteurs de croissance, des cytokines et des chimiokines, à adapter l'organisation de gonflement ainsi l'interaction entre les cellules dendritiques (DCs), T et les cellules B. L'orchestration de réponses immunitaires est seulement possible en raison de l'architecture structurale complexe formé par les différentes populations de cellules stromales.

Les cellules stromales de ganglions lymphatiques sont des cellules CD45 négatives et peuvent être distinguées par l'expression de CD31 ou de gp38 dans les cellules endothéliales et fibroblastiques 1 -6. Gp38 + CD31 définit les cellules de la zone T réticulaire (TRC, également connu sous le FRC: les cellules réticulaires fibroblastiques), gp38 + CD31 + définit cellules lymphatiques endothéliales (LEC), gp38 CD31 + définit les cellules endothéliales de sang (BEC). En outre, la caractérisation des sous-populations a révélé l'existence d'autres cellules stromales de ganglions lymphatiques. En effet, une petite population de cellules pericyte comme a été caractérisée dans legp38 CD31 population 7. Par conséquent, l'adaptation de la procédure d'isolement est avantageux pour l'identification et la caractérisation des propriétés fonctionnelles différentes cellules stromales de ganglions lymphatiques.

Avant le développement des ganglions lymphatiques cellules stromales digestion protocoles de l'étude des cellules stromales de ganglion lymphatique a été limitée à des observations in situ en utilisant la section de tissu et la microscopie. Néanmoins, des études structurales et fonctionnelles ont montré des caractéristiques importantes des cellules stromales de ganglions lymphatiques. Les cellules stromales de ganglions lymphatiques sont associés à podoplanin, du collagène et de la matrice extracellulaire des protéines (ECM) pour former un complexe d'une structure en 3 dimensions appelé système de conduites qui transporte les protéines lymphatiques et de masse moléculaire associé-bas à partir du sinus sous-capsulaire du ganglion de la haute endothéliale veinules dans la zone des cellules T 8. DCs sont en contact étroit avec les cellules du stroma et peut être observé dans la saillie tubulaire constructure duit à l'échantillon liquide et de détecter les antigènes 8. L'interaction des cellules stromales de ganglions lymphatiques (TRC et ESL) avec les PED est médiée par la presse et la présentation des chimiokines CCL21 et CCL19 9,10. CCL19 et CCL21 sont reconnus par le récepteur CCR7 faciliter les DC et les cellules T à migrer vers la zone des cellules T des ganglions lymphatiques 4,11. Malgré l'utilisation de chimiokines similaires, les cellules T ont PED et les routes de migration différentes dans les ganglions lymphatiques 12. Par la suite, en utilisant une digestion enzymatique de ganglion lymphatique et de l'isolement des cellules stromales de ganglions lymphatiques pures, des études fonctionnelles ont été effectuées sur le rôle des différentes cellules des ganglions lymphatiques de stroma et de leur capacité à interagir avec des DC et des lymphocytes T / B 6,13. Tout d'abord, la diaphonie entre les cellules T productrices d'IFN-effectrices de γ et de cellules stromales de ganglions lymphatiques induit la production d'oxyde nitrique du métabolite montré à atténuer les réponses des lymphocytes T et la prolifération dans des organes lymphoïdes secondaires 14 à 16. Deuxièmement, la lymphe node cellules stromales ont été rapportés pour soutenir la différenciation de sous-ensembles de régulation à courant continu par l'intermédiaire de la production d'IL-10 17, et à moduler naïf homéostasie des cellules T par l'intermédiaire de la production d'IL-7 6,18. En troisième lieu, l'expression des TLR dans les cellules stromales de ganglions lymphatiques suggère que les cellules stromales sont sensibles à un signal dérivé de l'infection ou des auto-molécules libéré au cours de la lésion tissulaire. En effet, le traitement de cellules stromales de ganglions lymphatiques avec le ligand de TLR3 poly (I: C) induit une régulation à la hausse modeste de grande expression d'histocompatibilité de classe complexe I et la régulation positive de co-inhibiteur molécule PD-L1, mais pas de molécules de costimulation, ce qui des changements dramatiques dans les tissus périphériques antigènes expression 19. Plusieurs groupes ont montré des cellules stromales de ganglions lymphatiques expriment des antigènes de tissus périphériques et induire une tolérance des cellules T autoréactives 19,21-27. Par conséquent, la compréhension des interactions entre les cellules stromales de ganglions lymphatiques et l'autre re migratoire etcellules ganglionnaires sident aideront à trouver de nouvelles molécules cibles pour permettre l'activation ou la suppression de la réponse immunitaire lors de l'inflammation. Par conséquent, la mise en œuvre de la séparation enzymatique de la publication du ganglion lymphatique est nécessaire.

Protocoles publiés précédemment utilisent différentes combinaisons de base de la collagénase-digestion enzymatique avec une faible contrainte mécanique 6,19,20. Cependant, de longues incubations avec des enzymes de digestion ou de la combinaison différente de digestion enzymatique peuvent dégrader diverses molécules de surface nécessaires pour analyser l'état d'activation et d'identifier de nouvelles cellules stromales ganglionnaires. Selon le type de l'analyse de cellules du stroma, le Protocole de liaison Protocole Fletcher ou peut-être plus approprié. Dans la procédure décrite, une digestion enzymatique légèrement plus courte est associée à la ventilation mécanique automatisé pour minimiser la dégradation de surface marqueur des cellules stromales nœud lymphatiques viable. Cette procédure permet d'isoler hautement reproductible etdistinction des populations de cellules stromales de ganglions lymphatiques avec une faible variabilité et plus de 95% de viabilité. Les cellules stromales de ganglions lymphatiques fraîchement isolées peuvent être directement utilisés pour l'expression de marqueurs de surface, l'analyse des protéines, et des études de la transcription, ainsi que la création de lignées de cellules stromales pour effectuer des tests fonctionnels in vitro.

Protocol

Dans cette publication vidéo et de protocole, toutes les procédures d'animaux ont été réalisées conformément au protocole approuvé pour les animaux par cantonal Autorité de Bâle-Ville, Suisse. 1. ganglions lymphatiques Préparation et digestion L'eau de pré-chauffage dans un bêcher à 37 ° C sur un agitateur magnétique à plaque chauffante. Préparer de base moyen de la manière suivante: milieu DMEM (sans pyruvate) supplémenté avec 2% de FCS, 1,2…

Representative Results

Le présent protocole est un protocole de modification de digestion publié par Link et al. 2007 6 avec un temps de digestion plus courte (45 minutes au maximum), en raison de la désagrégation mécanique avec une pipette à canaux multiples automatisé. En outre, la procédure est plus uniforme, minimise la dégradation de marqueurs de surface sur les différentes cellules du stroma de ganglion lymphatique et permet la manipulation de plus d'un échantillon à la fois. <p class="jove_conten…

Discussion

L'étude des cellules stromales de ganglions lymphatiques est récemment devenu un axe de recherche en raison du développement de deux protocoles de digestion publiés 6,13. Les deux protocoles sont suffisants pour obtenir des cellules stromales noeud unique lymphatiques, mais diffèrent dans l'utilisation d'enzymes de digestion et le temps de digestion. Etant donné que les cellules stromales et les marqueurs de surface sont sensibles à la digestion enzymatique et une contrainte mécanique, un …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors thank Sanjiv Luther and colleagues for helpful discussions in establishing the current lymph node digestion protocol. This work was supported by SNF grants PPOOA-_119204 and PPOOP3_144918 to S.W.R.

Materials

DMEM LifeTechnologies-Gibco 41965-039
FCS Final concentration 2%
CaCl2 Sigma 499609 Final concentration 1.2 mM
Collagenase IV Worthington Biochemical Corporation >160 units per mg dry weight, use at final concentration of 1 mg/ml
Collagenase D Roche 11088882001 use at 3.5 mg/ml
DNAse I Roche  11284932001 use at 40 µg/ml
stiring magnets FAUST 5 mm long-2 mm ø
Polystyren Round-Bottom Tubes 5ml Falcon-BD Bioscience
Magnetic stirrer with heating funktion IKA-RCT-standard 9720250
Petridishes 100 mm, sterile TPP 6223201
25G needles Terumo
anti mouse CD45 Ab Biolegend Clone 30-F11
anti mouse CD11c Ab Biolegend Clone N418
anti mouse Podoplanin Ab Biolegend Clone 8.1.1
anti mouse CD31 Ab Biolegend Clone MEC13.3

Eppendorf Xplorer plus, Multichannel
Eppendorf 4861 000.821/830 1.250 µl max. volume
anti mouse CD140a Biolegend Clone APA5
anti mouse CD80 Biolegend Clone 16-10A1
anti mouse CD40 Biolegend Clone 1C10
anti mouse I-Ab Biolegend Clone AF6-120.1
anti mouse CD274 (PD-L1) Biolegend Clone 10F.9G2
LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell stain kit Invitrogen L10119

References

  1. Mueller, S. N., Ahmed, R. Lymphoid stroma in the initiation and control of immune responses. Immunological reviews. 224, 284-294 (2008).
  2. Roozendaal, R., Mebius, R. E. Stromal Cell – Immune Cell Interactions. Annual Review of Immunology. 29 (1), 23-43 (2011).
  3. Turley, S. J., Fletcher, A. L., Elpek, K. G. The stromal and haematopoietic antigen-presenting cells that reside in secondary lymphoid organs. Nature Reviews Immunology. 10 (12), (2010).
  4. Bajénoff, M., et al. Stromal cell networks regulate lymphocyte entry, migration, and territoriality in lymph nodes. Immunity. 25 (6), 989-1001 (2006).
  5. Katakai, T., Hara, T., Sugai, M., Gonda, H., Shimizu, A. Lymph node fibroblastic reticular cells construct the stromal reticulum via contact with lymphocytes. The Journal of experimental medicine. 200 (6), 783-795 (2004).
  6. Link, A., et al. Fibroblastic reticular cells in lymph nodes regulate the homeostasis of naive T cells. Nature Immunology. 8 (11), 1255-1265 (2007).
  7. Malhotra, D., et al. Transcriptional profiling of stroma from inflamed and resting lymph nodes defines immunological hallmarks. Nature Immunology. 13 (5), 499-510 (2012).
  8. Gretz, J. E., Norbury, C. C., Anderson, A. O., Proudfoot, A. E., Shaw, S. Lymph-borne chemokines and other low molecular weight molecules reach high endothelial venules via specialized conduits while a functional barrier limits access to the lymphocyte microenvironments in lymph node cortex. The Journal of experimental medicine. 192 (10), 1425-1440 (2000).
  9. Sixt, M., et al. The conduit system transports soluble antigens from the afferent lymph to resident dendritic cells in the T cell area of the lymph node. Immunity. 22 (1), 19-29 (2005).
  10. MartIn-Fontecha, A., et al. Regulation of dendritic cell migration to the draining lymph node: impact on T lymphocyte traffic and priming. The Journal of experimental medicine. 198 (4), 615-621 (2003).
  11. Luther, S. A., Tang, H. L., Hyman, P. L., Farr, A. G., Cyster, J. G. Coexpression of the chemokines ELC and SLC by T zone stromal cells and deletion of the ELC gene in the plt/plt mouse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 97 (23), 12694-12699 (2000).
  12. Braun, A., et al. Afferent lymph-derived T cells and DCs use different chemokine receptor CCR7-dependent routes for entry into the lymph node and intranodal migration. Nature Immunology. 12 (9), 879-887 (2011).
  13. Fletcher, A. L., et al. Reproducible isolation of lymph node stromal cells reveals site-dependent differences in fibroblastic reticular cells. Frontiers in immunology. 2, 35 (2011).
  14. Lukacs-Kornek, V., et al. Regulated release of nitric oxide by nonhematopoietic stroma controls expansion of the activated T cell pool in lymph nodes. Nature Immunology. 12 (11), 1096-1104 (2011).
  15. Siegert, S., et al. Fibroblastic reticular cells from lymph nodes attenuate T cell expansion by producing nitric oxide. PLoS ONE. 6 (11), e27618 (2011).
  16. Khan, O., Headley, M., Gerard, A., Wei, W., Liu, L., Krummel, M. F. Regulation of T cell priming by lymphoid stroma. PLoS ONE. 6 (11), e26138 (2011).
  17. Svensson, M., Maroof, A., Ato, M., Kaye, P. M. Stromal cells direct local differentiation of regulatory dendritic cells. Immunity. 21 (6), 805-816 (2004).
  18. Onder, L., et al. Endothelial cell-specific lymphotoxin-β receptor signaling is critical for lymph node and high endothelial venule formation. The Journal of experimental medicine. 210 (3), 465-473 (2013).
  19. Fletcher, A. L., et al. Lymph node fibroblastic reticular cells directly present peripheral tissue antigen under steady-state and inflammatory conditions. The Journal of experimental medicine. 207 (4), 689-697 (2010).
  20. Fletcher, A. L., Malhotra, D., Turley, S. J. Lymph node stroma broaden the peripheral tolerance paradigm. Trends in Immunology. 32 (1), 12-18 (2011).
  21. Cohen, J. N., et al. Lymph node-resident lymphatic endothelial cells mediate peripheral tolerance via Aire-independent direct antigen presentation. Journal of Experimental Medicine. 207 (4), 681-688 (2010).
  22. Lee, J. -. W., et al. Peripheral antigen display by lymph node stroma promotes T cell tolerance to intestinal self. Nat Immunol. 8, 181-190 (2006).
  23. Nichols, L. A., et al. Deletional self-tolerance to a melanocyte/melanoma antigen derived from tyrosinase is mediated by a radio-resistant cell in peripheral and mesenteric lymph nodes. J Immunol. 179, 993-1003 (2007).
  24. Gardner, J. M., et al. Deletional tolerance mediated by extrathymic Aire-expressing cells. Science. 321, 843-847 (2008).
  25. Gardner, J. M., et al. Extrathymic Aire-expressing cells are a distinct bone marrow-derived population that induce functional inactivation of CD4+ T cells. Immunity. 39, 560-572 (2013).
  26. Magnusson, F. C., et al. Direct presentation of antigen by lymph node stromal cells protects against CD8 T-cell-mediated intestinal autoimmunity. Gastroenterology. 134, 1028-1037 (2008).
  27. Tewalt, E. F., et al. Lymphatic endothelial cells induce tolerance via PD-L1 and lack of costimulation leading to high-level PD-1 expression on CD8 T cells. Blood. 120 (24), 4772-4782 (2012).

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Cite This Article
Broggi, M. A. S., Schmaler, M., Lagarde, N., Rossi, S. W. Isolation of Murine Lymph Node Stromal Cells. J. Vis. Exp. (90), e51803, doi:10.3791/51803 (2014).

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