Summary

ネズミリンパ節間質細胞の単離

Published: August 19, 2014
doi:

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

リンパ節は、外国と自己抗原に対する適応免疫応答が開始され、調整されている特殊なコンパートメントである。ここに提示手順は、リンパ節単一細胞懸濁液を得て、いくつかの分子の表面発現を維持する実行可能な節間質細胞へのアクセスを得るために自動化された機械的ピペッティングと組み合わせる短い酵素消化を記載している。

リンパ節間質細胞、リンパ節の足場を形成し、三つの主要な機能を果たす:最初それらは存在する抗原、病原体およびそれらの病原体関連分子パターン(PAMPに)、ならびにサイトカインおよび危険性関連分子パターン(DAMPS)をサンプリングするために体液をフィルタリング体内で。第二に、それらが相互作用し、適応免疫応答を開始するための抗原提示細胞(APC)およびリンパ球を誘引し、指示する。第三に、それらは、リンパ球1の恒常性および分化のための構造的な環境を提供する-3。炎症リンパ節間質細胞は、成長因子、サイトカイン及びケモカインを産生中に、樹状細胞(DC)との相互作用を整理することにより、T-およびB細胞膨潤に適応する。免疫応答のオーケストレーションは、異なる間質細胞集団によって形成される複合体の構造的アーキテクチャにのみ可能である。

リンパ節間質細胞は、CD45陰性細胞で、線維芽細胞および内皮細胞においてCD31の発現またはGP38によって1-6を区別することができる。 GP38 + CD31が– (もFRCとしても知られ、TRC、:線維芽細胞細網細胞)、Tゾーンの網状細胞を定義して、GP38 + CD31 +がリンパ管内皮細胞(LEC)を定義して、GP38 CD31 +は、血液内皮細胞(BEC)を定義します。さらに、集団の特徴付けは、他のリンパ節間質細胞の存在が明らかになった。実際、小周皮細胞様細胞集団内で特徴づけられたGP38 CD31 人口7。したがって、単離手順の適応は、異なるリンパ節間質細胞の機能的特性の同定および特徴付けのために有利である。

リンパ節間質細胞消化の開発の前にリンパ節間質細胞の研究は、組織切片や顕微鏡を用いてその場観察にに限られていたプロトコル。それにもかかわらず、構造的および機能的研究は、リンパ節間質細胞の重要な特徴を示した。リンパ節間質細胞は、高内皮へのリンパ節の被膜下洞からリンパおよび関連する低分子量タンパク質を輸送する導管システムと呼ばれる複雑な3次元構造を形成するポドプラニン、コラーゲンおよび細胞外マトリックス(ECM)タンパク質と関連しているT細胞ゾーン8に静脈。 DCは、間質細胞と密接に接触している管状詐欺に突出観察することができるduit構造は、流体サンプルと抗原8を検出する。 DCとリンパ節間質細胞(TRCはとのLEC)の相互作用はケモカインCCL21とCCL19 9,10の放出および提示によって媒介される。 CCL19およびCCL21は、リンパ節のT細胞領域4,11に移行するDCおよびT細胞を促進するCCR7受容体によって認識される。類似したケモカインを使用しているにもかかわらず、DCとT細胞は、リンパ節12内に異なった移動ルートを持っている。その後、リンパ節および純粋なリンパ節間質細胞の単離の酵素消化を使用して、機能的研究は、異なるリンパ節間質細胞の役割とDCおよびT / B細胞6,13と相互作用するその能力に基づいて行った。まず、IFN-γ産生エフェクターT細胞及びリンパ節間質細胞間のクロストークは、二次リンパ器官14-16にT細胞応答および増殖を弱めることが示さ代謝産物一酸化窒素の産生を誘導する。第二に、リンパnはオード間質細胞は、IL-10の産17を介して規制DCサブセットの分化を支持すること、およびIL-7 6,18の産生を介してナイーブT細胞の恒常性を調節することが報告されている。第三に、リンパ節間質細胞におけるTLRの発現は、間質細胞は、組織傷害において放出、感染または自己分子に由来する信号の影響を受けやすいことを示唆している。実際に、TLR3ポリリガンドとリンパ節間質細胞の処理は、(I:C)は、結果として共阻害分子PD-L1のではなく、共刺激分子の主要組織適合性複合体クラスIの発現及び上方制御の控えめな上方制御を誘導する末梢組織抗原発現の19の劇的な変化。いくつかのグループが、リンパ節間質細胞は、末梢組織抗原を発現し、自己反応性T細胞19,21-27の寛容を誘導することが示されている。したがって、リンパ節間質細胞および他の遊走および再間の相互作用を理解することsidentリンパ節細胞は、炎症の間に活性化または免疫応答の抑制を可能にする新たな標的分子を見つけるために役立つ。したがって、リンパ節の公開酵素分離の実施が必要である。

以前公開されたプロトコルは、低機械的ストレス6,19,20とコラゲナーゼベースの酵素消化の異なる組み合わせを使用しています。しかし、消化酵素または消化酵素の異なる組み合わせの長いインキュベーションは、活性化状態を分析するために、新たなリンパ節間質細胞を同定するために必要な各種表面分子を劣化させるかもしれない。間質細胞分析の種類に応じて、リンクプロトコルまたはフレッチャー·プロトコルは、より適しているかもしれません。記載された手順では、わずかに短い酵素消化は、実行可能なリンパ節間質細胞の表面マーカーの劣化を最小限にするために自動化された機械的解離と組み合わされる。この手順では、再現性の高い分離を可能にし、低い変動性と95%以上の生存率を有するリンパ節間質細胞集団の区別。新たに単離したリンパ節間質細胞は、 インビトロで直接機能アッセイを実行するために、表面マーカー発現、タンパク質分析、および転写の研究、ならびに間質細胞株の樹立のために使用することができる

Protocol

このビデオ出版物およびプロトコルでは、すべての動物手順は州立機関バーゼル=シュタット、スイスで承認された動物プロトコルに従って行った。 1。リンパ節の準備と消化加熱プレートとマグネチックスターラー上で37℃にビーカー内の前の熱水。 次のような基本的なミディアムを準備したDMEM培地(ピルビン酸なし)、2%FCSを補充し、1.2mMのCaCl 2</su…

Representative Results

現在のプロトコルが原因自動化されたマルチチャンネルピ ​​ペットで機械的に解離に短い消化時間(45分以内)にリンクら 、2007 6によって公開修正された消化プロトコルです。また、手順はより標準化され、異なるリンパ節間質細胞上の表面マーカーの劣化を最小限に抑え、同時に複数のサンプルの処理を可能にする。 コラゲナーゼIVおよびコラゲナー…

Discussion

リンパ節間質細胞の研究は、最近公開された消化による2プロトコル6,13の開発に研究の焦点となった。両方のプロトコルは、単一のリンパ節間質細胞を獲得するのに十分であるが、消化酵素と消化の時間の使い方が異なります。間質細胞およびそれらの表面マーカーは、酵素消化および機械的応力に敏感であるため、最適化されたプロトコルが必要とされる。

新?…

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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