Akış adlı lökositlerin üzerine Stromal hücreler Etkilerinin İncelenmesi
Summary
akışından lökositleri için iltihaplı endotel kabiliyeti mezenkimal stromal hücreler tarafından düzenlenir. Biz akışından nötrofil işe değerlendirmek ve mezenkimal stromal hücreler bu süreci düzenleyen oynadığı rolü incelemek için kullanılabilir birincil insan hücreleri içeren iki in vitro model tarif.
Abstract
Stromal hücreler, komşu endotel hücreleri ile çapraz konuşma ile inflamasyon sırasında, dolaşımdaki lökositlerin işe düzenler. Burada iltihaplı endotel hücreleri tarafından akışından nötrofillerin dolaşımdaki işe okuyan iki in vitro "vasküler" modelleri açıklar. Bu modellerin önemli bir avantajı, in vivo olarak meydana gelen gibi, sırayla lökosit yapışma kademeli olarak her adımda analiz yeteneğidir. Biz de hem modeller lökosit düzenleyen, bu durumda mezenkimal kök hücrelerin (MSC) stromal hücrelerin rolü, çalışma adapte edilebilir açıklanmıştır.
Primer endotelyal hücreleri, Ibidi lamlara veya 24 saat süre ile bir Transwell filtrenin ters tarafta doğrudan temas eden insan MSC ile tek başına veya birlikte kültürlenmiştir. Kültürler, 4 saat süre ile, tümör nekroz faktörü alfa (TNFa) ile uyarılır ve bir akım bazlı yapışma deneyinde dahil edilmiştir. Nötrofil bolus serpildi4 dakika için endotel üzerinde. nötrofil ve endotel ile etkileşimlerini akan yakalama faz-kontrast mikroskobu ile görüntülendi.
Her iki modelde de, sitokin uyarım, doza bağımlı bir şekilde akan nötrofil endotel işe artmıştır. Işe nötrofillerin davranış analizi haddeleme doza bağımlı azalma, endotelyum içinden geçişe doza bağımlı bir artış göstermiştir. Ko-kültür olarak, MSC TNFa-uyarılmış endotele nötrofil yapışma bastırdı.
Bizim akış tabanlı-yapışma modelleri dolaşımdan lökosit işe başlangıç aşamalarını taklit. Lökosit ek olarak, bu tür terapötik olarak uygulandığı, MSC veya dolaşımdaki tümör hücreleri gibi diğer hücre türleri, işe incelemek için kullanılabilir. Çok katmanlı ko-kültür modelleri MSC pro-enflamatuar sitokinlerin tepkilerini değiştirmek için endotel ile iletişim göstermiştir, alterinötrofil işe ng. Bu tür modeller kullanılarak daha fazla araştırma tamamen farklı doku ve koşullar (inflamatuar bozukluklar veya kanser) için nasıl stromal hücreler anlamak enflamasyon sırasında lökositlerin etkilemek için gereklidir.
Introduction
Enflamasyon çözünürlüğü 1,2 izin vermek için, iltihaplı doku sıkı lökosit girişi düzenleme ve çıkış gerektiren mikrobik enfeksiyon veya doku yaralanmasına karşı koruyucu bir cevaptır. Endotel hücreleri (EC), bu hat, kan damarları, dolaşımdaki lökositlerin doku yerleşik stromal hücreler arasındaki çapraz konuşma Bu işlemi 3 koordine için gereklidir. Ancak, lökositlerin kontrolsüz alımı ve etkisiz boşluk kronik inflamatuar hastalıkların 4 gelişimini destekleyen. Sağlıkta ve hastalıkta lökosit işe Mevcut anlayış eksik ve daha sağlam modeller bu süreci analiz etmek gereklidir.
sonrası kılcal venüllerin vasküler EC kanın lökosit işe destek mekanizmaları iyi 1,2,5 tarif edilmiştir. Dolaşım halindeki lökositler, özel bir reseptör (örneğin, VCAM-1, E-selektin, P-selektin) tarafından çekildiğiiltihaplı endotel üzerinde yukarı-regüle edilir. Bu geçici etkileşimler lökosit yüzey bağlı kemokin ve lökositler 6- 11 tarafından ifade integrinler aktive lipit kaynaklı mediatörler (kökenli endotel veya stromal ya) ile etkileşim sağlar. Bu da endotel genelinde ve doku 12- 15 içine yapışma ve sürücüler göç dengeler. Doku içinde, lökositler kendi motilite, fonksiyon ve yaşam 16,17 etkileyen stroma türevli ajanlara maruz işe. Büyüyen kanıtlar güçlü sinyaller gelecek için işe alım süreci şartları lökositlerin her aşamasında alınan düşündürmektedir. Ancak, lökosit işe anlayışımız eksik kalır ve çok az doku içindeki bileşenler şekillendirme lökosit hareketi hakkında bilinmektedir.
Birmingham biz lökositlerin işe incelemek için in vitro "vasküler" modelleri birkaç geliştirdik9,18,19 akar. Biz şimdi lökosit işe vasküler AK hareket olarak acil regülatörleri kendi yerel mikroçevresinin değişikliklere yanıt anlıyoruz. Özellikle, doku yerleşik stromal hücreler aktif işe 3 rollerini etkilemek için komşu vasküler AT ile söyleşmek kısmen, inflamatuvar yanıtı düzenler. Daha önce çeşitli stromal hücreler, bir doku-spesifik bir şekilde yapışmasını ve lökositlerin geçişini desteklemek için AT yeteneğini modüle göstermiştir, ve bu etkiler, kronik hastalıkların 13,16,20,21 değişmiş da yol açabilir. Böylece, stromal hücreler her inflamatuar yanıt 22 bağlamı tanımlamanızı doku 'adres kodları' kurmak. Daha yakın bir zamanda, kemik iliği türevli MSC (BMMSC) potansiyel olarak her iki nötrofillerin alımına bir azalmaya yol açan, sitokinlere EC tepkisini aşağı regüle ve 23 lenfosit olduğunu göstermiştir.
mekanizmalar governing işe aydınlatmıştır in vitro ölçüde izole bir tek hücre tipi (örn, AK) veya protein içeren deneyleri kullandık. Ancak bu çalışmalar dikkate almayın lokal doku çevrenin etkileri (örneğin, stromal hücrelerin varlığı) lökositlerin ve doku içine onların sonraki göç. Burada, stromal hücreleri, spesifik olarak mezenkimal kök hücreler içinde iki akış tabanlı yöntemler (MSC) tarif EC 23 ile birlikte kültürlenmiştir. Bu modeller bize akışından lökosit işe desteklemek için özellikle kendi yeteneği endotel tepkiler üzerine stromal hücre etkisini incelemek için izin verir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Burada iltihaplı endoteli tarafından nötrofillerin dolaşımdaki işe okuyan iki in vitro "vasküler" modelleri açıklar. Bu modellerin önemli bir avantajı, in vivo olarak meydana gelen gibi, sırayla lökosit yapışma kademeli olarak her adımda analiz yeteneğidir. Daha önce TNFa ile uyarılan EC 9,29 ile doza bağlı, nötrofil adhezyonunun artış ve transmigrasyonun gözlemledik. Biz de hem modeller lökosit işe üzerindeki stromal hücrelerin etkilerini incelemek iç…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Umbilical cords were collected with the assistance of the Birmingham Women’s Health Care NHS Trust. HMM was supported by an Arthritis Research UK Career Development Fellowship (19899) and Systems Science for Health, University of Birmingham (5212).
Materials
| Collagenase Type Ia | Sigma | C2674 | Dilute in 10ml PBS to get a final concentration of 10mg/ml. Store at -20°C in 1ml aliquots. |
| Dulbecco's PBS | Sigma | D8662 | With calcium and magnesium chloride. Keep sterile and store at room temperature. |
| 1X Medium M199 | Gibco | 31150-022 | Warm in 37 °C water bath before use. |
| Gentamicin sulphate | Sigma | G1397 | Store at 4°C. Add to M199 500ml bottle. |
| Human epidermal growth factor | Sigma | E9644 | Store at -20°C in 10µl aliquots. |
| Fetal calf serum (FCS) | Sigma | F9665 | FCS must be batch tested to ensure the growth and viability of isolated EC. Heat inactivate at 56°C. Store in 10ml aliquots at -20°C. |
| Amphotericin B | Gibco | 15290-026 | Potent and becomes toxic within a week so fresh complete HUVEC medium must be made up every week. Store at -20°C in 1ml aliquots. |
| Hydrocortisone | Sigma | H0135 | Stock is in ethanol. Store at -20°C in 10µl aliquots. |
| Collagenase Type II | Sigma | C6885 | Dilute stock in PBS to a final concentration of 100mg/ml. Store at -20°C in 100µl aliquots. |
| Hyaluronidase | Sigma | H3631 | Dilute stock in PBS to a final concentration of 20,000U/ml. Store at -20°C in 100µl aliquots. |
| 100µm cell strainer for 50ml centifuge tube | Scientific Lab Supplies (SLS) | 352360 | Other commercially available cell strainers (e.g. Greiner bio-one) can also be used. |
| DMEM low glucose | Biosera | LM-D1102/500 | Warm in 37 °C water bath before use. |
| Penicillin/Streptomycin mix | Sigma | P4333 | Store at -20°C in 1ml aliquots. |
| 25cm2 tissue culture flask | SLS | 353109 | |
| 75cm2 tissue culture flask | SLS | 353136 | |
| Bone marrow mesenchymal stem cells vial | Lonza | PT-2501 | Store in liquid nitrogen upon arrival. Cells are at passage 2 upon arrival but are designated passage 0. Exapand to passage 3 and store in liquid nitrogen for later use. |
| Mesenchymal stem cell growth medium (MSCGM) | Lonza | PT-3001 | Warm in 37 °C water bath before use. For Cell Tracker Green staining use medium without FCS. |
| EDTA (0.02%) solution | Sigma | E8008 | Store at 4°C. Warm in 37°C water bath before use. |
| Trypsin solution | Sigma | T4424 | Store at -20°C in 2ml aliquots. Thaw at room temperature and use immediately. |
| Cryovials | Greiner bio-one | 2019-02 | Keep on ice before adding before adding cell suspension. |
| Mr. Frosty Freezing Container | Nalgene | 5100-0001 | Store at room temperature. When adding cryovials with cells store at -80°C for 24h before transfrring cells to liquid nitrogen. |
| Ibidi u-Slide VI (0.4), T/C treated, sterile | Ibidi | IB-80606 | Alternative models include glass capillaries, Cellix Biochips (www.cellixltd.com), BioFlux Plates (www.fluxionbio.com/bioflux/) and GlycoTech parallel plate flow chambers (http://www.glycotech.com/apparatus/parallel.html). |
| Cell tracker green dye | Life technologies | C2925 | Store in 5µl aliquots at -20°C. Dilute in 5ml prewarmed (at 37°C) MSCGM. |
| Cell counting chambers | Nexcelom | SD-100 | Alternatively a haemocytometer can be used. |
| Cellometer auto T4 cell counter | Nexcelom | Auto T4-203-0238 | |
| Tumor necrosis factor α (TNFα) | R&D Systems | 210-TA-100 | Dilute stock in PBS to a final concentration of 100,000U/ml. Store at -80°C in 10µl aliquots. |
| 6-well, 0.4µm PET Transwell filters | SLS | 353090 | |
| K2-EDTA in 10ml tubes | Sarstedt | Store at room temperature. | |
| Histopaque 1119 | Sigma | 11191 | Store at 4°C. Warm to room temperature before use. |
| Histopaque 1077 | Sigma | 10771 | Store at 4°C. Warm to room temperature before use. |
| 10ml round bottomed tube | Appleton Woods | SC211 142 AS | |
| 7.5% BSA Fraction V solution | Life technologies | 15260-037 | Store at 4°C. |
| 20ml Plastipak syringes | BD falcon | 300613 | |
| 5ml Plastipak syringes | BD falcon | 302187 | |
| 2ml Plastipak syringes | BD falcon | 300185 | |
| 3M hypo-allergenic surgical tape 9m x 2.5cm | Micropore | 1530-1 | Use to secure the syringe tap onto the wall of the perspex chamber. |
| Silicon rubber tubing, internal diameter/external diameter (ID/OD) of 1/3mm (thin tubing) | Fisher Scientific | FB68854 | Cut silicon tubing to the appropriate size. All tubing leading directly to the electronic microvalve must be thin. |
| Silicon rubber tubing ID/OD of 2/4mm (thick tubing) | Fisher Scientific | FB68855 | |
| Portex Blue Line Manometer tubing | Smiths | 200/495/200 | Tubing leading to the syringe pump. |
| 3-way stopcock | BOC Ohmeda AB | ||
| Glass 50ml syringe for pump | Popper Micromate | 550962 | Must be primed prior to use by removing any air bubbles. |
| Glass coverslip | Raymond A Lamb | 26x76mm coverslips made to order. Lot number 2440980. | |
| Parafilm gasket | American National Can Company | Cut a 26x76mm piece of parafilm using an aluminium template and cut a 20x4mm slot into it using a scalpel 10a. Gasket thickness is approximately 133µm. | |
| Two perspex parallel plates | Wolfson Applied Technology Laboratory | Specially designed chamber consisting of parallel plates held together by 8 screws. The lower plate has a viewing slot cut out in the middle and a shallow recess milled to allow space for the coverslip, filter and gasket. The upper perspex plate has an inlet and outlet hole positioned over the flow channel. | |
| Electronic 3-way microvalve with min. dead space | Lee Products Ltd. | LFYA1226032H | Electronically connected to a 12 volt DC power supply. |
| Syringe pump for infusion/withdrawal (PHD2000) | Harvard Apparatus | 70-2001 | Set the diameter to 29mm and refill (flow) rate. |
| L-shaped connector | Labhut | LE876 | To attach to the inlet and outlet ports onto the Ibidi microslide channel. |
| Video camera | Qimaging | 01-QIC-F-M-12-C | Connected to a computer which enables digitall videos to be recorded. |
| Image-Pro Plus 7.0 | Media Cybernetics | 41N70000-61592 | For data analysis. Manually tag cells displaying the different behaviors. Track cells for analysis of rolling and migration velocities. |
| Refer to product datasheets for details on hazards of using the reagents described here. |
References
- Springer, T. A. Traffic signals on endothelium for lymphocyte recirculation and leukocyte emigration. Ann. Rev. Physiol. 57, 827-872 (1995).
- Ley, K., Laudanna, C., Cybulsky, M. I., Nourshargh, S. Getting to the site of inflammation: the leukocyte adhesion cascade updated. Nature reviews. Immunology. 7 (9), 678-689 (2007).
- McGettrick, H. M., Butler, L. M., Buckley, C. D., Rainger, G. E., Nash, G. B. Tissue stroma as a regulator of leukocyte recruitment in inflammation. Journal of leukocyte biology. 91 (3), 385-400 (2012).
- Serhan, C. N., Savill, J. Resolution of inflammation: the beginning programs the end. Nature immunology. 6 (12), 1191-1197 (2005).
- Schmidt, S., Moser, M., Sperandio, M. The molecular basis of leukocyte recruitment and its deficiencies. Molecular immunology. 55, 49-58 (2013).
- Luu, N. T., Rainger, G. E., Nash, G. B. Differential Ability of Exogenous Chemotactic Agents to Disrupt Transendothelial Migration of Flowing Neutrophils. The Journal of Immunology. 164 (11), 5961-5969 (2000).
- Smith, C. W., Rothlein, R., et al. Recognition of an endothelial determinant for CD 18-dependent human neutrophil adherence and transendothelial migration. The Journal of clinical investigation. 82 (5), 1745-1756 (1988).
- Luscinskas, F. W., Brock, A. F., Arnaout, M. A., Gimbrone, M. A. Endothelial-leukocyte adhesion molecule-1-dependent and leukocyte (CD11/CD18)-dependent mechanisms contribute to polymorphonuclear leukocyte adhesion to cytokine-activated human vascular endothelium. J. Immunol. 142 (7), (1989).
- Bahra, P., Rainger, G. E., Wautier, J. L., Nguyet-Thin, L., Nash, G. B. Each step during transendothelial migration of flowing neutrophils is regulated by the stimulatory concentration of tumour necrosis factor-alpha. Cell adhesion and communication. 6 (6), 491-501 (1998).
- Piali, L., Weber, C., et al. The chemokine receptor CXCR3 mediates rapid and shear-resistant adhesion-induction of effector T lymphocytes by the chemokines IP10 and Mig. European journal of immunology. 28 (3), 961-972 (1998).
- McGettrick, H. M., Smith, E., et al. Fibroblasts from different sites may promote or inhibit recruitment of flowing lymphocytes by endothelial cells. European journal of immunology. 39 (1), 113-125 (2009).
- McGettrick, H. M., Hunter, K., Moss, P. a., Buckley, C. D., Rainger, G. E., Nash, G. B. Direct observations of the kinetics of migrating T cells suggest active retention by endothelial cells with continual bidirectional migration. Journal of leukocyte biology. 85 (1), 98-107 (2009).
- McGettrick, H. M., Buckley, C. D., Filer, A., Rainger, G. E., Nash, G. B. Stromal cells differentially regulate neutrophil and lymphocyte recruitment through the endothelium. Immunology. 131 (3), 357-370 (2010).
- Tull, S. P., Yates, C. M., et al. Omega-3 Fatty acids and inflammation: novel interactions reveal a new step in neutrophil recruitment. PLoS biology. 7 (8), e1000177 (2009).
- Ahmed, S. R., McGettrick, H. M. Prostaglandin D2 regulates CD4+ memory T cell trafficking across blood vascular endothelium and primes these cells for clearance across lymphatic endothelium. Journal of immunology. 187 (3), 1432-1439 (2011).
- Bradfield, P. F., Amft, N., et al. Rheumatoid fibroblast-like synoviocytes overexpress the chemokine stromal cell-derived factor 1 (CXCL12), which supports distinct patterns and rates of CD4+ and CD8+ T cell migration within synovial tissue. Arthritis and rheumatism. 48 (9), 2472-2482 (2003).
- Filer, A., Parsonage, G., et al. Differential survival of leukocyte subsets mediated by synovial, bone marrow, and skin fibroblasts: site-specific versus activation-dependent survival of T cells and neutrophils. Arthritis and rheumatism. 54 (7), 2096-2108 (2006).
- Lally, F., Smith, E., et al. A novel mechanism of neutrophil recruitment in a coculture model of the rheumatoid synovium. Arthritis and rheumatism. 52 (11), 3460-3490 (2005).
- Chakravorty, S. J., McGettrick, H. M., Butler, L. M., Buckley, C. D., Rainger, G. E., Nash, G. B. An in vitro. model for analysing neutrophil migration into and away from the sub-endothelial space: Roles of flow and CD31. Biorheology. 43 (1), 71-82 (2006).
- Rainger, G. E., Nash, G. B. Cellular Pathology of Atherosclerosis Smooth Muscle Cells Prime Cocultured Endothelial Cells for Enhanced Leukocyte Adhesion. Circulation Research. 88 (6), 615-622 (2001).
- Kuravi, S. J., McGettrick, H. M. Podocytes regulate neutrophil recruitment by glomerular endothelial cells via IL-6-mediated crosstalk. Journal of immunology. 193 (1), 234-243 (2004).
- Parsonage, G., Filer, A. D. A stromal address code defined by fibroblasts. Trends in immunology. 26 (3), 150-156 (2005).
- Luu, N. T., McGettrick, H. M. Crosstalk between mesenchymal stem cells and endothelial cells leads to downregulation of cytokine-induced leukocyte recruitment. Stem cells. 31 (12), 2690-2702 (2013).
- Bevilacqua, M. P., Nelson, R. M., Mannori, G., Cecconi, O. Endothelial-leukocyte adhesion molecules in human disease. Annual review of medicine. 45, 361-378 (1994).
- Stanness, K. A., Beatty, P. G., Ochs, H. D., Harlan, J. M. An endothelial cell surface factor(s) induced in vitro. 136 (12), 4548-4553 (1986).
- Burton, V. J., Butler, L. M. Delay of migrating leukocytes by the basement membrane deposited by endothelial cells in long-term culture. Experimental cell research. 317 (3), 276-292 (2011).
- Luu, N. T., Rainger, G. E., Buckley, C. D., Nash, G. B. CD31 Regulates Direction and Rate of Neutrophil Migration over and under Endothelial Cells. Journal of Vascular Research. 40 (5), 467-479 (2003).
- McGettrick, H. M., Buckley, C. D., Ed Rainger, G., Nash, G. B. Influence of stromal cells on lymphocyte adhesion and migration on endothelial cells. Methods in molecular biology. 616, 49-68 (2010).
- Butler, L. M., McGettrick, H. M., Nash, G. B. Static and dynamic assays of cell adhesion relevant to the vasculature. Methods in molecular biology. 467, 211-228 (2009).
- Jeffery, H. C., Buckley, C. D., Moss, P., Rainger, G. E., Nash, G. B., McGettrick, H. M. Analysis of the effects of stromal cells on the migration of lymphocytes into and through inflamed tissue using 3-D culture models. Journal of immunological methods. 400-401, 45-57 (2013).
