Summary

Méthodes d'étude Les modifications lipidiques de neutrophiles et de la formation subséquente des neutrophiles pièges extracellulaires

Published: March 29, 2017
doi:

Summary

Lipides sont connus pour jouer un rôle important dans les fonctions cellulaires. Nous décrivons ici une méthode pour déterminer la composition lipidique des neutrophiles, en mettant l'accent sur le taux de cholestérol, en utilisant à la fois HPTLC et HPLC pour obtenir une meilleure compréhension des mécanismes sous-jacents de la formation de piège extracellulaire neutrophile.

Abstract

l'analyse des lipides effectuée par chromatographie sur couche mince haute performance (CCMHP) est une méthode relativement simple et rentable de l'analyse d'une large gamme de lipides. La fonction des lipides (par exemple, dans les interactions hôte-pathogène ou l' entrée hôte) a été signalé à jouer un rôle crucial dans les processus cellulaires. Ici, nous montrons une méthode pour déterminer la composition des lipides, en mettant l'accent sur le taux de cholestérol des neutrophiles primaires dérivés du sang, par HPTLC en comparaison à une Chromatographie liquide à haute performance (HPLC). L'objectif était d'étudier le rôle des altérations des lipides / cholestérol dans la formation de pièges extracellulaires polynucléaires neutrophiles (TNE). libération NET est connu comme un mécanisme de défense de l'hôte pour empêcher les agents pathogènes de se propager à l'intérieur de l'hôte. Par conséquent, les neutrophiles humains dérivés du sang ont été traités avec du méthyl-β-cyclodextrine (MβCD) pour induire des altérations lipidiques dans les cellules. En utilisant HPTLC et HPLC, nous avons montré que le traitement MβCD des cellules conduit à des lipidesles modifications associées à une réduction significative de la teneur en cholestérol de la cellule. En même temps, le traitement MβCD des neutrophiles a conduit à la formation de TNE, comme le montre la microscopie immunofluorescence. En résumé, nous présentons ici une méthode détaillée pour étudier les modifications lipidiques dans les neutrophiles et la formation de TNE.

Introduction

Lipids ont été montré à jouer un rôle important dans l' homéostasie cellulaire, la mort cellulaire, les interactions hôte-pathogène et la libération de cytokines 1. Au fil du temps, l'intérêt et les connaissances sur l'impact des lipides dans les interactions hôte-pathogène ou l'inflammation ont augmenté, et plusieurs publications confirment le rôle central de certains lipides, en particulier le cholestérol des stéroïdes, dans les réponses cellulaires. Le traitement pharmacologique avec des statines, qui sont utilisés comme inhibiteurs de la biosynthèse du cholestérol en bloquant 3-hydroxy-3-méthylglutaryl-coenzyme-A-réductase (HMG-CoA-réductase), peut agir comme agents anti-inflammatoires en abaissant les taux sériques d'interleukine 6 et de la protéine C-réactive 2. Cholesterol et de structures enrichi glycosphingolipides peuvent être utilisés par plusieurs agents pathogènes tels que des bactéries et des virus, comme une passerelle vers l'hôte 3, 4, 5,class = "xref"> 6. Sphingolipides (par exemple, sphingomyéline) ont été montrées à utiliser par des agents pathogènes pour favoriser leur pathogénicité 7. Dans les macrophages, l'utilisation des mycobactéries domaines enrichi en cholestérol pour pénétrer dans les cellules; une diminution du cholestérol inhibe l' absorption de mycobactéries 8. En outre, l' infection des macrophages avec Francisella tularensis, un agent zoonotique responsable de la tularémie (également connu sous le nom de fièvre de lapin) 9, a conduit à une infection qui a été aboli lorsque le cholestérol a été appauvri des membranes 10. De même, l'invasion de cellules hôtes de Escherichia coli par l' intermédiaire de structures riches en lipides a été démontrée comme dépendante de cholestérol 4. De plus, Salmonella expériences d'infection typhimurium des cellules épithéliales ont montré que le cholestérol est essentiel pour l' entrée des agents pathogènes dans les cellules 11. épuisement du cholestérol inhibited l'absorption de Salmonella 11. De plus, une étude récente de Gilk et al. a démontré que le cholestérol joue un rôle important dans l'adoption de Coxiella burnetii 12. De plus, Tuong et al. a révélé que 25 hydroxycholestérol joue un rôle crucial dans la phagocytose par lipopolysaccharide (LPS) 13 macrophages stimulées. Phagocytose a été réduite lorsque les macrophages ont été traités sur le plan pharmacologique pour appauvrir le cholestérol 14. , Semblent cholestérol et d' autres lipides ainsi jouer un rôle important dans l' infection et l' inflammation, car leur épuisement peut réduire le risque d'invasion de plusieurs agents pathogènes 10, 11, 12.

Récemment, nous avons pu montrer que les altérations lipidiques, en particulier l'épuisement du cholestérol de la cellule, induire la formation de neutrophile milieu extracellulairepièges r (TNE) dans les neutrophiles du sang d'origine humaine 15. Depuis la découverte de TNE en 2004, ils ont démontré qu'ils jouent un rôle essentiel dans le piégeage des bactéries, et donc à entraver la propagation de l' infection 16, 17. TNE sont constitués d'un squelette d'ADN associée à des histones, des protéases, et des peptides antimicrobiens 16. La libération des EVF par des neutrophiles peut être induite par des agents pathogènes envahissant 18, 19 et des substances chimiques telles que le phorbol-myristate-acétate (PMA) ou les statines 16, 20. Cependant, les mécanismes cellulaires détaillés, et en particulier le rôle des lipides dans ce processus, ne sont pas encore tout à fait clair. L'analyse des lipides peut conduire à une meilleure compréhension des mécanismes impliqués dans une grande variété de processus cellulaires et les interactions, telles que la libération de TNE. CholesteROL et sphingomyéline sont des constituants essentiels des membranes cellulaires et des lipides, microdomaines où ils ajoutent la stabilité et facilitent le regroupement des protéines impliquées dans le trafic des protéines et des événements de signalisation 21. Pour étudier le rôle mécanique de certains lipides amphiphiles, des agents pharmacologiques, tels que la méthyl-β-cyclodextrine oligosaccharide cyclique (MβCD), peut être utilisé pour modifier la composition lipidique d'une cellule et pour réduire le cholestérol in vitro 15. Nous présentons ici une méthode pour utiliser HPTLC pour analyser la composition lipidique des neutrophiles en réponse à MβCD. HPLC a été utilisé pour confirmer le taux de cholestérol dans la population neutrophile. De plus, nous décrivons une méthode pour visualiser la formation de TNE par microscopie immunofluorescence dans les neutrophiles dérivés du sang humain en réponse à MβCD.

Protocol

La collection du sang périphérique dans ce protocole a été approuvé par la commission d'éthique de la recherche humaine locale. Tous les sujets humains ont donné leur consentement éclairé. 1. Isolement du sang Neutrophiles dérivés humain par gradient de densité Centrifugation Isolement des neutrophiles dérivés du sang humain Couche ~ 20 ml de sang sur 20 ml de diatrizoate de sodium / solution de dextrane à proximité d'une flamme et…

Representative Results

Neutrophiles du sang d'origine humaine ont été isolées par centrifugation en gradient de densité (Figure 2). Pour étudier l'effet des modifications lipidiques sur les neutrophiles, les cellules ont été traitées avec 10 mM MβCD, qui appauvrit le cholestérol de la cellule. Par la suite, les lipides ont été isolés des échantillons par Bligh et Dyer (Figure 1, panneau de gauche), comme décrit par Brogden et al. <sup class="xre…

Discussion

Les méthodes décrites ici peuvent être utilisés pour analyser les lipides spécifiques, tels que le cholestérol, par HPTLC ou HPLC et d'étudier les effets des modifications lipidiques pharmacologiques sur la formation de TNE (voir Neumann et al. 15).

HPTLC est une méthode relativement rentable et simple d'analyser une large gamme de lipides dans un grand nombre d'échantillons. Cette méthode a été utilisée dans de nombreux domaines de r…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ce travail a été soutenu par une bourse de l'Akademie für Tiergesundheit (AFT) et une bourse du programme de doctorat, « animale et infections zoonotiques » de l'Université de médecine vétérinaire de Hanovre, en Allemagne, fourni à Ariane Neumann.

Materials

Neutrophil isolation, NET staining and quantification
Alexa Flour 633 goat anti-rabbit IgG Invitrogen A-21070
Anti-MPOα antibody Dako A0398
BSA Sigma-Aldrich 3912-100G
Marienfeld-Neubauer improved counting chamber Celeromics MF-0640010
Confocal microscope TCS SP5 AOBS with tandem scanner Leica DMI6000CS
Dulbecco´s PBS 10X Sigma-Aldrich P5493-1L Dilute 1:10 in water for 1X working solution
Dy Light 488 conjugated highly cross-absorbed Thermo Fisher Scientific 35503
Excel Microsoft 2010
DNA/Histone 1 antibody Millipore MAB3864
Image J NIH 1.8 http://imagej.nih.gov/ij/
Light microscope VWR 630-1554
Methyl-β-cyclodextrin Sigma-Aldrich C4555-1G
PFA Carl Roth 0335.3 dissolve in water, heat up to 65 °C and add 1N NaOH to clear solution
PMA Sigma-Aldrich P8139-1MG Stock 16 µM, dissolved in 1X PBS
Poly-L-lysine Sigma-Aldrich P4707
Polymorphprep AXIS-SHIELD AN1114683
ProLong Gold antifade reagent with DAPI Invitrogen P7481
Quant-iT PicoGreen dsDNA Reagent Invitrogen P7581
RPMI1640 PAA E 15-848
HBSS with CaCl and Mg Sigma H6648
Triton X-100 Sigma-Aldrich T8787-50ml
Trypanblue Invitrogen 15250-061 0.4% solution
Water Carl Roth 3255.1 endotoxin-free
Name Company Catalog Number  Comments
Lipid isolation and analysis
1-propanol Sigma-Aldrich 33538
10 µl syringe Hamilton 701 NR 10 µl
Diethyl ether Sigma-Aldrich 346136
Ethyl acetate Carl Roth 7336.2
Canullla 26G Braun 4657683
Copper(II)sulphatepentahydrate Merck 1027805000
Chloroform Carl Roth 7331.1
CP ATLAS software Lazarsoftware 2.0
Chromolith HighResolution RP-18 endcapped 100-4.6 mm column Merck 152022
High Performance Liquid Chromatograph Chromaster Hitachi HITA 892-0080-30Y Paramaters are dependent on individual HPLC machine
HPLC UV Detector Hitachi 5410
HPLC Column Oven Hitachi 5310
HPLC Auto Sampler Hitachi 5260
HPLC Pump Hitachi 5160
Methanol Carl Roth 7342.1
n-Hexane Carl Roth 7339.1
Phosphoric acid Sigma-Aldrich 30417
Potassium chloride Merck 49,361,000
Potters LAT Garbsen 5 ml
SDS Carl Roth CN30.3
HPTLC silica gel 60 Merck 105553
Vacufuge plus basic device Eppendorf 22820001
Corning Costar cell culture 48-well plate, flat bottom Sigma CLS3548
Coverslip Thermo Fisher Scientific 1198882
Glass slide Carl Roth 1879
BD Tuberculin Syringe Only 1 ml BD Bioscience 309659

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Brogden, G., Neumann, A., Husein, D. M., Reuner, F., Naim, H. Y., von Köckritz-Blickwede, M. Methods to Study Lipid Alterations in Neutrophils and the Subsequent Formation of Neutrophil Extracellular Traps. J. Vis. Exp. (121), e54667, doi:10.3791/54667 (2017).

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