Isolatie, karakterisering en zuivering van macrofagen uit weefsels beïnvloed door zwaarlijvigheidbetrekking hebbende ontsteking

Muismodellen zijn uitvoerig gebruikt om de dynamiek van ziekten bij de mens te bestuderen. Goede isolatie van resident weefselcellen van muizen in een zieke toestand kan een platform bieden voor het begrip van de moleculaire en cellulaire bijdragen aan de pathogenese van een ziekte¹. Een stoornis die is van cruciaal belang is obesitas. De incidentie van obesitas blijft stijgen wereldwijd parallel met insulineresistentie en type 2 diabetes mellitus, hart-en vaatziekten en vette lever ziekte^2,3. Overmatige consumptie van nutriënten is verder vertekend door verminderde fysieke activiteit triggering veranderde signalen afkomstig van vetweefsel, die de cellulaire omgeving van andere perifere weefsels zoals de aorta en de lever^{4 veranderen kan}. Dergelijke verstoring van metabole homeostase resulteert in een chronische lage rang systemische ontsteking⁵.

Klassieke activering van macrofagen ingezetene aan de aorta en lever evenals hun aanwerving aan witte adipeus weefsel (WAT) heeft aangetoond dat niet alleen initiëren disregulatie van metabole signalen maar ook ondersteunen ontsteking^6,7. De fenotypische en functionele heterogeniteit van macrofagen is sterk geassocieerd met de pathogenese van obesitas gerelateerde co-morbiditeit⁷. De dynamische plasticiteit in macrofaag polarisatie voorziet in deze cellen te exposeren een aantal geactiveerde fenotypen die de progressie coördineren en resolutie van ontsteking⁸. Terwijl klassiek geactiveerd (M1) macrofagen zijn betrokken bij de verspreiding van de ontsteking, zijn als alternatief geactiveerd (M2) macrofagen geassocieerd met resolutie en weefsel reparatie^9,10.

Als het lichaam metabole stress ondergaat, witte vetweefsel abnormaal worden bij elkaar opgeteld. De uitgebreide adipeus weefsel aantrekt en behoudt ontstekingscellen die normale adipocyte functie ter bevordering van insulineresistentie, hyperglycemie en uiteindelijk diabetes mellitus type 2, insulineresistentie of hyperglykemie^{11, ingrijpend te veranderen 12}. Parallel, witte vetweefsel vernieuwt in reactie op inflammatoire signalen vrijgegeven door geïnfiltreerd klassiek geactiveerd (M1) adipeus weefsel macrofagen (geldautomaten)^13,14. Deze multi-cellulaire orgel oefent een cascade van signalen die de normale functie van andere lichaamsorganen zoals de aorta en de lever⁴ontspoort.

De lever is een metabole powerhouse dat zich aanpast in reactie op prikkels afkomstig van de nabijgelegen dysregulated WAT¹⁵. Hepatische macrofagen of Kupffer cellen, in reactie op metabolische veranderingen, afscheiden van inflammatoire cytokines die transformeren van beide parenchymal en niet-parenchymal cel fenotype en bevordering van de weefsel remodeling. Hepatische lipide accumulatie, ontsteking, overmatige extracellulaire matrix deposito’s, necrose en uiteindelijke functie verlies volgt de inflammatoire beledigingen bij te dragen tot het brede spectrum van leverschade gekoppeld aan non-alcoholische vette leverziekte ^16,17,18.

Parallel aan gecompromitteerde WAT en leverfunctie accumuleren grote arteriën lipiden binnen de arteriële muur als het lichaam chronische metabole stress^{19 ondergaat}. Arteriële lipide accumulatie activeert de secretie van chemokines door geactiveerde endotheliale cellen en latere indienstneming van monocyten²⁰. Zodra aangeworven, monocyten vermenigvuldigen, onderscheiden, inslikken lipoproteïnen en schuim cellen. Atherogenese is gestart en wordt ondersteund door de pro-inflammatoire activiteit van aangeworven en weefsel resident lipide-beladen macrofagen. Bezwijken aan de extracellulaire en intracellulaire stress signalen doorgegeven in dit atherogene communicatie, deelnemen deze macrofagen vervolgens aan een apoptotic cascade signalering. Als deze schuim cellen sterven, dragen zij hun lipide gevuld inhoud aan de necrotische kern van de laesie, wat vervolgens tot plaque breuk, hartinfarct en beroerte leidt.

De heterogeniteit van de macrofaag fenotypen regisseert collectief, gedeeltelijk de obesitas geïnduceerd door ontstekingsreactie waargenomen in dysregulated weefsels zoals WAT, lever en aorta^8,21. Karakterisering van aangeworven en weefsel resident macrofagen kunnen inzicht geven in mogelijke moleculaire doelwitten die macrofaag fenotype^{1 manipuleren}. Effectief karakteriseren macrofagen van obesitas-geïnduceerde ontstoken weefsels, kan een eencellige schorsing verkregen worden door enzymatische spijsvertering. Dergelijke dissociatie protocollen moet effectief in voldoende vernederende bindweefsel terwijl het minimaliseren van immuun celdood en bieden optimale cel opbrengst. Het enzym mengsel is afhankelijk van het soort weefsel en de structurele make-up. Veerkrachtig weefsel zoals de aorta vereist sterkere enzymatische activiteit, in vergelijking met de lever en WAT, om weefsel dissociatie. Uit de eencellige suspensie, kunnen het weefsel resident macrofagen ondubbelzinnig worden gekenmerkt of geïsoleerd voor verder stroomafwaarts analyses uitgevoerd, zoals transcriptionele profilering.

Hier wordt een weefsel-specifieke protocol beschreven dat collagenase-afhankelijke weefsel spijsvertering en polychromatische stroom cytometry gebruikt om effectief te isoleren en karakteriseren van weefsel-ingezeten macrofagen verkregen uit traditionele dieet geïnduceerde obesitas, atherosclerose, eenvoudige steatosis en steatohepatitis Muismodellen. Gelijktijdige kleuring van oppervlakte markeringen in een cel met antilichamen tegen leukocyten-(CD45 en/of CD11b) en macrofaag – specifieke antigenen (F4/80) wordt vaak gebruikt om te identificeren macrofaag populaties²². Fluorescentie-activated cell sorting (FACS) is een krachtige strategie gebruikt voor het sorteren van deze geïdentificeerde risicopopulaties hoge zuiverheid. De gesorteerde bevolking kan vervolgens worden geëvalueerd voor fenotype specifiek gen profielen met behulp van downstream moleculaire analyse (zoals kwantitatieve real-time polymerasekettingreactie)²³. Hoewel de standaard stroom cytometry en stroom cytometry gebaseerde cel Sorteren krachtige hulpmiddelen macrofagen binnen een sterk heterogene celsuspensie onderscheid aan te brengen zijn, moeten de voormalige protocollen worden geoptimaliseerd zodat succesvolle uitvoer. In deze studie worden protocollen dat effectief isoleren en karakteriseren van levensvatbare weefsel specifieke macrofagen beschreven; wat nog belangrijker is, biedt deze studie cruciaal inzicht in technische kwesties die vaak ontstaan, evenals strategieën van de proactieve en oplossen van problemen te voorkomen en/of lossen ze.