Summary

אפיון ובידוד של העכבר מיקרוגלייה העיקרי על ידי צנטריפוגה הדרגתיות צפיפות

Published: February 16, 2018
doi:

Summary

פרוטוקול עבור בידודו של ראשי מיקרוגלייה מן המוח מאתר מוצג. טכניקה זו מסייעת בהבנה הנוכחי של מחלות נוירולוגיות. צנטריפוגה הדרגתיות צפיפות הפרדה מגנטית משולבים כדי לייצר תשואה מספקת של מדגם מאוד טהור. יתר על כן, אנו חלוקה לרמות את השלבים עבור אפיון מיקרוגלייה.

Abstract

מיקרוגלייה, תאים חיסוניים תושב במוח, הם המגיבים הראשונים כדי דלקת או פגיעה במערכת העצבים המרכזית. מחקר שנערך לאחרונה גילה מיקרוגלייה דינאמיות, מסוגל בהנחה פנוטיפים הן הפרו דלקתיים ואנטי דלקתיות. M1 (פרו-דלקתיים) והן M2 (pro-תיקוני) פנוטיפים לשחק תפקיד חשוב neuroinflammatory מצבים כגון פגיעה מוחית הלידה, נספח שונות פונקציות בתגובה לגירויים סביבתיים מסוימים. מודולציה של הפעלת microglial נרשמה להיוועץ neuroprotection ובכך רומז מיקרוגלייה ייתכן הפוטנציאל הטיפולי של פגיעה מוחית. עם זאת, מחקר נוסף נדרש כדי להבין טוב יותר את התפקיד של מיקרוגלייה במחלה, פרוטוקול זה מאפשר את זה. הפרוטוקול המתואר להלן משלב תהליך צנטריפוגה הדרגתיות צפיפות להפחתת פסולת הסלולר, עם הפרדה מגנטית, הפקת מדגם מאוד טהור של תאים microglial העיקרי שיכול לשמש לניסויים בתוך חוץ גופית , בלי הצורך 2-3 שבועות culturing. בנוסף, השלבים אפיון תשואות פונקציונלי נתונים אודות מיקרוגלייה, מחקרים לשיפור ההבנה שלנו של קיטוב וסיוע הטרמה של תאים אלה, אשר יש השלכות חזק בתחום של רפואה רגנרטיבית.

Introduction

נזק רכשה במהלך תקופת הלידה דלקת, מחוסר חמצן-ischaemia, דימום יכול להיות מערך של sequelae לטווח ארוך. הפתופיזיולוגיה המורכבת של פגיעה מוחית הלידה הוא משוער לערב דלקת ו איסכמיה עם מוות עצביים עצב שהתפתח1. התגובה החיסונית מולדת ממלא תפקיד חשוב בהמפל של האירועים שהובילו פגיעה2.

מיקרוגלייה, תושב תאים חיסוניים בתוך מערכת העצבים המרכזית (CNS), הם המגיבים הראשונים פציעה3. מיקרוגלייה הם סוגי תאים פלסטיק עם היכולת להיות תלויי מגן או רעיל, על הסביבה4. הם מעורבים כימוטקסיס, phagocytosis, מצגת אנטיגן וייצור של ציטוקינים ו4,של מינים חמצן תגובתי5. מיקרוגלייה senescent כל הזמן סקר את הסביבה, מופעלים על ידי הנוכחות של חומר זר או מזיקים4. הפעלת מוביל לתגובה הפרו דלקתיים, קריטי ב CNS הגנה4. מיקרוגלייה פנוטיפ “פרו-דלקתיים” אלה M1 מעורבים בעיקר אנטיגן מצגת ומוות של פתוגנים4. למרות תפקיד מכריע התגובה דלקתית neuroprotection, דלקת בלתי מבוקרת או ממושך יכול להיות מזיקים להוביל נזקים עצביים4. עם זאת, כאשר הם נחשפים לגירויים סביבתיים מסוימים, מיקרוגלייה יכול התערוכה של פנוטיפ אנטי דלקתיות. מיקרוגלייה M2 pro-תיקוני אלה יש תפקיד קריטי פצע ריפוי ותיקון6, שחרור מגוון של ציטוקינים ותיקון עוד מגשרים מסיסים downregulate דלקת, להגדיל phagocytosis ולקדם4, 7. התפקידים של מיקרוגלייה הינם מגוונים וכוללים בידול אוליגודנדרוציטים נהיגה במהלך re-myelination8, הגנה על נוירונים במהלך דלדול חמצן, גלוקוז מודלים קו9 וקידום תוצר neurite ב פגיעה בחוט השדרה מודלים10.

המחקר של אלה גלייה מייצג היבט חשוב להבנה, מניפולציה התגובה neuroinflammation. הפרוטוקול המתואר מאפשר חקירה מתמשכת לתוך הפוטנציאל הטיפולי של אפנון מיקרוגלייה בהפרעות neuroinflammatory.

מודולציה של הפעלת microglial לקראת תפקיד neuroprotective נצפתה במגוון של מצבים11,12,13. לכן, שיפור ההבנה הנוכחית נוספת ללמוד אפנון של הפעלת microglial הוא קריטי, הדרישה לשימוש של מודלים שונים כולל חוץ גופית בתוך ויוו. מחקרים במבחנה מייצגים כלי חשוב בשל שלהם גדול יותר, נמוך יותר עלות ויעילות היכולת לחקור אוכלוסיה תא מבודד.

ישנם מגוון של פרוטוקולים המתוארים בספרות על בידודו של מיקרוגלייה מן המוח מאתר, האתגר לייצר ביעילות מדגם תשואה גבוהה עם יכולת הקיום טוב, טוהר גבוהה. השיטות הנפוצות של בידוד של ראשי מיקרוגלייה הן על ידי הפרדה מגנטית ורעדתי ממושך של תרבויות גליה מעורבת. מניסיון אישי, התברר שהיה שם מידה רבה של פסולת הסלולר אשר נחסמת העמודה מגנטי. כך, הפרוטוקול הבא היה מנוצל, אשר משלבת צעד צנטריפוגה הדרגתיות צפיפות הראשוני ולאחריו הפרדה מגנטית CD11b. הפרוטוקול המתואר להלן מוטבה כדי לייצר מדגם הטהור מאד בכמות מספקת. . זה יתרון בשל טוהר גבוהה שלה ואת תקופת זמן קצר – אחד יכול לבצע מבחני תוך יומיים ללא צורך תרבות במשך 2-3 שבועות. באופן פוטנציאלי יכול להיות מותאם פרוטוקול זה בידודו של ראשי האסטרוציטים מאתר.

Protocol

ההליכים הבאים אושרו על ידי ועדת האתיקה חיה ב אוניברסיטת מונש. בריאה neonate טיפול C57Bl6/J P3-6 עכברים שימשו כדי להפיק את התוצאות נציג. 1. עיכול אנזימטי הערה: חשוב לשקול עקרות כאשר בידוד culturing ראשי תאים. תוך הקפדה שהסביבה הוא סטרילי ככל האפשר, הקרע הראשוני ואת הקציר של המו…

Representative Results

באמצעות השיטות המתוארות כאן, אוכלוסיות טהור של מיקרוגלייה ניתן לבודד והוא יכול להיות מוכן אפיון באמצעות במבחנה וניתוח FACS. כדי להתחיל עם, עד 18 בעלי חיים יכולים לשמש לכל cull, עם התשואה הצפויה של-450,000-600,000 microglial תאים. זה חיוני לאשר תחילה את הטוהר של תאים מבודדים, לעשות ניתו…

Discussion

מיקרוגלייה יש את היכולת להיות גם פרו – דלקתי, ששונו על-ידי סביבת גירויים. מחקרים קודמים הראו שמודולציה של הפעלת מיקרוגלייה יכול להתייעץ neuroprotection. היכולת שלהם לספק הגנה את הנוירונים ותיקון פציעה מחייבת מחקר נוסף כדי לקדם את ההבנה הנוכחית של תאים מורכבים אלה. לכן, בידוד של טוהר גבוהה מיקרוגלי…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Materials

DMEM, low glucose, pyruvate Gibco 11885084
Antibiotic-Antimycotic (100X) Gibco 15240062
DNaseI grade II from bovine pancreas Sigma-Aldrich 10104159001
Papain from papaya latex, buffered aqeuous solution Sigma-Aldrich P3125-100mg
Fetal Bovine Serum, qualified, heat inactivated Gibco 16140071
Percoll GE Healthcare 17-0891-01
Hank's Balanced Salt Solution (1X) Gibco 14175-103
Hank's Balanced Salt Solution (10X) Gibco 14185052
EasySep Mouse CD11b Positive Selection Kit StemCell Technologies 18770 EasySep magnet variant
EasySep magnet StemCell Technologies 18000
EasySep Buffer StemCell Technologies 20144
Dulbecco's Phosphate buffered saline Gibco 14040182
Trypsin (2.5%) (10X) Gibco 15090-046
Purified Rat Anti-Mouse CD16/CD32 (Mouse BD Fc Block™) BD Biosciences 553141
Falcon 5mL Round Bottom High Clarity PP Test Tube, with Snap Cap, Sterile Corning 352063
175cm² Angled Neck Cell Culture Flask with Vent Cap Corning 431080
Lipopolysaccharides from Escherichia coli O127:B8 Sigma-Aldrich L5024
96 Well TC-Treated Microplates size 96 wells, clear, polystyrene, round bottom Corning CLS3799
Paraformaldehyde (powder, 95%) Sigma-Aldrich 158127
Triton-X Sigma-Aldrich X100
Rabbit Anti-Iba1 Wako 01919741 
Goat Anti-Rabbit IgG H&L (Alexa Fluor 488) Abcam ab150077
FACS Antibodies Company Catalog Number
V450,Rat,Anti-Mouse,CD45,30-F11,RUO BD Biosciences 560501
PerCP-Cy5.5 CD11b  eBiosciences 45-0112-82
ZombieNIR Biolegend 423105
pHrodo Red E. coli BioParticles Conjugate Thermo Fisher Scientific P35361
Annexin.V_FITC Miltenyi Biotech 130-093-060
Propodium Iodide solution Miltenyi Biotech 130-093-233

References

  1. Volpe, J. J. Brain injury in premature infants: a complex amalgam of destructive and developmental disturbances (Report). Lancet Neurology. 8 (1), 110 (2009).
  2. Saliba, E., Henrot, A. Inflammatory Mediators and Neonatal Brain Damage. Biology of the Neonate. 79 (3-4), 224-227 (2001).
  3. Uwe-Karsten, H., Helmut, K. Microglia: active sensor and versatile effector cells in the normal and pathologic brain. Nature Neuroscience. 10 (11), 1387 (2007).
  4. Cherry, J. D., Olschowka, J. A., O’Banion, M. K. Neuroinflammation and M2 microglia: the good, the bad, and the inflamed. Journal of neuroinflammation. 11, 98 (2014).
  5. Michell-Robinson, M. A., et al. Roles of microglia in brain development, tissue maintenance and repair. Brain. 138 (5), 1138-1159 (2015).
  6. Guohua, W., et al. Microglia/macrophage polarization dynamics in white matter after traumatic brain injury. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism. 33 (12), 1864 (2013).
  7. Neumann, H., Kotter, M. R., Franklin, R. J. M. Debris clearance by microglia: an essential link between degeneration and regeneration. Brain. 132 (2), 288-295 (2009).
  8. Veronique, E. M., et al. M2 microglia and macrophages drive oligodendrocyte differentiation during CNS remyelination. Nature Neuroscience. 16 (9), 1211 (2013).
  9. Hu, X., et al. Microglia/macrophage polarization dynamics reveal novel mechanism of injury expansion after focal cerebral ischemia. Stroke. 43 (11), 3063 (2012).
  10. Kigerl, K. A., et al. Identification of two distinct macrophage subsets with divergent effects causing either neurotoxicity or regeneration in the injured mouse spinal cord. The Journal of Neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience. 29 (43), 13435 (2009).
  11. Suzuki, T. Microglial α7 nicotinic acetylcholine receptors drive a phospholipase C/IP3 pathway and modulate the cell activation toward a neuroprotective role. Journal of neuroscience research. 83, (2006).
  12. Bedi, S. S. Intravenous multipotent adult progenitor cell therapy attenuates activated microglial/macrophage response and improves spatial learning after traumatic brain injury. Stem cells translational medicine. 2, (2013).
  13. Tran, T. A., McCoy, M. K., Sporn, M. B., Tansey, M. G. The synthetic triterpenoid CDDO-methyl ester modulates microglial activities, inhibits TNF production, and provides dopaminergic neuroprotection. Journal of neuroinflammation. 5, 14 (2008).
  14. Grützkau, A., Radbruch, A. Small but mighty: How the MACS®-technology based on nanosized superparamagnetic particles has helped to analyze the immune system within the last 20 years. Cytometry Part A. 77A (7), 643-647 (2010).
  15. Nikodemova, M., Watters, J. J. Efficient isolation of live microglia with preserved phenotypes from adult mouse brain. Journal of Neuroinflammation. 9, 147-147 (2012).
  16. Holt, L. M., Olsen, M. L. Novel Applications of Magnetic Cell Sorting to Analyze Cell-Type Specific Gene and Protein Expression in the Central Nervous System. PLOS ONE. 11 (2), e0150290 (2016).
  17. Leaw, B., et al. Human amnion epithelial cells rescue cell death via immunomodulation of microglia in a mouse model of perinatal brain injury. Stem cell research & therapy. 8 (1), 46 (2017).
  18. Moujalled, D., et al. TDP-43 mutations causing amyotrophic lateral sclerosis are associated with altered expression of RNA-binding protein hnRNP K and affect the Nrf2 antioxidant pathway. Human Molecular Genetics. 26 (9), 1732-1746 (2017).

Play Video

Cite This Article
Stark, J. C., Wallace, E., Lim, R., Leaw, B. Characterization and Isolation of Mouse Primary Microglia by Density Gradient Centrifugation. J. Vis. Exp. (132), e57065, doi:10.3791/57065 (2018).

View Video