Summary

Effect van Anti-c-fms antilichaam op Osteoclast vorming en verspreiding van Osteoclast voorloper In Vitro

Published: March 18, 2019
doi:

Summary

Dit protocol omvat dissectie van lymfkliertest lange botten en beenmerg isolatie, voor het genereren van beenmerg macrofagen en produceren van de osteoclasten met behulp van macrofaag kolonie stimulerende factor (M-CSF) en receptor activator van nuclear factor-Kappa-B ligand (RANKL) of Tumornecrosefactor alfa (TNF-α) en hun arrestatie door anti-c-fms antilichaam, M-CSF receptor.

Abstract

Het remodelleren van het bot is een complex proces en het gaat om perioden van afzetting en resorptie. Bot resorptie is een proces waarbij bot door osteoclasten in reactie op verschillende stimuli afgebroken wordt. Osteoclast precursoren differentiëren in multinuclear osteoclasten in reactie op macrophage kolonie stimulerende factor (M-CSF) en receptor activator van nuclear factor-Kappa-B ligand (RANKL). Onder pathologische omstandigheden, het profiel van cytokine is anders en gaat om een mengsel van inflammatoire cytokines. Tumornecrosefactor alfa (TNF-α) is één van de belangrijkste cytokines zoals het vlindertje gebieden betrokken bij inflammatoire osteolyse in grote hoeveelheden. Het doel van dit protocol is bedoeld als een methode waarmee lymfkliertest beenmerg is geïsoleerd voor het genereren van de osteoclasten door inductie met M-CSF en RANKL of TNF-α, die vervolgens zal worden geremd doordat doses anti-c-fms antilichaam, de receptor voor M-CB. Dit experiment wijst de therapeutische waarde van anti-c-fms antilichaam in ziekten van inflammatoire bot resorptie.

Introduction

Osteoclasten zijn gespecialiseerde cellen, en ze onderscheiden van hematopoietische stamcellen door de fusie van meerdere osteoclast precursoren. Ze zijn essentieel voor het remodelleren van gezond bot en bijdragen aan de pathologische bot resorptie osteolytic ontstekingsziekten zoals reumatoïde artritis en Parodontitis1is gekoppeld.

Osteoclastogenesis en osteoclast functie worden gemedieerd door twee belangrijke factoren; macrophage kolonie stimulerende factor (M-CSF) en receptor activator van nuclear factor-kappa-B ligand (RANKL). Zowel M-CSF en RANKL zijn belangrijk voor osteoclast differentiatie2. Een andere factor die heeft aangetoond voor het opwekken van osteoclast vorming van beenmerg macrofagen in vitro is Tumornecrosefactor alfa (TNF-α)3,4,5. TNF-α gemedieerde osteoclast vorming is aangetoond dat het van doorslaggevend belang voor osteolyse in destructieve bot ziekten zoals reumatoïde artritis6, parodontitis7en postmenopauzale osteoporose8.

C-fms is de receptor membraan van M-CB en bemiddelt haar optreden. De rol van c-fms is goed gedocumenteerd in de literatuur, zoals het werd aangetoond dat de administratie van een antilichaam tegen c-fms (anti-c-fms antilichaam) volledig osteoclastogenesis in een artritis model gearresteerd, alsook in TNF-α geïnduceerde bot erosies terwijl osteoclastogenesis verre van het ontstoken gewricht was nog steeds robuust9. Toediening van anti-c-fms antilichaam geremd osteoclast vorming en bot resorptie geïnduceerd door lipopolysaccharide (LPS) in muis calvariae10 zo goed zoals in LPS-geïnduceerde parodontitis model11. Bovendien, anti-c-fms antilichaam geremd mechanische stress-geïnduceerde wortel resorptie tijdens orthodontische tand verkeer12, evenals orthodontische tand verkeer en bot resorptie orthodontische tand verkeer13zijn gekoppeld.

M-CSF heeft gemeld dat de andere functies die essentieel voor de immuunrespons van de gastheer zijn. Het ontbreken van M-CB in op/op muizen met bacteriële longontsteking leiden tot de toename van bacteriële belasting en bacteriële verspreiding aan de lever met hepatische necrose14. M-CSF is daarom belangrijk voor immunologische reactie op het gebied van de bescherming tegen infectie.

Deze studie toont het effect van anti-c-fms antilichaam op M-CSF en RANKL of TNF-α geïnduceerde osteoclast vorming in vitro en M-CSF geïnduceerde proliferatie van osteoclast precursoren. Dit protocol toont het isolement van lymfkliertest beenmergcellen van lange beenderen en de stappen voor het genereren van beenmerg macrofagen (BMM), die worden beschouwd als osteoclast precursoren en voor het opwekken van de differentiatie van de BMM in multinuclear osteoclasten door twee methoden; RANKL of TNF-α. Het protocol vergelijkt ook de arrestatie van osteoclastogenesis in beide methoden met behulp van anti-c-fms antilichaam.

Het proces waarbij het beenmerg is geëxtraheerd en vervolgens gebruikt voor het genereren van osteoclast precursoren is betrouwbaar in het produceren van grote hoeveelheden van pure osteoclast culturen die kunnen worden gebruikt in meerdere downstream toepassingen zoals drug testen. Het gebruik van RANKL of TNF-α ertoe osteoclastogenesis in dit protocol onderscheidt osteoclastogenesis als een fysiologische proces (RANKL) van osteoclastogenesis als een pathologische proces (TNF-α), dat op zijn beurt twee alternatieve procedures biedt te begeleiden de beslissing waarvan één is superieur in termen van de reagentia om in downstream toepassingen worden gebruikt. Dit protocol biedt ook een methode waarmee we een geschikte concentratie van anti-c-fms-antilichaam dat veilig kan worden gebruikt voor latere studies deelnemen aan bot resorptie en osteolytic ziekten kunnen bepalen.

Protocol

Alle dierlijke procedures en verzorging van de dieren werden uitgevoerd volgens Universiteit Tohoku regels en voorschriften. 1. lymfkliertest stuk dissectie en behandeling Voordat de dissectie, vul een plaat met ongeveer 50 mL α-MEM afhankelijk van de grootte van de container en plaats deze op het ijs. Dit zal dienen als een collectie container totdat de dissectie van alle beenderen voltooid is. Voor deze en latere experimenten, α-MEM met 10% foetale runderserum (FBS), 100 IU/mL pe…

Representative Results

Het doel van dit protocol is te evalueren van het effect van anti-c-fms antilichaam op osteoclast vorming in aanwezigheid van RANKL of TNF-α en voor het bepalen van het effect van M-CSF op osteoclast precursoren proliferatie. In dit protocol, die wij hebben verstrekt een betrouwbaar proces watergasproces waarbij grote hoeveelheden pure osteoclast culturen zijn gegenereerd. Wij hebben ook een manier om te testen de geschikte concentratie anti-c-fms antilichaam voor remming van osteoclast …

Discussion

In deze studie onderzochten we het effect van anti-c-fms antilichaam RANKL-geïnduceerde osteoclast vorming, TNF-α-geïnduceerde osteoclast vorming en M-CSF-geïnduceerde osteoclast voorloper proliferatie. We vonden dat de effectieve hoeveelheid anti-c-fms antilichaam voor de remming van de osteoclastogenesis tussen RANKL geïnduceerde osteoclast vorming, TNF-α geïnduceerde osteoclast vorming en M-CSF-geïnduceerde proliferatie van osteoclast precursoren anders is.

RANKL bemiddelt osteoclas…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dit werk werd gesteund door een JSPS KAKENHI verlenen uit hoofde van de vereniging van Japan voor de promotie van wetenschap (nr. 16K 11776 aan H. K., No. 17K 17306 aan K. S., No. 16K 20637 aan K. K., No. 16K 20636 naar M. S., No. 18K 09862 tot I. M.).

Materials

Anti-c-Fms antibody AFS98, a rat monoclonal, antimurine, c-Fms antibody (IgG2a)
TNF-α Recombinant murine TNF-α prepared in our laboratory. TNF-α cDNA fragment cloned by RT-PCR and cloned into a pGEX-6P-I (Amersham Biosciences, Piscataway, NJ) to generate a GST-fusion protein. GST-TNF-α was expressed in Escherichia coli BL21 cells cells (Stratagene, La Jolla, CA). The cells were lysed under nondenaturing conditions and GST-TNF-α was purified over a glutathione-Sepharose column. GST was cleaved off by PreScission Protease (Amersham Biosciences) by manufacturer’s directions and was removed by a glutathione-Sepharose column.
RANKL PEPROTECH 315-11 Recombinant Murine sRANK Ligand, Source: E.coli
M-CSF Recombinant human M-CSF. 1/10 vol of CMG14–12 cell line culture supernatant at 5X106 cells in a 10-cm suspension culture dish.
α-MEM Wako with L-Glutamine and phenol red
Fetal Bovine Serum Biowest s1820-500 Fetal Bovine Serum French Origin
Culture dish Corning 100 mm x 20 mm style dish
96-well plate Thermofischer Scientific Nun clon Delta surface
Cell counting kit-8 Dojindo, Kumamoto, Japan
Microplate reader Sunrise REMOTE; Tekan Japan, Kawasaki, Japan
Cell strainer Corning 40 μm Nylon
Centrifuge tube Corning 50 mL CentriStar cap
Triton X-100 Wako Polyoxyethylene (10) Octyphenyl ether

References

  1. Crotti, T. N., Dharmapatni, A. A., Alias, E., Haynes, D. R. Osteoimmunology: Major and Costimulatory Pathway Expression Associated with Chronic Inflammatory Induced Bone Loss. Journal of Immunology Research. 2015, 281287 (2015).
  2. Teitelbaum, S. L. Bone resorption by osteoclasts. Science. 289 (5484), 1504-1508 (2000).
  3. Azuma, Y., Kaji, K., Katogi, R., Takeshita, S., Kudo, A. Tumor necrosis factor-alpha induces differentiation of and bone resorption by osteoclasts. Journal of Biological Chemistry. 275 (7), 4858-4864 (2000).
  4. Kobayashi, K., et al. Tumor necrosis factor alpha stimulates osteoclast differentiation by a mechanism independent of the ODF/RANKL-RANK interaction. Journal of Experimental Medicine. 191 (2), 275-286 (2000).
  5. Kim, N., et al. Osteoclast differentiation independent of the TRANCE-RANK-TRAF6 axis. Journal of Experimental Medicine. 202 (5), 589-595 (2005).
  6. Redlich, K., et al. Osteoclasts are essential for TNF-alpha-mediated joint destruction. Journal of Clinical Investestigation. 110 (10), 1419-1427 (2002).
  7. Abu-Amer, Y., Ross, F. P., Edwards, J., Teitelbaum, S. L. Lipopolysaccharide-stimulated osteoclastogenesis is mediated by tumor necrosis factor via its P55 receptor. Journal of Clinical Investestigation. 100 (6), 1557-1565 (1997).
  8. Zha, L., et al. TNF-alpha contributes to postmenopausal osteoporosis by synergistically promoting RANKL-induced osteoclast formation. Biomedicine & Pharmacotherapy. 102, 369-374 (2018).
  9. Kitaura, H., et al. M-CSF mediates TNF-induced inflammatory osteolysis. Journal of Clinical Investigation. 115 (12), 3418-3427 (2005).
  10. Kimura, K., Kitaura, H., Fujii, T., Hakami, Z. W., Takano-Yamamoto, T. Anti-c-Fms antibody inhibits lipopolysaccharide-induced osteoclastogenesis in vivo. FEMS Immunology and Medical Microbiology. 64 (2), 219-227 (2012).
  11. Kimura, K., et al. An anti-c-Fms antibody inhibits osteoclastogenesis in a mouse periodontitis model. Oral Diseases. 20 (3), 319-324 (2014).
  12. Kitaura, H., et al. An M-CSF receptor c-Fms antibody inhibits mechanical stress-induced root resorption during orthodontic tooth movement in mice. Angle Orthodontist. 79 (5), 835-841 (2009).
  13. Kitaura, H., et al. An anti-c-Fms antibody inhibits orthodontic tooth movement. Journal of Dental Research. 87 (4), 396-400 (2008).
  14. Bettina, A., et al. M-CSF Mediates Host Defense during Bacterial Pneumonia by Promoting the Survival of Lung and Liver Mononuclear Phagocytes. Journal of Immunology. 196 (12), 5047-5055 (2016).
  15. Dougall, W. C., et al. RANK is essential for osteoclast and lymph node development. Genes & Develpoment. 13 (18), 2412-2424 (1999).
  16. Wiktor-Jedrzejczak, W., et al. Total absence of colony-stimulating factor 1 in the macrophage-deficient osteopetrotic (op/op) mouse. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (12), 4828-4832 (1990).
  17. Yang, P. T., et al. Increased expression of macrophage colony-stimulating factor in ankylosing spondylitis and rheumatoid arthritis. Annals of the Rheumatic Diseases. 65 (12), 1671-1672 (2006).
  18. Takei, I., et al. High macrophage-colony stimulating factor levels in synovial fluid of loose artificial hip joints. The Journal of Rheumatology. 27 (4), 894-899 (2000).

Play Video

Cite This Article
Marahleh, A., Kitaura, H., Ishida, M., Shima, K., Kishikawa, A., Ogawa, S., Shen, W., Qi, J., Ohori, F., Noguchi, T., Nara, Y., Mizoguchi, I. Effect of Anti-c-fms Antibody on Osteoclast Formation and Proliferation of Osteoclast Precursor In Vitro. J. Vis. Exp. (145), e59089, doi:10.3791/59089 (2019).

View Video