يسلط هذا التقرير الضوء على المتطلبات الزمنية لعزل الحويصلات خارج الخلية (EV) عن الميكروجليا أو الضامة الدموية. تم تقييم المركبات الكهربائية المشتقة من Microglia كجهات تنظيمية للنمو النيوريفي في حين تمت دراسة المركبات الكهربائية المشتقة من الضامة الدم في السيطرة على غزو خلايا الدبقي C6 في الاختبارات المختبرية. والهدف هو فهم أفضل لهذه الوظائف EV كوسطاء المناعة في بيئات دقيقة محددة.
تلعب الحالة العصبية العصبية للجهاز العصبي المركزي (CNS) دورًا رئيسيًا في الحالات الفسيولوجية والمرضية. Microglia، والخلايا المناعية المقيمة في الدماغ، وأحيانا الضامة المشتقة من نخاع العظم التسلل (BMDMs)، وتنظيم الشخصية الالتهابية من بيئتها الدقيقة في الجهاز العصبي المركزي. ومن المسلم به الآن أن الحويصلات خارج الخلية (EV) السكان من الخلايا المناعية بمثابة وسطاء المناعة. وبالتالي، فإن جمعها وعزلها مهمان لتحديد محتوياتها ولكن أيضا تقييم آثارها البيولوجية على الخلايا المتلقية. تسلط البيانات الحالية الضوء على المتطلبات الزمنية لعزل EV من خلايا microglia أو الضامة الدموية بما في ذلك خطوات الترفيع والكروماتوغرافيا للحجم الاستبعاد (SEC). وسمح تحليل بروتوميلي غير مستهدف بالتحقق من صحة توقيعات البروتين كعلامات EV ووصف محتويات EV النشطة بيولوجياً. كما استخدمت المركبات الكهربائية المشتقة من الميكروجليا وظيفيا على الثقافة الأولية للخلايا العصبية لتقييم أهميتها كوسطاء المناعة في نمو neurite. وأظهرت النتائج أن المركبات الكهربائية المشتقة من الميكروغليا تساهم في تسهيل نمو النيورايت في المختبر. في موازاة ذلك، تم استخدام المركبات الكهربائية المشتقة من الضامة الدم وظيفيا كوسطاء مناعية في الثقافات الكروية لخلايا الورم الدبقي C6، وتظهر النتائج أن هذه المركبات الكهربائية تتحكم في غزو خلايا الورم الدبقي في المختبر. يسلط هذا التقرير الضوء على إمكانية تقييم وظائف الخلايا المناعية بوساطة EV ولكن أيضًا فهم الأسس الجزيئية لمثل هذا الاتصال. يمكن أن يعزز هذا فك التشفير استخدام الحويصلات الطبيعية و / أو الإعداد في المختبر للحويصل العلاجية من أجل تقليد الخصائص المناعية في البيئة الدقيقة لباثولوجيا CNS.
ترتبط العديد من الأمراض العصبية بحالة الالتهاب العصبي وهي آلية معقدة يتم النظر فيها بشكل متزايد ، ولكنها لا تزال غير مفهومة بشكل جيد لأن العمليات المناعية متنوعة وتعتمد على بيئة الخلية. في الواقع ، لا تنطوي اضطرابات الجهاز العصبي المركزي بشكل منهجي على نفس إشارات التنشيط وخلايا الخلايا المناعية ، وبالتالي يصعب تقييم الاستجابات المؤيدة أو المضادة للالتهابات كأسباب أو عواقب للأمراض. الضامة المقيمين في الدماغ ودعا “microglia” ويبدو أن في واجهة بين الجهاز العصبي والجهاز المناعي1. Microglia لها أصل النخاع وتستمد من كيس صفار خلال الهيماتوبوسيات البدائية لاستعمار الدماغ، في حين يتم اشتقاق الضامة المحيطية من الكبد الجنيني خلال الهيماتوبوسيات النهائية لتصبح الضامة الطرفية2. الخلايا microglia التواصل مع الخلايا العصبية والخلايا الدبقية المستمدة من الخلايا العصبية مثل الخلايا الفلكية وoligodendrocytes3. وقد أظهرت العديد من الدراسات الحديثة أن microglia تشارك في اللدونة العصبية خلال تطوير الجهاز العصبي المركزي وتناط الأنسجة الكبار، وأيضا في حالة التهابية المرتبطة الأمراض العصبية التنكسية4,,5. خلاف ذلك ، يمكن أن تتعرض سلامة حاجز الدم في الدماغ للخطر في أمراض CNS الأخرى. الاستجابات المناعية، وخاصة في سرطان الورم الأرومي الدبقي المتعدد، لا تدعمها فقط خلايا microglia كما يتم إعادة تنظيم حاجز الدم في الدماغ من خلال العمليات الوعائية ووجود الأوعية اللمفاوية6,7. لذلك ، يحدث تسلل كبير مشتق من نخاع العظم (BMDMs) في ورم الدماغ في جميع أنحاء آليات تولد الأوعية المعتمدة على الورم8. الخلايا السرطانية ممارسة تأثير كبير على BMDMs تسلل مما يؤدي إلى خصائص مثبطة للمناعة ونمو الورم9. وبالتالي فإن الاتصال بين الخلايا المناعية والبيئة الدقيقة في الدماغ من الصعب فهمه حيث أن أصل الخلية وإشارات التنشيط متنوعة10،11. ومن ثم فمن المثير للاهتمام للقبض على وظائف التوقيعات الجزيئية المرتبطة بالخلايا المناعية في الظروف الفسيولوجية. في هذا الصدد ، يمكن دراسة الاتصال بين الخلية بين الخلايا المناعية والبيئة الدقيقة للخلايا من خلال إطلاق الحويصلات خارج الخلية (EVs).
ويجري دراسة المركبات الكهربائية أكثر وأكثر في تنظيم وظائف المناعة في الظروف الصحية وكذلك المرضية12,13. يمكن أن تؤخذ في الاعتبار اثنين من السكان، الاكسوسومات وmicrovesicles. أنها تقدم مختلف biogenesis وحجم النطاقات. الاكسوزوات هي الحويصلات من ~ 30-150 نانومتر القطر ويتم إنشاؤها من النظام endosomal ويفرز ها خلال الانصهار من الهيئات متعددة المركبات (MVBs) مع غشاء البلازما. يبلغ قطر الميكروفيكسيخ حوالي 100-1000 نانومتر ويتم إنشاؤها من قبل الخارج الناشئة من غشاء بلازما الخلية14. لأن التمييز الخارجية مقابل الميكروفيكجل لا يزال من الصعب تحقيقه وفقا للحجم والأنماط الجزيئية، فإننا سوف تستخدم فقط مصطلح المركبات الكهربائية في هذا التقرير. يمثل الاتصال المرتبط بـ EV في الجهاز الوطني للأمراض الآلية الموروثة منذ أن أظهرت الدراسات مشاركتها في الأنواع اللافقارية بما في ذلك الديدان الخيطية أو الحشرات أو الأنليد15،16. وعلاوة على ذلك، فإن النتائج التي تبين أن المركبات الكهربائية يمكن التواصل مع الخلايا من أنواع مختلفة تثبت هذه الآلية لتكون نظام قفل المفتاح، على أساس أولا على التعرف على الجزيء السطحي بين الحويصلات والخلايا المتلقية ومن ثم السماح للاستفادة من الوسطاء16،17. في الواقع ، تحتوي المركبات الكهربائية على العديد من الجزيئات مثل البروتينات (على سبيل المثال ، الإنزيمات ، نقل الإشارة ، عامل التكوين الحيوي) ، الدهون (على سبيل المثال ، السيراميد ، الكوليسترول) أو الأحماض النووية (على سبيل المثال ، الحمض النووي ، مرنا أو ميرنا) التي تعمل كجهات تنظيمية مباشرة أو غير مباشرة لأنشطة الخلية المتلقية14. هذا هو السبب في إجراء دراسات منهجية أيضا على الخلايا المناعية لعزل المركبات الكهربائية وتوصيف تماما توقيعاتالبروتين18,19.
أظهرت الدراسات الأولى الإفراج عن الاكسوزوات من الميكروجليا الفئران المستزرعة الأولية كآلية لا يمكن اختزالها بعد تفعيل Wnt3a- أو السيروتونين المعتمدة20,21. وظيفيا في CNS, microglia المستمدة من المركبات الكهربائية تنظيم الإفراج عن الحويصلات متشابك من قبل المحطات presynaptic في الخلايا العصبية التي تسهم في السيطرة على الخلايا العصبية excitability22,23. يمكن أن تنشر المركبات الكهربائية المشتقة من Microglia أيضًا استجابة التهابية بوساطة السيتوكينات في مناطق الدماغ الكبيرة24،25. الأهم من ذلك، قد ligands متنوعة لعائلة مستقبلات مثل حصيلة تنشيط إنتاجات محددة من السيارات الكهربائية في microglia26. على سبيل المثال، في الدراسات المختبرية تظهر أن LPS تنشيط microglia BV2 خطوط الخلية تنتج محتويات EV التفاضلية بما في ذلك السيتوكينات الموالية للالتهابات27. ولذلك، فإن التنوع الوظيفي للمجموعات الفرعية للخلايا المناعية في الجهاز العصبي المركزي، والميكروغليا وأجهزة إدارة المباني المتسللة، يمكن تقييمه من خلال مجموعاتهم EV الخاصة بما في ذلك تأثير EV على الخلايا المتلقية وتحديد محتويات EV.
لقد وصفنا سابقا طرق لتقييم الخصائص الوظيفية لـ microglia – و BMDM المشتقة من المركبات الكهربائية بعد عزلتها16،19. في هذا التقرير، نقترح إجراء تقييم مستقل لتأثير المركبات الكهربائية المشتقة من الميكروغليا على نمو النيورايت، وتأثير المركبات الكهربائية المشتقة من الضامة على التحكم في مجاميع خلايا الورم الدبقي. تقترح هذه الدراسة أيضًا تحليلًا واسعًا للبروتوميميك لكسور EV من أجل التحقق من صحة إجراء عزل EV بالإضافة إلى تحديد توقيعات البروتين النشط بيولوجيًا. يمكن أن تساعد الآثار المفيدة وفك الرموز الجزيئية لمحتويات EV في التلاعب المحتمل واستخدامها كعوامل علاجية في اضطرابات الدماغ.
الجهاز العصبي المركزي (CNS) هو نسيج معقد ينظم فيه الاتصال من خلية إلى خلية وظائف الخلايا العصبية العادية اللازمة لـ التوازن30. تتم الآن دراسة المركبات الكهربائية على نطاق واسع ووصفها بأنها شحنات جزيئية مهمة للاتصال من الخلية إلى الخلية31. أنها توفر على وجه التحديد م?…
The authors have nothing to disclose.
ودعمت الأعمال المقدمة كل من المجلس الوطني للتعليم، وشركة “إنسيرينمنت” و”دي لا ريتشرشي”، و”إنسيرم”. ونحن ننوه بامتنان لمنشأة المدينة العلمية BICeL- الحرم الجامعي للوصول إلى الأدوات والنصائح التقنية. ونعترف بامتنان بجان – باسكال جيمينو، وسليمان أبووار، وإيزابيل فورنييه على المساعدة في قياس الطيف الجماهيري. ونحن ننوه بامتنان لتانينا عرب، وكريستيل فان كامب، وفرانسواز لو ماريك – كروك، وجاكوبو فيزيولي، وبيير إريك ساوتيير لمساهمتهم القوية في التطورات العلمية والتقنية.
12% Mini-PROTEAN TGX Precast Protein Gels | Bio-rad | 4561045EDU | |
Acetonitrile | Fisher Chemicals | A955-1 | |
Amicon 50 kDa centrifugal filter | Merck | UFC505024 | |
Ammonium bicarbonate | Sigma-Aldrich | 9830 | |
HSP90 α/β antibody (RRID: AB_675659) | Santa-cruz | sc-13119 | |
B27 Plus supplement | Gibco | A3582801 | |
BenchMixer V2 Vortex Mixer | Benchmark Scientific | BV1003 | |
Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent Concentrate (Bradford) | Bio-Rad | 5000006 | |
C18 ZipTips | Merck Millipore | ZTC18S096 | |
C6 rat glioma cell | ATCC | ATCC CCL-107 | |
Canonical tubes | Sarstedt | 62.554.002 | |
Centrifuge | Eppendorf | 5804000010 | |
CO2 Incubator | ThermoFisher | ||
Confocal microscope LSM880 | Carl Zeiss | LSM880 | |
Cover glass | Marienfeld | 111580 | |
Culture Dish (60 mm) | Sarstedt | 82.1473 | |
Dithiothreitol | Sigma-Aldrich | 43819 | |
DMEM | Gibco | 41966029 | |
EASY-nLC 1000 Liquid Chromatograph | ThermoFisher | ||
Electron microscope JEM-2100 | JEOL | ||
Ethylene glycol-bis(2-aminoethylether)-N,N,N′,N′-tetraacetic acid | Sigma-Aldrich | 03777-10G | |
Ethylenediaminetetraacetic acid | Sigma-Aldrich | ED-100G | |
Exo-FBS | Ozyme | EXO-FBS-50A-1 | Exosome depleted FBS |
ExoCarta database (top 100 proteins of Evs) | http://www.exocarta.org/ | ||
Fetal Bovine Serum | Gibco | 16140071 | |
Fetal Horse Serum | Biowest | S0960-500 | |
Filtropur S 0.2 | Sarstedt | 83.1826.001 | |
Fisherbrand Q500 Sonicator with Probe | Fisherbrand | 12893543 | |
FlexAnalysis | Brucker | ||
Fluorescence mounting medium | Agilent | S3023 | |
Formic Acid | Sigma-Aldrich | 695076 | |
Formvar-carbon coated copper grids | Agar scientific Ltd | AGS162-3 | |
Glucose | Sigma-Aldrich | G8769 | |
Glutaraldehyde | Sigma-Aldrich | 340855 | |
Hoechst 33342 | Euromedex | 17535-AAT | |
Idoacetamide | Sigma-Aldrich | I1149 | |
InstantBlue Coomassie Protein Stain | Expedeon | ISB1L | |
Invert light microscope CKX53 | Olympus | ||
L-glutamine | Gibco | 25030-024 | |
LabTek II 8 wells | Nunc | 154534 | |
Laemmli 2X | Bio-Rad | 1610737 | |
Laminin | Corning | 354232 | |
MaxQuant software (proteins identification software) | https://maxquant.net/maxquant/ | ||
MBT Polish stell | Brucker | 8268711 | |
MEM 10X | Gibco | 21090-022 | |
Methylcellulose | Sigma-Aldrich | M6385-100G | |
MiliQ water | Merck Millipore | ||
Milk | Regilait | REGILAIT300 | |
Mini PROTEAN Vertical Electrophoresis Cell | Bio-Rad | 1658000FC | |
MonoP FPLC column | GE Healthcare | no longer available | |
Nanosight NS300 | Malvern Panalytical | NS300 | |
NanoSight NTA software v3.2 | Malvern Panalytical | ||
NanoSight syringe pump | Malvern Panalytical | ||
Neurobasal | Gibco | 21103-049 | |
Nitrocellulose membrane | GE Healthcare | 10600007 | |
Nonidet P-40 | Fluka | 56741 | |
Nunc multidish 24 wells | ThermoFisher | 82.1473 | |
Paraformaldehyde | Electro microscopy Science | 15713 | |
PC-12 cell line | ATCC | ATCC CRL-1721 | |
Penicillin-Streptomycin | Gibco | 15140-122 | |
Peptide calibration mix | LaserBio Labs | C101 | |
Peroxidase AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Jackson ImmunoResearch | 115-035-003 | |
Perseus software (Processing of identified proteins) | https://maxquant.net/perseus/ | ||
Phalloidin-tetramethylrhodamine conjugate | Santa-cruz | sc-362065 | |
Phenylmethanesulfonyl fluoride | Sigma-Aldrich | 78830 | |
Phosphate Buffer Saline | Invitrogen | 14190094 | no calcium, no magnesium |
pluriStrainer M/ 60 µm | pluriSelect | 43-50060 | |
Poly-D-lysine | Sigma-Aldrich | P6407 | |
Polycarbonate centrifuge tubes | Beckman Coulter | 355651 | |
Protease Inhibitor | Sigma-Aldrich | S8830-20TAB | |
PureCol | Cell Systems | 5005 | |
Q-Exactive mass spectrometer | ThermoFisher | ||
rapifleX mass spectrometer | Brucker | ||
Rat cortical neurons | Cell Applications | R882N-20 | Cell origin : Derived from cerebral cortices of day 18 embryonic Sprague Dawley rat brains |
Rat Macrophage & Microglia Culture Medium | Cell Applications | R620K-100 | Cell orgin : Normal healthy Rat bone marrow |
Rat primary macrophages | Cell Applications | R8818-10a | |
Rat primary microglia | Lonza | RG535 | |
Sepharose CL-2B | GE Healthcare | 17014001 | |
Sequencing Grade Modified Trypsin | Promega | V5111 | |
Slide | Dustsher | 100204 | |
Sodium Chloride | Scharlau | SO0227 | |
Sodium Dodecyl Sulfate | Sigma-Aldrich | L3771 | |
Sodium Fluoride | Sigma-Aldrich | S7920-100G | |
Sodium hydroxide | Scharlab | SO0420005P | |
Sodium pyrophosphate | Sigma-Aldrich | S6422-100G | |
SpeedVac Vacuum Concentrator | ThermoFisher | ||
String software (functional protein association networks) | https://string-db.org/ | ||
SuperSignal West Dura extended Duration Substrate | ThermoFisher | 34075 | |
Syringe 1.0 mL | Terumo | 8SS01H1 | |
Trans-Blot SD Semi-Dry Transfer cell | Bio-Rad | 1703940 | |
Trifluoroacetic acid | Sigma-Aldrich | T6508 | |
Tris | Interchim | UP031657 | |
Tris-Glycine | Euromedex | EU0550 | |
Tween 20 | Sigma-Aldrich | P2287 | |
Ultracentrifuge | Beckman Coulter | A95765 | |
Ultracentrifuge Rotor 70.1 Ti | Beckman Coulter | 342184 | |
Uranyl acetate | Agar Scientific Ltd | AGR1260A | |
Whatman filter paper | Sigma-Aldrich | WHA10347510 | |
α-Cyano-4-hydroxycinnamic acid | Sigma-Aldrich | C2020-25G |