分化ヒト単球由来マクロファージにおける細胞外トラップ放出のIn Vitro刺激と可視化
Summary
ここで提示するプロトコルは、顕微鏡法および蛍光染色を用いて生細胞培養におけるマクロファージ細胞外トラップ(MET)産生を検出するプロトコルである。このプロトコルは、免疫蛍光染色によって特異的なMETタンパク質マーカーを調べるためにさらに拡張することができる。
Abstract
好中球による細胞外トラップ(けること)の放出は、慢性炎症に関連する疾患の発症に寄与する要因として同定されている。好中球のNETs(NETs)は、DNA、ヒストンタンパク質、および様々な顆粒タンパク質(すなわち、骨髄ペルオキシダーゼ、エラスターゼ、およびカテプシンG)のメッシュからなる。マクロファージを含む他の免疫細胞も、ETを産生することができる。しかしながら、これは生体内でどの程度起こるのか、そしてマクロファージ細胞外トラップ(MET)が病理学的メカニズムにおいて役割を果たすかどうかは、詳細には調べていない。炎症性病理におけるMETの役割をよりよく理解するために、インビトロで一次ヒトマクロファージからのMET放出を可視化するためのプロトコルが開発され、免疫蛍光実験でも利用できる。これにより、これらの構造のさらなる特性評価と好中球から放出されるEとの比較が可能になります。ヒト単球由来マクロファージ(HMDM)は、M1前炎症表現型への分化に続いて異なる炎症刺激にさらされるとMETを産生する。METの放出は、生細胞(例えば、SYTOXグリーン)に含まれる緑色蛍光核酸染色を用いて顕微鏡検査によって可視化することができる。HMDMのような単に単離された一次マクロファージの使用は、潜在的な臨床応用に関連する生体内炎症性イベントのモデリングに有利である。このプロトコルはまた、ヒト単球細胞株からのMET放出(例えば、THP−1)をホルボル酢酸または他のマクロファージ細胞株(例えば、マウスマクロファージ様J774A.1細胞)とのマクロファージへの分化後に使用することもできる。
Introduction
好中球からの尿毒剤の放出は、まず細菌感染1によって引き起こされる自然免疫応答として同定された。それらは、好中球エラスターゼおよび骨髄oxoxidase2を含む抗菌特性を有する種々の顆粒タンパク質が結合するDNA骨格からなる。好中球のNE(NETs)の主な役割は、病原体を捕捉し、その除去を促進することです 3.しかし、免疫防御におけるETの保護的役割に加えて、特に炎症主導疾患の発症時(すなわち、関節リウマチおよび関節リウマチおよびアテローム性動脈硬化症 4).Eの放出は、インターロイキン8(IL-8)および腫瘍壊死因子α(TNFα)5、6を含む様々な炎症性サイトカインによって引き起こされ、およびEの局所的な蓄積は、組織損傷を増加させ、誘発することができる炎症性反応7.例えば、ETは、アテローム性動脈硬化症8の発症に因果的役割を果たし、血栓症9を促進し、心血管リスク10を予測することに関与している。
好中球に加えて、他の免疫細胞(すなわち、肥満細胞、好酸球、およびマクロファージ)も微生物または炎症刺激11、12への曝露時にEを放出できることが認識されている。これは、慢性炎症性疾患の発症、調節、および解決における重要な役割を考慮して、マクロファージの場合に特に重要であり得る。したがって、マクロファージからのET放出と炎症関連疾患発症との間の潜在的な関係をより深く理解することが重要である。最近の研究は、無傷のヒトアテローム硬化性プラークおよび組織化された血栓13におけるMETおよびNETの存在を示している。同様に、METは、炎症反応14の調節を介して腎臓損傷を駆動するのに関与している。しかしながら、好中球とは対照的に、マクロファージからのMET形成のメカニズムに関するデータは限られている。MET形成のヒトin vitroモデルを用いた最近の研究は、各細胞型に関与する経路のいくつかの違いを示す(すなわち、マクロファージによるヒストンシトルリン化の欠如に関して)6.しかし、一部の人々は、ヒストンシトルリン化15がない場合にもNETリリースが発生する可能性があることを示しています。
このプロトコルの全体的な目標は、臨床的に関連するマクロファージモデルでMET放出を評価するための簡単で直接的な方法を提供することです。MET(すなわち、THP-1ヒト単球細胞株および各種マウスマクロファージ細胞株)16を研究するために使用されている多数の異なるin vitroマクロファージ細胞モデルがある。これらのモデルに関連するいくつかの制限があります。例えば、マクロファージに対するTHP-1単球の分化には、通常、プロテインキナーゼC(PKC)依存性経路を活性化するフォルボル菌性酢酸(PMA)の添加などのプライミングステップが必要です。このプロセスは、ETリリース4をトリガすることが知られており、THP-1細胞からの低基底MET放出をもたらす。他の研究は、PMA処理THP-1細胞17と比較して、生体内のマクロファージによって取り付けられた生理活性および炎症応答のいくつかの違いを強調している。
同様に、異なるマウスマクロファージ様細胞株の挙動および炎症応答は、一次ヒトマクロファージ18の応答スペクトルを完全に表すものではない。従って、臨床現場におけるマクロファージET形成を調べる目的で、原発ヒト単球由来マクロファージ(HMDM)は、単球性またはマウスマクロファージ様細胞株よりもむしろより関連性の高いモデルであると考えられている。
M1偏光HMDMからのET放出は、ミエロペルオキシダーゼ由来酸化性次亜塩素酸(HOCl)、PMA、TNFα、およびIL-86を含む多数の異なる炎症刺激にこれらの細胞の曝露後に実証されている。ここで説明するプロトコルは、M1表現型にHMDMを偏光させ、これらの炎症刺激への曝露時にその後のMET放出を可視化するプロトコルである。PMAは、好中球を使用した以前の研究との比較を容易にするためにMETリリースの刺激として使用されます。重要なことに、HOCl、IL-8、およびTNFαはまた、生体内の炎症環境のより良いモデルであると考えられているMET放出を刺激するために使用される。ET放出の可視化のための顕微鏡的方法は、SYTOXグリーンを使用して生細胞培養中の細胞外DNAを染色することを含む、 SYTOXグリーン、以前の好中球研究で正常に適用された不浸透性蛍光緑色核酸染色。この方法は、ETリリースの迅速かつ定性的な評価を可能にしますが、ETリリース範囲を定量化するためのスタンドアロンの方法としては適切ではありません。異なる治療条件または介入から生じるET放出の程度を比較するために定量化が必要な場合は、代替方法論を使用する必要があります。
Protocol
Representative Results
Discussion
M1分化HmDMを用いたMET形成の生成と可視化は、特に慢性炎症下でこれらのマクロファージ構造の潜在的な病理学的役割を調べるのに有用である可能性のある新しいin vitroモデルを表す条件。これは、ヒト単球またはマウスマクロファージ細胞株との関連研究にも利用することができるMETを放出する原発ヒトマクロファージの刺激のための堅牢なプロトコルを提供する。HMDMによるMET形成の刺激の?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、永久的なインパクト・グラント(IPAP201601422)とノボ・ノルディスク財団バイオメディカル・プロジェクト・グラント(NNF17OC0028990)によって支援されました。YZはまた、シドニー大学からオーストラリアの大学院賞を受賞したことも認めています。パット・ピサンサラキット氏とモーガン・ジョーンズ氏の単球分離と組織培養に関する支援に感謝します。
Materials
| 120Q broad spectrum fluorescent light source | EXFO Photonic Solutions, Toronto, Canada | x-cite series | |
| Corning CellBIND Multiple Well Plate (12 wells) | Sigma-Aldrich | CLS3336 | For cell culture |
| Differential Quik Stain Kit (Modified Giemsa) | Polysciences Inc. | 24606 | Characterisation of monocytes |
| Hanks balanced salt solution (HBSS) | Thermo-Fisher | 14025050 | For washing steps and HOCl treatment |
| Hypochlorous acid (HOCl) | Sigma-Aldrich | 320331 | For MET stimulation |
| Interferon gamma | Thermo-Fisher | PMC4031 | For M1 priming |
| Interleukin 4 | Integrated Sciences | rhil-4 | For M2 priming |
| Interleukin 8 | Miltenyl Biotec | 130-093-943 | For MET stimulation |
| L-Glutamine | Sigma-Aldrich | 59202C | Added to culture media |
| Lipopolysaccharide | Integrated Sciences | tlrl-eblps | For M1 priming |
| Lymphoprep | Axis-Shield PoC AS | 1114544 | For isolation of monocytes |
| Olympus IX71 inverted microscope | Olympus, Tokyo, Japan | ||
| Phorbol 12- myristate 13-acetate (PMA) | Sigma-Aldrich | P8139 | For MET stimulation |
| Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | D5652 | For washing steps |
| RPMI-1640 media | Sigma-Aldrich | R8758 | For cell culture |
| SYTOX green | Life Technologies | S7020 | For MET visulaization |
| TH4-200 brightfield light source | Olympus, Tokyo, Japan | x-cite series | |
| Tumor necrosis factor alpha | Lonza | 300-01A-50 | For MET stimulation |
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