Özet

Aislamiento de leucocitos de la interfaz humana Materno-fetal

Published: May 21, 2015
doi:

Özet

Described herein is a protocol to isolate and further study the infiltrating leukocytes of the decidua basalis and decidua parietalis – the human maternal-fetal interface. This protocol maintains the integrity of cell surface markers and yields enough viable cells for downstream applications as proven by flow cytometry analysis.

Abstract

El embarazo se caracteriza por la infiltración de leucocitos en los tejidos reproductivos y en la interfase materno-fetal (decidua basal y decidua parietal). Esta interfaz es el lugar anatómico de contacto entre la madre y tejidos fetales; Por lo tanto, es un sitio de acción inmunológica durante el embarazo. Leucocitos infiltrantes en la interfase materno-fetal juegan un papel central en la implantación, el mantenimiento del embarazo, y el momento de la entrega. Por lo tanto, caracterizaciones fenotípicas y funcionales de estos leucocitos proporcionarán información sobre los mecanismos que conducen a trastornos del embarazo. Varios protocolos se han descrito con el fin de aislar la infiltración de leucocitos de la decidua basal y decidua parietal; sin embargo, la falta de coherencia en los reactivos, enzimas, y los tiempos de incubación hace que sea difícil comparar estos resultados. Se describe aquí un nuevo enfoque que combina el uso de diss mecánicos y enzimáticos suavesociation técnicas para preservar la viabilidad e integridad de los marcadores extracelulares e intracelulares en los leucocitos aislados de los tejidos humanos en la interfase materno-fetal. Aparte de inmunofenotipo, cultivo celular, y la clasificación de células, las aplicaciones futuras de este protocolo son numerosas y variadas. Siguiendo este protocolo, los leucocitos aislados se pueden utilizar para determinar la metilación del ADN, la expresión de genes diana, tr funcionalidad vitro de leucocitos (es decir, la fagocitosis, citotoxicidad, la proliferación de células T, y la plasticidad, etc.), y la producción de especies reactivas de oxígeno en la interfase materno-fetal. Además, utilizando el protocolo descrito, este laboratorio ha sido capaz de describir nuevos y raros leucocitos en la interfase materno-fetal.

Introduction

El embarazo se caracteriza por tres fases distintas inmunológicos: 1) la implantación y placentación temprana asociada con una respuesta pro-inflamatoria (es decir, la implantación se asemeja a una "herida abierta"); 2) el segundo trimestre y la mayor parte del tercer trimestre del embarazo cuando se logra la homeostasis inmune a través de un estado predominantemente anti-inflamatoria en la interfase materno-fetal; y 3) el parto, un estado pro-inflamatorio 1-7. Las células inmunes juegan un papel importante en la regulación de la respuesta inflamatoria en la interfase materno-fetal, donde su abundancia y el cambio de localización durante todo el embarazo 6-9.

En los seres humanos, la interfaz materno-fetal representa un área de contacto directo entre los tejidos materna (decidua) y fetal (corion o trofoblasto). Esta interfaz incluye: 1) la decidua parietal que recubre la cavidad uterina no cubierto por la placenta y es en yuxtaposiciónpara el corion leve; y 2) la decidua basal, que se encuentra en la placa basal de la placenta donde es invadida por los trofoblastos intersticiales 10 (Figura 1). La intimidad de estas zonas de contacto crea condiciones para la exposición antigénica fetal al 11-13 materna sistema inmunológico. No es sorprendente, los leucocitos comprenden hasta el 30-40% de las células deciduales 8,9,14,15 además de las células de tipo estromal típicos y células glandulares 8,14,16. El papel de los leucocitos en la interfase materno-fetal abarca múltiples procesos que incluyen la limitación de la invasión trofoblástica 17, la remodelación de las arterias espirales 18,19, el mantenimiento de la tolerancia materna 12,20, y el inicio del trabajo 21-26. Los leucocitos tanto de la adaptación y las extremidades innata del sistema inmune, es decir, las células T, macrófagos, neutrófilos, células B, células dendríticas, y células NK, se han identificado en los tejidos deciduales, y suproporciones y estado de activación se ha demostrado que variar espacialmente y temporalmente durante toda la gestación 6-10,12,14,24,27-30. Las perturbaciones en la población y / o la función de leucocitos están asociados con el aborto espontáneo 31, 32 preeclampsia, restricción del crecimiento intrauterino 32,33, y trabajo de parto prematuro 7,24. Por lo tanto, el estudio de las características fenotípicas y la funcionalidad de los leucocitos en la interfase materno-fetal humano facilitará la elucidación de las vías inmunológicas dysregulated en los trastornos del embarazo.

Una de las herramientas más poderosas utilizadas para determinar el fenotipo y las propiedades funcionales de los leucocitos se citometría de flujo, la tecnología que permite el análisis cuantitativo de múltiples parámetros simultáneamente 34-36. Para analizar los leucocitos por citometría de flujo, se requiere aislamiento de los leucocitos en una suspensión de una sola célula. Por lo tanto, un método para separar la infiltración leuSe necesita kocytes desde la interfaz materno-fetal para estudiar su fenotípica y propiedades funcionales.

Varios métodos han sido descritos para aislar los leucocitos desde la interfaz materno-fetal humano 10,14,25,27,37-39. Mientras que algunos se aplican desagregación mecánica 10,25,27,38, otros utilizan digestión enzimática 37,40 para la disociación de tejido. Debido a la desagregación mecánica produce un menor rendimiento y reducción de la viabilidad 41, y la disociación enzimática puede afectar a la viabilidad y la retención de marcador de superficie celular 42, el método descrito en el presente documento combina la disociación mecánica suave con enzimático pre-tratamiento para aumentar el rendimiento de los leucocitos aislados sin comprometer la viabilidad celular. Una combinación similar de métodos ha demostrado ser eficaz en el aislamiento de leucocitos de los tejidos deciduales en la interfase materno-fetal 39. Por lo tanto, el protocolo descrito en este documento implica mechadesagregación nica con un disociador tejido automático que aumenta la consistencia, mientras que el ahorro de tiempo y mano de obra en comparación con picado tradicional con escalpelos opuestas, hojas de afeitar o tijeras quirúrgicas 10,28. La enzima seleccionada para la disociación del tejido era Accutase. A diferencia colagenasa utilizada 43, Dispasa 44, 45 y tripsina, Accutase (una solución desprendimiento celular) combina proteolítica general y actividades colagenolíticas que contribuyen a la disociación eficiente pero suave 46,47. Después de la disociación, los leucocitos se enriquecen a partir de la población total de las células deciduales por centrifugación en gradiente de densidad. Varios medios de gradiente de densidad se han utilizado previamente, el más común de los cuales son Percoll (una suspensión de partículas de sílice coloidal) y Ficoll 48 (un polímero de sacarosa con un alto peso molecular sintético) 49. La eficacia superior de aislamiento por el polímero sacarosa ha sido Previously muestra 50, y el protocolo descrito en el presente documento además demuestra que este medio de gradiente de densidad produce una pureza suficientemente alta de los leucocitos mononucleares.

Por lo tanto, el protocolo descrito en el presente documento combina la desagregación tisular mecánico con un disociador automática tejido, la digestión enzimática con una solución de desprendimiento celular, y la separación de leucocitos con un medio de gradiente de densidad (1,077 + 0,001 g / ml) para aislar los leucocitos de tejidos deciduales humanos. Este protocolo se ha demostrado para preservar los antígenos de superficie celular, junto con la viabilidad celular. Los leucocitos aislados se pueden utilizar para múltiples aplicaciones que incluyen inmunofenotipo con citometría de flujo y estudios funcionales in vitro.

Protocol

Este protocolo es apropiado para el aislamiento de leucocitos de la decidua basal y decidua parietal en preparación para inmunofenotipo por citometría de flujo. Además, las células aisladas se pueden utilizar para la clasificación de células, cultivo celular, el aislamiento de ARN, y la citología. Antes de trabajar con las muestras mencionadas en este protocolo, la aprobación ética humana debe ser obtenido de la Comisión de Ética Local Investigación y Juntas de Revisión Institucional. La recolección y util…

Representative Results

. La disección de los tejidos humanos en la interfase materno-fetal (decidua basal y decidua parietal) se muestra en la Figura 1 Este procedimiento incluye la disección de la placa basal, que incluye la decidua basal (Figura 1A – D). La decidua basal se obtiene mediante la eliminación de las vellosidades de la placenta (lado fetal) de la placa basal (Figura 1C). La decidua parietal se recoge raspando suavemente la membrana coriónica (Figura …

Discussion

Caracterización de las propiedades funcionales y fenotípicas de la infiltración de leucocitos en la interfase materno-fetal humano es esencial para la comprensión de los mecanismos inmunológicos que conducen a trastornos del embarazo. Varias técnicas se han descrito con el fin de aislar los leucocitos de la interfaz materno-fetal durante el embarazo humano 10,14,25,28,37,42,43. Sin embargo, cada una de estas técnicas es distinta, utiliza enzimas o combinaciones de enzimas diferentes, requiere diferente…

Açıklamalar

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Este trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional Eunice Kennedy Shriver de Salud Infantil y Desarrollo Humano, NIH / DHHS. Este trabajo también fue apoyado, en parte, por la iniciativa de la Universidad de Wayne State Perinatal en maternas, perinatales y Salud Infantil. Agradecemos Maureen McGerty (Wayne State University) por sus lecturas críticas del manuscrito.

Materials

Dissection
Sterile dissection tools: surgical scissors, forceps, and fine-tip tweezers  Any vendor 20012-027
1X phosphate buffered saline (PBS) Life Technologies (1X PBS)
Large and small Petri dishes Any vendor
Dissociation
Accutase Life Technologies A11105-01 (cell detachment solution)
Sterile 2 mL safe-lock conical tubes Any vendor
50 mL conical centrifuge tubes Any vendor
100 µm cell strainers FALCON/Corning 352360
5 mL round bottom polystyrene test tubes Any vendor
Transfer pipettes Any vendor
C tubes Miltenyi Biotec 130-093-237
Cell Culture
RPMI culture medium 1640  Life Technologies 22400-089 (1X) (10% FBS and 1% P/S)
Plastic chamber slides Thermo Scientific 177437
Incubator Thermo Scientific Corporation HEPA Class 100
Water bath Fisher Scientific ISOTEMP 110
Cell counter Nexelcom Cellometer Auto2000
Microscope Olympus Olympus CKX41
Cell Separation
MS columns Miltenyi Biotec 130-042-201
Cell separator Miltenyi Biotec 130-042-109
30μm pre-separation filters Miltenyi Biotec 130-041-40
Multistand Miltenyi Biotec 130-042-303
15mL safe-lock conical tubes Any Vendor
MACS buffer  (0.5% bovine serum albumin, 2mM EDTA and 1X PBS)
Reagents
FcR Blocking Miltenyi Biotec 130-059-901 (Fc Block)
Anti-human cell surface antigen antibodies  BD Biosciences (Table 1)
Bovine serum albumin  Sigma A7906
LIVE/DEAD viability dye BD Biosciences 564406
Lyse/Fix buffer  BD Biosciences 346202
FACS buffer  (1% BSA, 0.5% Sodium Azide, and 1X PBS)
Staining buffer  BD Biosciences 554656
Trypan Blue solution 0.4% Life Technologies 15250-011
Ficoll GE Healthcare 17-1440-02 20% density gradient media
Additional Instruments
Incubator with shaker Thermo Scientific MAXQ 4450
Flow cytometer BD Biosciences LSR-Fortessa
Centrifuge  Beckman Coulter SpinChron DLX
Vacuum system Any vendor
Automatic tissue dissociator  Miltenyi Biotec gentleMACS Dissociator

Referanslar

  1. Kelly, R. W. Inflammatory mediators and parturition. Rev Reprod. 1 (2), 89-96 (1996).
  2. Keelan, J. A., et al. Cytokines, prostaglandins and parturition–a review. Placenta. 24, S33-S46 (2003).
  3. Romero, R., et al. Inflammation in preterm and term labour and delivery. Semin Fetal Neonatal Med. 11 (5), 317-326 (2006).
  4. Norman, J. E., Bollapragada, S., Yuan, M., Nelson, S. M. Inflammatory pathways in the mechanism of parturition. BMC Pregnancy Childbirth. 7, S7 (2007).
  5. Mor, G., Cardenas, I. The immune system in pregnancy: a unique complexity. Am J Reprod Immunol. 63 (6), 425-433 (2010).
  6. Gomez-Lopez, N., Guilbert, L. J., Olson, D. M. Invasion of the leukocytes into the fetal-maternal interface during pregnancy. J Leukoc Biol. 88 (4), 625-633 (2010).
  7. Gomez-Lopez, N., StLouis, D., Lehr, M. A., Sanchez-Rodriguez, E. N., Arenas-Hernandez, M. Immune cells in term and preterm labor. Cell Mol Immunol. , (2014).
  8. Bulmer, J. N., Morrison, L., Longfellow, M., Ritson, A., Pace, D. Granulated lymphocytes in human endometrium: histochemical and immunohistochemical studies. Hum Reprod. 6 (6), 791-798 (1991).
  9. Bulmer, J. N., Williams, P. J., Lash, G. E. Immune cells in the placental bed. Int J Dev Biol. 54 (2-3), 281-294 (2010).
  10. Sindram-Trujillo, A., Scherjon, S., Kanhai, H., Roelen, D., Claas, F. Increased T-cell activation in decidua parietalis compared to decidua basalis in uncomplicated human term pregnancy. Am J Reprod Immunol. 49 (5), 261-268 (2003).
  11. Red-Horse, K., et al. Trophoblast differentiation during embryo implantation and formation of the maternal-fetal interface. J Clin Invest. 114 (6), 744-754 (2004).
  12. Erlebacher, A. Immunology of the maternal-fetal interface. Annu Rev Immunol. 31, 387-411 (2013).
  13. Christiansen, O. B. Reproductive immunology. Mol Immunol. 55 (1), 8-15 (2013).
  14. Vince, G. S., Starkey, P. M., Jackson, M. C., Sargent, I. L., Redman, C. W. Flow cytometric characterisation of cell populations in human pregnancy decidua and isolation of decidual macrophages. J Immunol Methods. 132 (2), 181-189 (1990).
  15. Trundley, A., Moffett, A. Human uterine leukocytes and pregnancy. Tissue Antigens. 63 (1), 1-12 (2004).
  16. Richards, R. G., Brar, A. K., Frank, G. R., Hartman, S. M., Jikihara, H. Fibroblast cells from term human decidua closely resemble endometrial stromal cells: induction of prolactin and insulin-like growth factor binding protein-1 expression. Biol Reprod. 52 (3), 609-615 (1995).
  17. Rango, U. Fetal tolerance in human pregnancy–a crucial balance between acceptance and limitation of trophoblast invasion. Immunol Lett. 115 (1), 21-32 (2008).
  18. Robson, A., et al. Uterine natural killer cells initiate spiral artery remodeling in human pregnancy. FASEB J. 26 (12), 4876-4885 (2012).
  19. Lima, P. D., Zhang, J., Dunk, C., Lye, S. J., Anne Croy, ., B, Leukocyte driven-decidual angiogenesis in early pregnancy. Cell Mol Immunol. , (2014).
  20. Aluvihare, V. R., Kallikourdis, M., Betz, A. G. Regulatory T cells mediate maternal tolerance to the fetus. Nat Immunol. 5 (3), 266-271 (2004).
  21. Thomson, A. J., et al. Leukocytes infiltrate the myometrium during human parturition: further evidence that labour is an inflammatory process. Hum Reprod. 14 (1), 229-236 (1999).
  22. Young, A., et al. Immunolocalization of proinflammatory cytokines in myometrium, cervix, and fetal membranes during human parturition at term. Biol Reprod. 66 (2), 445-449 (2002).
  23. Osman, I., et al. Leukocyte density and pro-inflammatory cytokine expression in human fetal membranes, decidua, cervix and myometrium before and during labour at term. Mol Hum Reprod. 9 (1), 41-45 (2003).
  24. Hamilton, S., et al. Macrophages infiltrate the human and rat decidua during term and preterm labor: evidence that decidual inflammation precedes labor. Biol Reprod. 86 (2), 39 (2012).
  25. Gomez-Lopez, N., et al. Evidence for a role for the adaptive immune response in human term parturition. Am J Reprod Immunol. 69 (3), 212-230 (2013).
  26. Hamilton, S. A., Tower, C. L., Jones, R. L. Identification of chemokines associated with the recruitment of decidual leukocytes in human labour: potential novel targets for preterm labour. PLoS One. 8 (2), e56946 (2013).
  27. Sindram-Trujillo, A. P., et al. Differential distribution of NK cells in decidua basalis compared with decidua parietalis after uncomplicated human term pregnancy. Hum Immunol. 64 (10), 921-929 (2003).
  28. Repnik, U., et al. Comparison of macrophage phenotype between decidua basalis and decidua parietalis by flow cytometry. Placenta. 29 (5), 405-412 (2008).
  29. Sanguansermsri, D., Pongcharoen, S. Pregnancy immunology: decidual immune cells. Asian Pac J Allergy Immunol. 26 (2-3), 171-181 (2008).
  30. Houser, B. L. Decidual macrophages and their roles at the maternal-fetal interface. Yale J Biol Med. 85 (1), 105-118 (2012).
  31. Tamiolakis, D., et al. Human decidual cells activity in women with spontaneous abortions of probable CMV aetiology during the first trimester of gestation. An immunohistochemical study with CMV-associated antigen. Acta Medica (Hradec Kralove). 47 (3), 195-199 (2004).
  32. Williams, P. J., Bulmer, J. N., Searle, R. F., Innes, B. A., Robson, S. C. Altered decidual leucocyte populations in the placental bed in pre-eclampsia and foetal growth restriction: a comparison with late normal pregnancy. Reproduction. 138 (1), 177-184 (2009).
  33. Eide, I. P., et al. Serious foetal growth restriction is associated with reduced proportions of natural killer cells in decidua basalis. Virchows Arch. 448 (3), 269-276 (2006).
  34. Brown, M., Wittwer, C. Flow cytometry: principles and clinical applications in hematology. Clin Chem. 46 (8 Pt 2), 1221-1229 (2000).
  35. He, H., Courtney, A. N., Wieder, E., Sastry, K. J. Multicolor flow cytometry analyses of cellular immune response in rhesus macaques. J Vis Exp. (38), (2010).
  36. Jaso, J. M., Wang, S. A., Jorgensen, J. L., Lin, P. Multi-color flow cytometric immunophenotyping for detection of minimal residual disease in AML: past, present and future. Bone Marrow Transplant. 49 (9), 1129-1138 (2014).
  37. Ritson, A., Bulmer, J. N. Isolation and functional studies of granulated lymphocytes in first trimester human decidua. Clin Exp Immunol. 77 (2), 263-268 (1989).
  38. Nagaeva, O., Bondestam, K., Olofsson, J., Damber, M. G., Mincheva-Nilsson, L. An optimized technique for separation of human decidual leukocytes for cellular and molecular analyses. Am J Reprod Immunol. 47 (4), 203-212 (2002).
  39. Male, V., Gardner, L., Moffett, A. Chapter 7. Isolation of cells from the feto-maternal interface. Curr Protoc Immunol. (UNIT 7.40), 41-11 (2012).
  40. Soares, M. J., Hunt, J. S. Placenta and trophoblast: methods and protocols overview II. Methods Mol Med. 122, 3-7 (2006).
  41. Ritson, A., Bulmer, J. N. Extraction of leucocytes from human decidua. A comparison of dispersal techniques. J Immunol Methods. 104 (1-2), 231-236 (1987).
  42. White, H. D., et al. A method for the dispersal and characterization of leukocytes from the human female reproductive tract. Am J Reprod Immunol. 44 (2), 96-103 (2000).
  43. Maruyama, T., et al. Flow-cytometric analysis of immune cell populations in human decidua from various types of first-trimester pregnancy. Hum Immunol. 34 (3), 212-218 (1992).
  44. Zhang, J., et al. Isolation of lymphocytes and their innate immune characterizations from liver, intestine, lung and uterus. Cell Mol Immunol. 2 (4), 271-280 (2005).
  45. Carlino, C., et al. Recruitment of circulating NK cells through decidual tissues: a possible mechanism controlling NK cell accumulation in the uterus during early pregnancy. Blood. 111 (6), 3108-3115 (2008).
  46. Bajpai, R., Lesperance, J., Kim, M., Terskikh, A. V. Efficient propagation of single cells Accutase-dissociated human embryonic stem cells. Mol Reprod Dev. 75 (5), 818-827 (2008).
  47. Zhang, P., Wu, X., Hu, C., Wang, P., Li, X. Rho kinase inhibitor Y-27632 and Accutase dramatically increase mouse embryonic stem cell derivation. In Vitro Cell Dev Biol Anim. 48 (1), 30-36 (2012).
  48. Snegovskikh, V. V., et al. Intra-amniotic infection upregulates decidual cell vascular endothelial growth factor (VEGF) and neuropilin-1 and -2 expression: implications for infection-related preterm birth. Reprod Sci. 16 (8), 767-780 (2009).
  49. Oliver, C., Cowdrey, N., Abadia-Molina, A. C., Olivares, E. G. Antigen phenotype of cultured decidual stromal cells of human term decidua. J Reprod Immunol. 45 (1), 19-30 (1999).
  50. Chang, Y., Hsieh, P. H., Chao, C. C. The efficiency of Percoll and Ficoll density gradient media in the isolation of marrow derived human mesenchymal stem cells with osteogenic potential. Chang Gung Med J. 32 (3), 264-275 (2009).
  51. Gartner, S. The macrophage and HIV: basic concepts and methodologies. Methods Mol Biol. , 670-672 (2014).
  52. Panchision, D. M., et al. Optimized flow cytometric analysis of central nervous system tissue reveals novel functional relationships among cells expressing CD133, CD15, and CD24. Stem Cells. 25 (6), 1560-1570 (2007).
  53. Quan, Y., et al. Impact of cell dissociation on identification of breast cancer stem cells. Cancer Biomark. 12 (3), 125-133 (2012).

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Bu Makaleden Alıntı Yapın
Xu, Y., Plazyo, O., Romero, R., Hassan, S. S., Gomez-Lopez, N. Isolation of Leukocytes from the Human Maternal-fetal Interface. J. Vis. Exp. (99), e52863, doi:10.3791/52863 (2015).

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