흐름에서 백혈구의 모집에 기질 세포의 영향 분석
Summary
흐름에서 백혈구를 모집 염증이 혈관 내피 세포의 기능은 중간 엽 기질 세포에 의해 조절된다. 우리는 흐름 호중구 모집을 평가하고 간엽 기질 세포가 이러한 과정을 조절하는 것을 재생 역할을 조사하는데 사용될 수있다 일차 인간 세포를 통합 두 시험 관내 모델을 설명한다.
Abstract
기질 세포는 이웃 내피 세포와 크로스 토크 (cross-talk)를 통해 염증 동안 순환 백혈구의 채용을 조절한다. 여기에서 우리는 염증이 혈관 내피 세포에 의해 흐름에서 호중구 순환의 모집을 공부 두 체외 "혈관"모델을 설명합니다. 이러한 모델의 주요 이점은, 생체 내에서 발생할 수있는 바와 같이, 순서대로 백혈구 접착 캐스케이드의 각 단계를 분석하는 능력이다. 우리는 또한 두 모델은 백혈구 모집을 조절하는,이 경우 중간 엽 줄기 세포 (MSC)에서 기질 세포의 역할을 연구하기 위해 적용 할 수있는 방법에 대해 설명합니다.
기본 내피 세포는 Ibidi의 microslides에 24 시간 동안없이 Transwell 필터의 반대편에 직접 접촉하는 인간의 MSC 혼자 또는 함께 배양 하였다. 배양 4 시간 동안 종양 괴사 인자 알파 (TNFα)로 자극과 흐름 기반 부착 분석법에 혼입 하였다. 호중구의 루스는 관류되었다4 분의 내피 세포 이상. 호중구와 내피 세포와의 상호 작용을 흐르는 캡처 위상차 현미경으로 시각화했다.
두 모델에서 사이토 카인 자극은 용량 의존적으로 흐르는 호중구의 내피 모집 증가했다. 모집 호중구의 거동 분석 압연 용량 의존적 감소 및 내피 통해 이주에서 용량 의존적으로 증가 하였다. 공동 문화에서, MSC는 TNFα 자극 내피 세포에 호중구 부착을 억제.
우리 플로우 기반 유착 모델에서 순환 백혈구 보충의 초기 위상을 모방. 백혈구뿐만 아니라, 그들은 그러한 치료 학적 투여 MSC 또는 순환하는 종양 세포와 같은 다른 세포 유형의 채용을 검토 할 수있다. 우리의 다층 공동 문화 모델은 MSC는 염증성 사이토 카인에 대한 반응을 수정하는 내피 세포와 통신 것으로 나타났습니다, alteri호중구의 모집 겨. 이러한 모델을 사용하여 더 많은 연구가 완전히 다른 조직 및 조건 (염증성 질환 또는 암)에서 어떻게 기질 세포를 이해 염증시 백혈구의 채용에 영향을 미치는 데 필요합니다.
Introduction
염증은 해상도 1,2를 허용하는 염증 조직에서 꽉에 백혈구 항목의 규제와 출구를 필요로 미생물 감염이나 조직 손상에 대한 보호 반응이다. 내피 세포 (EC) 그 라인 혈관 순환 백혈구 및 조직 상주 기질 세포 사이의 크로스 토크 (cross-talk)이 과정 3을 조정 필수적이다. 그러나 백혈구의 통제되지 않은 모집 및 효과 간격은 만성 염증성 질환 4의 개발을 뒷받침. 건강과 질병에서 백혈구 모집의 우리의 현재 이해는 불완전하며 더 강력한 모델은이 과정을 분석 할 필요가있다.
후 모세관 세정맥 혈관 EC를 통해 혈액에서 백혈구의 채용을 지원하는 메커니즘은 잘 1,2,5을 설명 하였다. 순환 백혈구 전문 수용체 (예를 들면, VCAM-1, E-셀렉틴, P- 셀렉틴)에 의해 캡쳐 된염증이 내피 세포에까지 조절한다. 이러한 과도 상호 작용은 백혈구 표면에 결합 된 케모카인 및 백혈구 6 (11)에 의해 표현 인테그린을 활성화 지질 파생 매개체 (기원 내피 또는 기질 중 하나)과 상호 작용 할 수 있습니다. 이것은 차례로 내피 세포 및 전 조직 12 (15)에 부착 및 드라이브 마이그레이션을 안정화시킨다. 조직 내에서 백혈구가 자신의 운동, 기능과 생존 16, 17에 영향을 미치는 기질 유래 요원을 실시 모집. 성장하는 증거가 강력하게 신호가 다음의 채용 과정 조건 백혈구의 각 단계에서 수신하는 것이 좋습니다. 그러나, 백혈구 모집에 대한 우리의 이해가 불완전 남아 있고 아주 작은 조직 내에서 구성 요소를 형성 백혈구의 이동에 대한 알려져있다.
버밍엄에서 우리는에서 백혈구의 채용을 연구하기 위해 체외 "혈관"모델의 여러 개발9,18,19 흐름. 우리는 지금 백혈구 모집의 혈관 EC 행위로 즉시 규제가 로컬 미세 환경의 변화에 대응하는 것으로 알고 있습니다. 구체적으로는, 조직 상주 간질 세포가 활발히 채용 3에서의 역할에 영향을 미칠 인접한 혈관 EC와 대화에 의해 부분적으로, 염증 반응을 조절할 수있다. 우리는 이전에 각종 간질 세포 조직 – 특이 적 방식으로 부착 및 백혈구의 이동을 지원하기 위해 EC의 기능을 조절하는 것으로 나타났다, 이러한 효과는 만성 질환 13,16,20,21에서 변경 될 수있다. 따라서, 간질 세포를 각각의 염증 반응 (22)의 상황을 특징 짓는 조직 '주소 부호'를 확립한다. 최근에, 우리는 골수 유래 MSC (BMMSC)이 강력하게 모두 호중구의 모집에 감소로 이어지는, 사이토 카인에 대한 EC의 반응을 하향 조절하고 23 림프구 것을 증명하고있다.
메커니즘은 GOV규율하는 모집 해명은 주로 시험 관내에서 분리 한 세포 유형 (예, EC) 또는 단백질을 혼입 분석을 이용했다. 그러나, 이들 연구는 고려하지 않는 조직 로컬 환경의 영향 (즉, 기질 세포의 존재) 백혈구의 모집 및 그 이후의 조직 내로 이동. 여기서 우리는, 간질 세포가, 구체적으로는 중간 엽 줄기 세포를 두하는 플로우 기반 방법 (MSC)를 설명하는 EC 23 공 배양된다. 이러한 모델은 우리가 흐름에서 백혈구 채용을 지원하는 특별한 능력 내피 반응에 기질 세포의 효과를 검사 할 수 있습니다.
Protocol
1. 분리 및 문화 차 인간의 내피 세포와 중간 엽 줄기 세포의 단리 및 배양 인간 제대 정맥 내피 세포 (HUVEC) : 종이 타월로 트레이에 탯줄을 넣고 70 % 에탄올 스프레이. 조직 문화 후드에 배치합니다. 양쪽 끝의 정맥 cannulate을 확인합니다. 고정하기 위해 유관 끝 주위에 케이블 타이를 놓습니다. PBS는 주사기를 이용하여 정맥 혈액을 세척 할 것. 공기와 주사기를 입력하고 제거?…
Representative Results
처음에, 우리는 마이크로 슬라이드 Ibidi의 모델 (- 9 부 (7))를 사용하여 흐름 호중구 모집 TNFα와 EC를 자극하는 효과를 분석 하였다. TNFα, 어떤 호중구의 내피 부착 단층 작은 경우 (도 2a)의 부재. 이 (25), (26) 바인딩 지원에 필요한 접착 분자 (셀렉틴) 또는 케모카인을 표명하지 아니 EC 휴식 / 치료로 예상했다. 대조적으로, 사이토킨 자극 크게 용량 의존적으로 …
Discussion
여기에서 우리는 염증이 내피 세포에 의해 호중구 순환의 모집을 공부 두 체외 "혈관"모델을 설명합니다. 이러한 모델의 주요 이점은, 생체 내에서 발생할 수있는 바와 같이, 순서대로 백혈구 접착 캐스케이드의 각 단계를 분석하는 능력이다. 우리는 이전에 TNFα 자극 EC 9, 29을 통해 용량 의존적으로 호중구 부착의 증가와 윤회를 발견했다. 우리는 또한 두 모델은 백혈…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Umbilical cords were collected with the assistance of the Birmingham Women’s Health Care NHS Trust. HMM was supported by an Arthritis Research UK Career Development Fellowship (19899) and Systems Science for Health, University of Birmingham (5212).
Materials
| Collagenase Type Ia | Sigma | C2674 | Dilute in 10ml PBS to get a final concentration of 10mg/ml. Store at -20°C in 1ml aliquots. |
| Dulbecco's PBS | Sigma | D8662 | With calcium and magnesium chloride. Keep sterile and store at room temperature. |
| 1X Medium M199 | Gibco | 31150-022 | Warm in 37 °C water bath before use. |
| Gentamicin sulphate | Sigma | G1397 | Store at 4°C. Add to M199 500ml bottle. |
| Human epidermal growth factor | Sigma | E9644 | Store at -20°C in 10µl aliquots. |
| Fetal calf serum (FCS) | Sigma | F9665 | FCS must be batch tested to ensure the growth and viability of isolated EC. Heat inactivate at 56°C. Store in 10ml aliquots at -20°C. |
| Amphotericin B | Gibco | 15290-026 | Potent and becomes toxic within a week so fresh complete HUVEC medium must be made up every week. Store at -20°C in 1ml aliquots. |
| Hydrocortisone | Sigma | H0135 | Stock is in ethanol. Store at -20°C in 10µl aliquots. |
| Collagenase Type II | Sigma | C6885 | Dilute stock in PBS to a final concentration of 100mg/ml. Store at -20°C in 100µl aliquots. |
| Hyaluronidase | Sigma | H3631 | Dilute stock in PBS to a final concentration of 20,000U/ml. Store at -20°C in 100µl aliquots. |
| 100µm cell strainer for 50ml centifuge tube | Scientific Lab Supplies (SLS) | 352360 | Other commercially available cell strainers (e.g. Greiner bio-one) can also be used. |
| DMEM low glucose | Biosera | LM-D1102/500 | Warm in 37 °C water bath before use. |
| Penicillin/Streptomycin mix | Sigma | P4333 | Store at -20°C in 1ml aliquots. |
| 25cm2 tissue culture flask | SLS | 353109 | |
| 75cm2 tissue culture flask | SLS | 353136 | |
| Bone marrow mesenchymal stem cells vial | Lonza | PT-2501 | Store in liquid nitrogen upon arrival. Cells are at passage 2 upon arrival but are designated passage 0. Exapand to passage 3 and store in liquid nitrogen for later use. |
| Mesenchymal stem cell growth medium (MSCGM) | Lonza | PT-3001 | Warm in 37 °C water bath before use. For Cell Tracker Green staining use medium without FCS. |
| EDTA (0.02%) solution | Sigma | E8008 | Store at 4°C. Warm in 37°C water bath before use. |
| Trypsin solution | Sigma | T4424 | Store at -20°C in 2ml aliquots. Thaw at room temperature and use immediately. |
| Cryovials | Greiner bio-one | 2019-02 | Keep on ice before adding before adding cell suspension. |
| Mr. Frosty Freezing Container | Nalgene | 5100-0001 | Store at room temperature. When adding cryovials with cells store at -80°C for 24h before transfrring cells to liquid nitrogen. |
| Ibidi u-Slide VI (0.4), T/C treated, sterile | Ibidi | IB-80606 | Alternative models include glass capillaries, Cellix Biochips (www.cellixltd.com), BioFlux Plates (www.fluxionbio.com/bioflux/) and GlycoTech parallel plate flow chambers (http://www.glycotech.com/apparatus/parallel.html). |
| Cell tracker green dye | Life technologies | C2925 | Store in 5µl aliquots at -20°C. Dilute in 5ml prewarmed (at 37°C) MSCGM. |
| Cell counting chambers | Nexcelom | SD-100 | Alternatively a haemocytometer can be used. |
| Cellometer auto T4 cell counter | Nexcelom | Auto T4-203-0238 | |
| Tumor necrosis factor α (TNFα) | R&D Systems | 210-TA-100 | Dilute stock in PBS to a final concentration of 100,000U/ml. Store at -80°C in 10µl aliquots. |
| 6-well, 0.4µm PET Transwell filters | SLS | 353090 | |
| K2-EDTA in 10ml tubes | Sarstedt | Store at room temperature. | |
| Histopaque 1119 | Sigma | 11191 | Store at 4°C. Warm to room temperature before use. |
| Histopaque 1077 | Sigma | 10771 | Store at 4°C. Warm to room temperature before use. |
| 10ml round bottomed tube | Appleton Woods | SC211 142 AS | |
| 7.5% BSA Fraction V solution | Life technologies | 15260-037 | Store at 4°C. |
| 20ml Plastipak syringes | BD falcon | 300613 | |
| 5ml Plastipak syringes | BD falcon | 302187 | |
| 2ml Plastipak syringes | BD falcon | 300185 | |
| 3M hypo-allergenic surgical tape 9m x 2.5cm | Micropore | 1530-1 | Use to secure the syringe tap onto the wall of the perspex chamber. |
| Silicon rubber tubing, internal diameter/external diameter (ID/OD) of 1/3mm (thin tubing) | Fisher Scientific | FB68854 | Cut silicon tubing to the appropriate size. All tubing leading directly to the electronic microvalve must be thin. |
| Silicon rubber tubing ID/OD of 2/4mm (thick tubing) | Fisher Scientific | FB68855 | |
| Portex Blue Line Manometer tubing | Smiths | 200/495/200 | Tubing leading to the syringe pump. |
| 3-way stopcock | BOC Ohmeda AB | ||
| Glass 50ml syringe for pump | Popper Micromate | 550962 | Must be primed prior to use by removing any air bubbles. |
| Glass coverslip | Raymond A Lamb | 26x76mm coverslips made to order. Lot number 2440980. | |
| Parafilm gasket | American National Can Company | Cut a 26x76mm piece of parafilm using an aluminium template and cut a 20x4mm slot into it using a scalpel 10a. Gasket thickness is approximately 133µm. | |
| Two perspex parallel plates | Wolfson Applied Technology Laboratory | Specially designed chamber consisting of parallel plates held together by 8 screws. The lower plate has a viewing slot cut out in the middle and a shallow recess milled to allow space for the coverslip, filter and gasket. The upper perspex plate has an inlet and outlet hole positioned over the flow channel. | |
| Electronic 3-way microvalve with min. dead space | Lee Products Ltd. | LFYA1226032H | Electronically connected to a 12 volt DC power supply. |
| Syringe pump for infusion/withdrawal (PHD2000) | Harvard Apparatus | 70-2001 | Set the diameter to 29mm and refill (flow) rate. |
| L-shaped connector | Labhut | LE876 | To attach to the inlet and outlet ports onto the Ibidi microslide channel. |
| Video camera | Qimaging | 01-QIC-F-M-12-C | Connected to a computer which enables digitall videos to be recorded. |
| Image-Pro Plus 7.0 | Media Cybernetics | 41N70000-61592 | For data analysis. Manually tag cells displaying the different behaviors. Track cells for analysis of rolling and migration velocities. |
| Refer to product datasheets for details on hazards of using the reagents described here. |
References
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Citer Cet Article
Munir, H., Rainger, G. E., Nash, G. B., McGettrick, H. Analyzing the Effects of Stromal Cells on the Recruitment of Leukocytes from Flow. J. Vis. Exp. (95), e52480, doi:10.3791/52480 (2015).