Visualizzazione del macrofago trappole extracellulari mediante microscopia confocale
Summary
Trappole extracellulari del macrofago sono un’entità recentemente descritta. In questo articolo si concentrerà sui metodi di microscopia confocale e come essi sono visualizzati in vitro e in vivo da campioni del polmone.
Abstract
Un metodo primario impiegato per definire la presenza di trappole extracellulari del neutrofilo (reti) è la microscopia confocale. Abbiamo modificato i metodi di microscopia confocale stabilito per visualizzare trappole extracellulari del macrofago (METs). Queste trappole extracellulari sono definite dalla presenza di cromatina extracellulare con co-espressione di altri componenti quali le proteasi del granello, citrullinato istoni e peptidilico arginasi deiminasi (PAD). L’espressione di METs è generalmente misurata dopo l’esposizione ad uno stimolo e confrontato ai campioni non-stimolati. I campioni inoltre sono inclusi per controllo di sfondo e isotype. Le cellule sono analizzate utilizzando software di analisi di immagine ben definita. Microscopia confocale può essere utilizzata per definire la presenza di METs sia in vitro che in vivo nel tessuto polmonare.
Introduction
Trappole extracellulari del neutrofilo (reti), furono descritti per la prima volta da Brinkmann et al. 1 essi sono principalmente prodotte in risposta all’infezione (soprattutto ai batteri) e hanno un ruolo importante nella difesa ospite1,2. Sono stati descritti anche per verificarsi in risposta a malattie non infettive, compreso vasculitis ed eritematoso di lupus sistematico (SLE); e al mitogene phorbol 12-myrisate 13-acetato (PMA)2,3. Recentemente è stato riconosciuto che altri tipi delle cellule possono anche produrre trappole extracellulari, tra cui i macrofagi. Trappole extracellulari del macrofago (METs) non sono ancora un’entità ben definita in letteratura4,5. Recentemente abbiamo stabilito i metodi per rilevare la presenza di METs sia in vitro che in vivo6,7. In questo articolo, descriveremo la misurazione dei METs usando la microscopia confocal.
Caratteristiche principali di NETosis che lo distinguono dalle altre vie cellulari (ad esempio apoptosi8) sono l’estrusione della cromatina in collaborazione con: (1) citrullination di istoni (H3Cit)9, (2) co-espressione delle proteasi granello10 e (3) coinvolgimento del peptidil arginina deiminasi (PAD) 411,12. I macrofagi esprimono anche H3Cit, proteasi granello e PAD, e queste caratteristiche possono essere utilizzate per definire la presenza dei METs.
METs può avere un ruolo particolarmente importante nel polmone, come il macrofago è la cella dominante presente nelle vie aeree del polmone e gli alveoli e ha il ruolo iniziale nel dirigere la risposta immunitaria cellulare all’infezione/infiammazione. Inoltre, mentre gran parte del polmone è spazio vuoto (per esempio, all’interno di alveoli), i METs sono potenzialmente in grado di espandersi nello spazio disponibile, in contrasto con gli organi solidi.
Il metodo più utilizzato per definire la presenza di reti è mediante microscopia confocale. Non c’è ancora un modo chiaramente definito per misurare METs. La tecnica per la misurazione delle reti è stata adattata per misurare la presenza dei METs in questo protocollo. I requisiti principali per questo metodo sono accesso alla microscopia confocale e appropriato software di imaging per l’analisi.
Protocol
Representative Results
Discussion
Il metodo descritto in questa recensione è basato su quello utilizzato per definire la presenza di reti14. I macrofagi sono di gran lunga il tipo di cella dominante in campioni BAL e questo metodo di raccolta è particolarmente adatto per lo studio di METs. Se i globuli rossi sono presenti nel BAL, queste cellule dovrebbero essere lisate utilizzando cloruro di ammonio. La procedura di BAL generalmente attiva i macrofagi e pertanto si prevede che ci saranno METs presenti in campioni non-stimolati….
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato finanziato da sovvenzioni dal Monash University, National Health Medical Research Council e del polmone Monash e sonno Institute. Gli autori vorrei ringraziare lo staff di immunologia clinica presso Monash salute, Judy Callaghan, Alex Fulcher, Kirstin Elgass e Camden Lo di Monash Micro Imaging (MMI) per aiuto con la formazione immagine di microscopia confocale, e gli autori riconoscono le strutture MMI della Monash University. Gli autori riconoscono le strutture e assistenza scientifica e tecnica della piattaforma istologia Monash.
Materials
| Human samples: Primary antibodies | |||
| Rabbit anti-human H3Cit (Citrulline R26) | Abcam | AB5103 | 10 ug/ml |
| Rabbit anti-human MMP12 | Novus Biological | NB110-57214 | 1:100 concentration not quantifiable |
| Mouse anti-human MMP9 | Novus Biological | AB119906 | 1:200 ascites, no concentration given |
| Rabbit anti-human PADI2/PAD2 | Abcam | AB16478 | 7 ug/ml |
| Mouse anti-human PADI4/PAD4 | Abcam | AB128086 | 10.1 ug/ml |
| Sheep anti-human NE | LifeSpan Bioscience | LS-B4244 | 25 ug/ml |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Mouse samples: Primary antibodies | |||
| Goat anti-mouse MMP9 | Abcam | AF909 | 10 ug/ml |
| Rabbit anti-mouse H3Cit (Citrulline R26) | Abcam | AB5103 | 10 ug/ml |
| Rat anti-mouse F4/80 | In-house (hybridoma) | In house | 20 ug/ml |
| Sheep anti-human Anti-HNE /NE | Sapphire Bioscience | LS-B4244 | 25 ug/ml |
| Mouse anti-human PADI4/PAD4 | Abcam | AB128086 | 10.1 ug/ml |
| Super-frost plus slides | Menzel | S41104A | |
| Dapi-prolong gold | Molecular probes | P36931 | |
| Triton-X 100 | Sigma-Aldrich | 85111 | |
| Ammonium chloride | Sigma-Aldrich | E9434 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Secondary antibodies | |||
| Chicken anti-rabbit AF 488/ | Life technologies | A-21441 | |
| Chicken anti-rabbit AF 594 | Life technologies | A-21442 | |
| Chicken anti-goat AF 594 | Life technologies | a-21468 | |
| Chicken anti-mouse AF488 | Life technologies | A-21200 | |
| Donkey anti-sheep AF 594 | Life technologies | A-11018 | |
| Chicken anti-mouse AF 647 | Life technologies | A-21463 | |
| Donkey anti-sheep AF 594 | Life technologies | A-11016 | |
| Isotype control | |||
| Rabbit IgG | In house | ||
| Rabbit IgG | In house | ||
| Mouse IgG1 | BD Bioscience | 550878 | |
| Rabbit IgG | In house | ||
| Mouse IgG2a | BioLegend | 400201 | |
| Sheep IgG | In house | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software Programs | |||
| Imaris | Bitplane | ||
| Image J | NIH | ||
| To average intensity of fluorphores a standard office application like Microsoft Excel can be used | |||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Microscopes | |||
| C1 Confocal scanning microscope | Nikon | ||
| FV1200 Confocal scanning microscope | Olympus | ||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Tissue sources | |||
| Human BAL samples from the bronchoscopy suite at Monash Medical Centre | |||
| Mouse BAL samples and lung tissue from the Department of Pharmacology, University of Melbourne. | |||
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Media | |||
| RPMI | Sigma-Aldrich | r8758 | |
| Fetal calf serum | Sigma-Aldrich | F0926 | |
| L-glutamine | Sigma-Aldrich | G7513 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Other reagents | |||
| Sudan black | Sigma-Aldrich | 199664 | |
| paraformaldehyde/periodate/lysine (PLP) fixative | Sigma-Aldrich | 27387 | |
| Xylene | Sigma-Aldrich | 214736 | |
| Ketamine | Sigma-Aldrich | K2753 | |
| Natural formalin | Sigma-Aldrich | 42904 | |
| Paraffin | Sigma-Aldrich | 327204 | |
| Agarose | Sigma-Aldrich | A2576 | |
| Solvent 3B | Hi-Chem | 2026 | |
| Coverslips 12 ml | Sigma-Aldrich | S1815 | |
| Coverslips 60 x 24 ml | Sigma-Aldrich | C6875 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Mice | |||
| c57 black 6 | Monash animal research platform (MARP) | ||
| BALB/c | MARP |
References
- Brinkmann, V., et al. Neutrophil extracellular traps kill bacteria. Science. 303 (5663), 1532-1535 (2004).
- Brinkmann, V., Zychlinsky, A. Neutrophil extracellular traps: is immunity the second function of chromatin?. J Cell Biol. 198 (5), 773-783 (2012).
- Jorch, S. K., Kubes, P. An emerging role for neutrophil extracellular traps in noninfectious disease. Nat Med. 23 (3), 279-287 (2017).
- Cheng, O. Z., Palaniyar, N. NET balancing: a problem in inflammatory lung diseases. Frontiers immunol. 4, 1 (2013).
- Boe, D. M., Curtis, B. J., Chen, M. M., Ippolito, J. A., Kovacs, E. J. Extracellular traps and macrophages: new roles for the versatile phagocyte. J Leukoc Biol. 97 (6), 1023-1035 (2015).
- King, P. T., et al. Nontypeable Haemophilus influenzae induces sustained lung oxidative stress and protease expression. PloS one. 10 (3), e0120371 (2015).
- O’Sullivan, K. M., et al. Renal participation of myeloperoxidase in antineutrophil cytoplasmic antibody (ANCA)-associated glomerulonephritis. Kidney Int. 88 (5), 1030-1046 (2015).
- Fuchs, T. A., et al. Novel cell death program leads to neutrophil extracellular traps. J Cell Biol. 176 (2), 231-241 (2007).
- Wang, Y., et al. Histone hypercitrullination mediates chromatin decondensation and neutrophil extracellular trap formation. J Cell Biol. 184 (2), 205-213 (2009).
- Papayannopoulos, V., Metzler, K. D., Hakkim, A., Zychlinsky, A. Neutrophil elastase and myeloperoxidase regulate the formation of neutrophil extracellular traps. J Cell Biol. 191 (3), 677-691 (2010).
- Rohrbach, A. S., Slade, D. J., Thompson, P. R., Mowen, K. A. Activation of PAD4 in NET formation. Front Immunol. 3, 360 (2012).
- Lewis, H. D., et al. Inhibition of PAD4 activity is sufficient to disrupt mouse and human NET formation. Nat Chem Biol. 11 (3), 189-191 (2015).
- Ruwanpura, S. M., McLeod, L., Dousha, L. F., et al. Therapeutic Targeting of the IL-6 Trans-Signaling/Mechanistic Target of Rapamycin Complex 1 Axis in Pulmonary Emphysema. Am J Respir Crit Care Med. 194 (12), 1494-1505 (2016).
- Brinkmann, V., Laube, B., Abu Abed, U., Goosmann, C., Zychlinsky, A. Neutrophil extracellular traps: how to generate and visualize them. Journal of visualized experiments : JoVE. (36), (2010).
- Chow, O. A., von Kockritz-Blickwede, M., Bright, A. T., et al. Statins enhance formation of phagocyte extracellular traps. Cell host & microbe. 8 (5), 445-454 (2010).
- Wong, K. W., Jacobs, W. R. Mycobacterium tuberculosis exploits human interferon gamma to stimulate macrophage extracellular trap formation and necrosis. J Infect Dis. 208 (1), 109-119 (2013).
