בידוד תאי שושלת מונוציטים-מקרופאגים מעצמות חולדות בשיטת הדבקות משנית
Summary
כאן אנו מציגים פרוטוקול לבידוד של BMMs מחולדות SD, הנקרא שיטת ההדבקה המשנית.
Abstract
עם ירידה בצפיפות המינרלים בעצמות, העצמות נוטות יותר להישבר, ובכך משפיעות לרעה על איכות החיים של המטופל. הצמיחה וההתפתחות של העצמות מוסדרות בעיקר על ידי אוסטאובלסטים ואוסטאוקלסטים. מקובל לחשוב כי אוסטאוקלסטים מופקים מתאי מונוציטים-מקרופאגים של מח עצם (BMMs). BMMs ותאי גזע המטופויאטיים אחרים ממוקמים בחלל מח העצם. לכן, בידוד BMMs יציבים בודדים מאוכלוסיות תאים שונות והטרוגניות הוא אתגר עצום. כאן אנו מציגים פרוטוקול לבידוד של BMMs מחולדות SD, הנקרא שיטת ההדבקה המשנית. נאספו תאים דביקים בתרבית של 24-48 שעות בתרבית ראשונית. ניתוח ציטומטרי של זרימה הראה כי כ-37.94% מהתאים היו CD11b/c+ (אנטיגן פני השטח של מונוציטים-מקרופאג’). צביעת חומצה פוספטאז (TRAP) עמידה בפני טרטרט וניתוח כתמים מערביים הראו כי BMMs יכולים להבדיל לאוסטיאוקלסטים במבחנה. הממצאים הנ”ל הציעו כי תאי ההדבקה המשניים יכולים להיחשב כמודל תאי מתאים לחקר התמיינות אוסטאוקלסט.
Introduction
דווח כי תאי שושלת מונוציטים-מקרופאגים הקיימים במח העצם יכולים להתמיין למונוציטים בדם ומקרופאגיםשל רקמות 1,2. התאים הנ”ל, שיכולים להתמיין לאוסטיאוקלסטים כדי לאזן את צמיחת העצם והתפתחותה, משמשים בדרך כלל כמודל תאי להשראת אוסטאוקלסטים in vivo 3,4. מח עצם הוא רקמה מיוחדת המכילה מספר סוגים שונים של תאים, הכוללים אך אינם מוגבלים רק לתאי גזע מזנכימליים של מח עצם, תאי מונוציטים-מקרופאג’ של מח עצם (BMMs), תאי גזע המטופויאטיים, תאי אנדותל ותאי מערכת החיסון. למעשה, מספר מחקרים קודמים הציעו כי תאים דביקים שמיהרו לצאת מחל מח העצם של העצם הארוכה יכולים להתמיין לאוסטאובלסטים, אוסטאוקלסטים, כונדרוציטים או אדיפוציטים 5,6,7,8. למרות ששיטות בידוד ותרבית שונות שימשו ליצירת אוכלוסיות תאים הומוגניות שונות, עדיין ישנם אתגרים גדולים בבידוד ובגידול BMMs ממגוון סוגי תאים שונים.
מספר שיטות פותחו כדי לחלץ מקרופאגים חד-גרעיניים של מח עצם (BMSCs). עם זאת, רוב השיטות הללו מורכבות 9,10,11. לדוגמה, צנטריפוגת שיפוע צפיפות דורשת ערכה מיוחדת והפעולה גוזלת זמן ומסורבלת. שיטה זו מתאימה לבידוד של BMMs מדגימות דם בנפח גבוה, אך לא מדגימות מח עצם 9,12,13. בנוסף, חילוץ דגימות רקמה באמצעות עיכול קולגן הוא הליך מורכב וגוזל זמן; שיטה זו אינה מומלצת לבידוד של BMMs מדגימות מח עצם14,15. בנוסף, למרות שהפרדת זרימה יכולה לגרום לאוכלוסיות מונוציטים/מקרופאגים מטוהרות מאוד, היא דורשת גודלי מדגם גדולים מאוד ודרישות גבוהות של מכשירים וציוד10,16. בנוסף, שיטת העשרת החיידקים יקרה ביותר ואינה אפשרית במעבדה כללית17.
לכן, במחקר הנוכחי הוצעה שיטה נוחה, מהירה וזולה לבידוד מקרופאגים חד-גרעיניים ממח העצם. תאי מח עצם שנדבקו במשך נקודות זמן שונות שימשו לבידוד BMMs בשיטת הדבקה משנית. BMMs שחולצו בשיטה הנ”ל יכולים לגרום להיווצרות של אוסטאוקלסטים במבחנה, ובכך לספק מודל תאים פשוט ונוח למחקר עתידי של אוסטאופורוזיס במבחנה.
Protocol
Representative Results
Discussion
אוסטאוקלסטים הם אחד מסוגי התאים המשמעותיים ביותר המעורבים בהתרחשות ובהתפתחות של מחלות עצם, כמו גם אחד האובייקטים העיקריים של מחקר מחלות עצם20. מונוציטים/מקרופאגים יכולים להבדיל לאוסטיאוקלסטים. מאחר שמקרופאגים מונו-גרעיניים (תאי RAW264.7) יקרים מדי לרכישה ומופעלים בקלות במהלך תר…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי הקרן למדעי הטבע של מחוז ג’ג’יאנג (מענק מס’ LY19H060001) ופרויקט תוכנית המדע והטכנולוגיה של הרפואה הסינית המסורתית בג’ה-ג’יאנג (מס’ 2022ZB093).
Materials
| 35 mm2 cell climbing slices | NEST Biotechnology | 80102 | |
| Anti-cathepsin K | Abcam | ab19027 | 1:1,000 |
| Anti-CD11 isotype control | Abcam | ab172730 | 1 μg/test,1.675 mg/Ml |
| Anti-CD11b/c | Absin | abs124232 | 1μg/test, 1 mg/mL |
| Anti-TRAP | Abcam | ab191406 | 1:1,000 |
| Anti-β-actin | Beyotime | AF5003 | 1:1,000 |
| Cell climbing slices | NEST Biotechnology | 80102 | |
| Cell culture dish | corning | 430167 | |
| Cell culture flask | corning | 430168 | |
| Dulbecco's modified eagle medium (DMEM) | Gibco | C11995500BT | |
| Fetal bovine serum (FBS) | Gibco | 10099141C | |
| Goat anti-rabbit IgG | Abcam | ab150077 | for IF, 1:2,000 |
| goat anti-rabbit IgG | Abcam | ab6721 | for WB, 1:2,000 |
| M-CSF | Pepro tech | 400-28 | |
| PBS | Biosharp | BL302A | |
| RANKL | Pepro tech | 400-30 | |
| SD rat | Shanghai SLAC Laboratory Animal Co, Ltd | 1-10 days old | |
| SDS-PAGE gel preparation kit | Solarbio | P1200 | |
| TRAP/ALP Staining Kit | Wako | 294-67001 | |
| Trypsin-EDTA solution | Biosharp | BL512A | |
| Wright-Giemsa solution | Keygen Biotech | KGA225-1 |
References
- Jakubzick, C. V., Randolph, G. J., Henson, P. M. Monocyte differentiation and antigen-presenting functions. Nature Reviews. Immunology. 17 (6), 349-362 (2017).
- Locati, M., Curtale, G., Mantovani, A. Diversity, mechanisms, and significance of macrophage plasticity. Annual Review of Pathology. 15 (1), 123-147 (2020).
- Boyle, W. J., Simonet, W. S., Lacey, D. L. Osteoclast differentiation and activation. Nature. 423 (6937), 337-342 (2003).
- Ono, T., Nakashima, T. Recent advances in osteoclast biology. Histochemistry and Cell Biology. 149 (4), 325-341 (2018).
- Zhou, X., et al. Wnt/ß-catenin-mediated p53 suppression is indispensable for osteogenesis of mesenchymal progenitor cells. Cell Death & Disease. 12 (6), 521-534 (2021).
- Yu, Q., Zhao, B., He, Q., Zhang, Y., Peng, X. B. microRNA-206 is required for osteoarthritis development through its effect on apoptosis and autophagy of articular chondrocytes via modulating the phosphoinositide 3-kinase/protein kinase B-mTOR pathway by targeting insulin-like growth factor-1. Journal of Cellular Biochemistry. 120 (4), 5287-5303 (2019).
- Li, Z., MacDougald, O. A. Preclinical models for investigating how bone marrow adipocytes influence bone and hematopoietic cellularity. Best Practice & Research. Clinical Endocrinology & Metabolism. 35 (4), 101547-101560 (2021).
- Horowitz, M. C., et al. marrow adipocytes. Adipocyte. 6 (3), 193-204 (2017).
- Maridas, D. E., Rendina-Ruedy, E., Le, P. T., Rosen, C. J. Isolation, culture, and differentiation of bone marrow stromal cells and osteoclast progenitors frommice. Journal of Visualized Experiments. (131), e56750 (2018).
- Schyns, J., et al. Non-classical tissue monocytes and two functionally distinct populations of interstitial macrophages populate the mouse lung. Nature Communications. 10 (1), 3964-3980 (2019).
- Atif, S. M., Gibbings, S. L., Jakubzick, C. V. Isolation and identification of interstitial macrophages from the lungs using different digestion enzymes and staining strategies. Methods in Molecular Biology. 1784, 69-76 (2018).
- Scheven, B. A., Milne, J. S., Robins, S. P. A sequential culture approach to study osteoclast differentiation from nonadherent porcine bone marrow cells. In Vitro Cellular & Developmental Biology. Animal. 34 (7), 568-577 (1998).
- Bradley, E. W., Oursler, M. J. Osteoclast culture and resorption assays. Methods in Molecular Biology. , 19-35 (2008).
- Yu, Y. R., et al. Flow cytometric analysis of myeloid cells in human blood, bronchoalveolar lavage, and lung tissues. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 54 (1), 13-24 (2016).
- Gibbings, S. L., Jakubzick, C. V. A consistent method to identify and isolate mononuclear phagocytes from human lung and lymph nodes. Methods in Molecular Biology. 1799, 381-395 (2018).
- Jacquin, C., Gran, D. E., Lee, S. K., Lorenzo, J. A., Aguila, H. L. Identification of multiple osteoclast precursor populations in murine bone marrow. Journal of Bone and Mineral Research. 21 (1), 67-77 (2006).
- Gibbings, S. L., et al. Three unique interstitial macrophages in the murine lung at steady state. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 57 (1), 66-76 (2017).
- Higashi, S. L., et al. Ultra-high-speed western blot using immunoreaction enhancing technology. Journal of Visualized Experiments. (163), e61657 (2020).
- Gallagher, S., Chakavarti, D. Immunoblot analysis. Journal of Visualized Experiments. 20 (16), 759 (2008).
- Yin, Z., et al. Glycyrrhizic acid suppresses osteoclast differentiation and postmenopausal osteoporosis by modulating the NF-κB, ERK, and JNK signaling pathways. European Journal of Pharmocology. 859, 172550 (2019).
- Liu, F., et al. LRRc17 controls BMSC senescence via mitophagy and inhibits the therapeutic effect of BMSCs on ovariectomy-induced bone loss. Redox Biology. , (2021).
- Jin, X., et al. Thioacetamide promotes osteoclast transformation of bone marrow macrophages by influencing PI3K/AKT pathways. Journal of Orthopedic Surgery and Research. 17 (1), 53-63 (2022).
