Een<em> In vitro</em> Model te Heterogeniteit van Human Macrophage Differentiatie en Polarisatie Studie
Summary
Monocyt-afgeleide macrofagen belangrijke cellen van het aangeboren immuunsysteem. Hier beschrijven we een eenvoudig te gebruiken<em> In vitro</em> Model om deze cellen te genereren. Met behulp gradiëntcentrifugatie, negatieve kraal isolatie en specifieke cel kweekomstandigheden, kan monocyt-afgeleide macrofagen worden gegenereerd voor fenotypische en functionele studies.
Abstract
Monocyt-afgeleide macrofagen een belangrijke celtype van het aangeboren immuunsysteem. Muismodellen bestuderen macrofaag biologie lijden de fenotypische en functionele verschillen tussen muizen en humane monocyt-afgeleide macrofagen. Daarom beschrijven we hier een in vitro model voor primaire humane macrofagen produceren en te bestuderen. Kort na dichtheidsgradiënt centrifugering van perifeer bloed getrokken uit een onderarm ader, monocyten geïsoleerd uit perifeer bloed mononucleaire cellen met negatieve magnetische bead isolatie. De monocyten worden vervolgens gekweekt gedurende zes dagen in bepaalde omstandigheden verschillende macrofaag differentiatie of polarisatie induceren. Het model is gemakkelijk te gebruiken en omzeilt de problemen veroorzaakt door species-specifieke verschillen tussen muis en mens. Bovendien is dichter bij de in vivo omstandigheden dan het gebruik van geïmmortaliseerde cellijnen. Kortom, de hier beschreven model is geschikt om te studeren macrophage biologie, identificeren ziektemechanismen en nieuwe therapeutische doelwitten. Hoewel niet volledig experimenten met dieren of menselijke weefsels verkregen post-mortem vervangen, de hier beschreven model maakt de identificatie en validatie van de ziekte mechanismen en therapeutische doelwitten die zeer relevant zijn voor verschillende ziekten bij de mens kunnen zijn.
Introduction
Monocyt-afgeleide macrofagen een belangrijke cellulaire component van het aangeboren immuunsysteem en bijdragen aan vele acute of chronische ontstekingsprocessen 1. Macrofagen spelen een belangrijke rol in vele inflammatoire ziekten zoals atherosclerose of kanker 2. Macrofagen een hoge plasticiteit en kunnen verschillende fenotypes afhankelijk van de plaatselijke micromilieu 3 nemen. Aldus bestuderen macrofaag differentiatie en heterogeniteit is essentieel voor het verhogen van de kennis van de pathofysiologie van vele ziekten en identificatie van nieuwe therapeutische doelwitten en ontwikkeling van nieuwe therapieën mogelijk.
In veel gevallen worden muismodellen gebruikt om de pathofysiologie van bepaalde ziektebeelden. Echter, het bestuderen macrofaag biologie gebruikt muismodellen vergezeld door verscheidene tekortkomingen: (1) Het aantal leukocyten deelverzameling getallen (bijvoorbeeld monocyten en granulocyten) in raHeral bloed van muizen of mensen verschilt sterk suggereert verschillende rollen van monocyten in muizen en menselijke pathofysiologie. (2) Er bestaan aanzienlijke verschillen in genexpressie tussen muis en mens perifere bloed monocyten suggereert substantiële verschillen in hun functie tijdens gezondheid en ziekte 4. (3) een aantal markers die worden gebruikt om murine monocyten en macrofagen (F4/80, LYC, etc.) Identificeren bestaat niet in humane myeloïde cellen, die de overdracht van de bevindingen in muismodellen de menselijke situatie nogal moeilijk.
Dus, om ons inzicht in macrofaag differentiatie en ongelijkmatig menselijke ziekte te verhogen, moeten we gebruik van modellen werken met menselijke macrofagen maken. Daarom beschrijven we hier een model van menselijke primaire macrofagen generatie die gemakkelijk te gebruiken en maakt studie van humane monocyt-afgeleide macrofagen in vitro onder verschillende omstandigheden die leiden tot verschillende macrofaag posatie types. In verscheidene studies hebben we de in vitro model van monocyt-afgeleide primaire humane macrofagen macrofaag biologie en het potentiële relevantie voor de menselijke atherosclerose 5-7 analyseren.
Hoewel niet volledig experimenten met dieren of menselijke weefsels verkregen post-mortem vervangen, de hier beschreven model maakt de identificatie en validatie van de ziekte mechanismen en therapeutische doelwitten die zeer relevant zijn voor verschillende ziekten bij de mens kunnen zijn.
Protocol
Representative Results
Discussion
Monocyt-afgeleide macrofagen vertegenwoordigen de belangrijkste celtype van het aangeboren immuunsysteem. Zij spelen een belangrijke rol in vele ontstekingsziekten waaronder atherosclerose of kanker 2. Aldus bestuderen macrofaag biologie is essentieel voor het vergroten van onze kennis over de pathofysiologie van vele ziekten en ontwikkeling van nieuwe therapieën mogelijk.
Vele studies toepassing van muismodellen overexpressie of ontbreken bepaalde genen van belang. Bij monocyt-a…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Nadine Wambsganss voor een uitstekende technische ondersteuning. Dit werk werd ondersteund door een subsidie van de Deutsche Forschungsgemeinschaft (GL599/1-1) en deels door een subsidie van het Innovatiefonds FRONTIER (Universiteit van Heidelberg) naar CAG
Materials
| Name of Reagent/Material | Company | Catalog Number | Comments |
| 50 ml centrifuge tube (sterile) | Fisher | 055398 | |
| D-PBS (1X), liquid (no calcium or magnesium) | Invitrogen | 14190-250 | |
| EDTA | Sigma | T9285 | |
| BSA | Sigma | A-8806 | |
| FCS | Invitrogen | ||
| EasySep Human Monocyte Enrichment Kit | StemCell Technologies | 19059 | |
| EasySep Magnet | StemCell Technologies | 18000 | |
| FACS tubes | Fisher | 352008 | |
| Macrophage-SFM (1X) | Invitrogen | 12065-074 | |
| Penicillin-streptomycin | Sigma | P-4458 | |
| Nutridoma-SP | Roche | 11011375001 | |
| human M-CSF 10 μg | Peprotech | 300-25 | |
| Cell Culture Plates 6-well | Fisher | 07-200-80 |
References
- Gordon, S., Taylor, P. R. Monocyte and macrophage heterogeneity. Nat. Rev. Immunol. 5, 953-964 (2005).
- Gordon, S., Mantovani, A. Diversity and plasticity of mononuclear phagocytes. European Journal of Immunology. 41, 2470-2472 (2011).
- Martinez, F. O., Sica, A., Mantovani, A., Locati, M. Macrophage activation and polarization. Front. Biosci. 13, 453-461 (2008).
- Ingersoll, M. A., et al. Comparison of gene expression profiles between human and mouse monocyte subsets. Blood. 115, 10-19 (2010).
- Gleissner, C. A., Sanders, J. M., Nadler, J., Ley, K. Upregulation of aldose reductase during foam cell formation as possible link among diabetes, hyperlipidemia, and atherosclerosis. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 28, 1137-1143 (2008).
- Gleissner, C. A., et al. CXCL4 downregulates the atheroprotective hemoglobin receptor CD163 in human macrophages. Circ. Res. , (2009).
- Gleissner, C. A., Shaked, I., Little, K. M., Ley, K. CXC chemokine ligand 4 induces a unique transcriptome in monocyte-derived macrophages. J. Immunol. 184, 4810-4818 (2010).
- Martinez, F. O., Gordon, S., Locati, M., Mantovani, A. Transcriptional profiling of the human monocyte-to-macrophage differentiation and polarization: New molecules and patterns of gene expression. J. Immunol. 177, 7303-7311 (2006).
- Verreck, F. A. W., et al. Human il-23-producing type 1 macrophages promote but il-10-producing type 2 macrophages subvert immunity to (myco)bacteria. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 101, 4560-4565 (2004).
- Rey-Giraud, F., Hafner, M., Ries, C. H. In vitro generation of monocyte-derived macrophages under serum-free conditions improves their tumor promoting functions. PLoS One. 7, e42656 (2012).
- Boyle, J. J., et al. Coronary intraplaque hemorrhage evokes a novel atheroprotective macrophage phenotype. American Journal of Pathology. 174, 1097-1108 (2009).
- Cho, H. J., et al. Induction of dendritic cell-like phenotype in macrophages during foam cell formation. Physiol Genomics. 29, 149-160 (2007).
- Vogt, G., Nathan, C. In vitro differentiation of human macrophages with enhanced antimycobacterial activity. The Journal of Clinical Investigation. 121, 3889-3901 (2011).
- Mikita, T., Porter, G., Lawn, R. M., Shiffman, D. Oxidized low density lipoprotein exposure alters the transcriptional response of macrophages to inflammatory stimulus. Journal of Biological Chemistry. 276, 45729-45739 (2001).
- Qin, Z. Y. The use of THP-1 cells as a model for mimicking the function and regulation of monocytes and macrophages in the vasculature. Atherosclerosis. 221, 2-11 (2012).
- Daigneault, M., Preston, J. A., Marriott, H. M., Whyte, M. K. B., Dockrell, D. H. The identification of markers of macrophage differentiation in pma-stimulated THP-1 cells and monocyte-derived macrophages. PLoS One. 5, e8668 (2010).
- Wahl, L. M., Wahl, S. M., Smythies, L. E., Smith, P. D. Isolation of human monocyte populations. Current Protocols in Immunology. , (2001).
- Waldo, S. W., et al. Heterogeneity of human macrophages in culture and in atherosclerotic plaques. Am. J. Pathol. 172, 1112-1126 (2008).
- Martín-Fuentes, P., et al. Individual variation of scavenger receptor expression in human macrophages with oxidized low-density lipoprotein is associated with a differential inflammatory response. The Journal of Immunology. 179, 3242-3248 (2007).
