تحليل الخلايا الدبقية الصغيرة والبلاعم المستمدة من الخلايا العصبية من الجهاز العصبي المركزي عن طريق التدفق الخلوي
Summary
يوفر هذا البروتوكول تحليلا للقطاعات السكانية البلاعم في الماوس الكبار الجهاز العصبي المركزي عن طريق التدفق الخلوي ومفيد لدراسة علامات متعددة التي أعربت عنها هذه الخلايا.
Abstract
وقد أظهرت دراسات عديدة دور الخلايا المناعية، وخاصة الضامة، في الجهاز العصبي المركزي (نس) الأمراض. هناك نوعان من البلاعم الرئيسية في الجهاز العصبي المركزي: (1) الخلايا الدبقية الصغيرة، والتي هي الضامة المقيمين من الجهاز العصبي المركزي وتستمد من أسلاف الكيس المحي خلال التطور الجنيني، و (2) الضامة المستمدة الوحيدات (مدم)، والتي يمكن أن تتسلل الجهاز العصبي المركزي أثناء المرض وتستمد من الأسلاف نخاع العظم. الأدوار من كل فرعية بلاعم تختلف اعتمادا على علم الأمراض التي تجري دراستها. وعلاوة على ذلك، لا يوجد توافق في الآراء حول علامات النسيجية أو المعايير المميزة المستخدمة لهذه المجموعات السكانية البلاعم. ومع ذلك، فإن تحليل ملامح التعبير من علامات CD11b و CD45 عن طريق التدفق الخلوي يسمح لنا لتمييز الخلايا الدبقية الصغيرة (CD11b + CD45 ميد ) من مدم (CD11b + CD45 عالية ). في هذا البروتوكول، وتبين لنا أن كثافة الطرد المركزي التدرجوتحليل التدفق الخلوي يمكن استخدامها لتوصيف هذه المجموعات السكانية الفرعية البلاعم نس، ودراسة عدة علامات من الفائدة التي أعربت عنها هذه الخلايا كما نشرنا مؤخرا. وهكذا، فإن هذه التقنية يمكن أن تزيد فهمنا لدور الضامة في نماذج الماوس من الأمراض العصبية ويمكن أيضا أن تستخدم لتقييم آثار المخدرات على هذه الخلايا.
Introduction
الخلايا الدبقية الصغيرة هي الضامة المنسوجة الأنسجة المتضخم من الجهاز العصبي المركزي (نس). أنها تلعب دورين وظيفيين رئيسيين: الدفاع المناعي وصيانة التوازن الجهاز العصبي المركزي. على النقيض من مدم، التي تجدد باستمرار من الخلايا الجذعية المكونة للدم في نخاع العظام، والخلايا ميكروغليال التفريق بين الخلايا البدائية المكونة للدم السلف التي تنشأ في كيس المحي (يس) التي استعمرت الدماغ خلال التطور الجنيني 1 ، 2 ، 3 . في القوارض، عامل النسخ ميب يلعب دورا حاسما في تطوير جميع الخلايا النخاعية المستمدة من العظام والضامة، ولكن ل يس المستمدة الدبقية الصغيرة، وهذا العامل هو الاستغناء عن والتمايز يبقى يعتمد على عامل النسخ PU.1 4 .
في الجهاز العصبي المركزي صحية، الدبقية الصغيرة هي خلايا ديناميكية التي باستمرار عينة بيئتهم، سكانينغ والمسح لغزو مسببات الأمراض أو تلف الأنسجة 5 . الكشف عن مثل هذه الإشارات يبدأ مسار لحل الاصابة. تتحول الخلايا الدبقية الصغيرة بسرعة من التشكل التشعب إلى واحد أموبويد، الذي يتبعه البلعمة وإطلاق سراح مختلف الوسطاء، مثل السيتوكينات الموالية أو المضادة للالتهابات. وهكذا، اعتمادا على المكروية الخاصة بهم، يمكن أن الدبقية الصغيرة تنشيطها الحصول على مجموعة من الدول فتيلة متميزة 6 .
الدبقية الصغيرة تؤثر تأثيرا عميقا على تطور وتقدم العديد من الاضطرابات العصبية. في نماذج القوارض من مرض الزهايمر (أد) 7 ، التصلب الجانبي الضموري (ألس) 8 ، التصلب المتعدد (مس) 9 أو مرض باركنسون (بد) 10 ، وتظهر الدبقية الصغيرة للعب دور مزدوج، إما إحداث العصبية الضارة أو التمثيل في طريقة اعصاب، والتي تعتمد سن مرض معين، ومرحلة المرض، وعما إذا كان هذا المرض يتأثر مقصورة المناعة المناعية 7 ، 8 ، 9 ، 10 ، 11 . معظم الآفات الجهاز العصبي المركزي لوحظ في الأمراض المذكورة أعلاه تحتوي على السكان غير متجانسة من خلايا الدم النخاعي، بما في ذلك ليس فقط الدبقية الصغيرة متني، ولكن أيضا الضامة المحيطة بالأوعية والسحايا، وكذلك نس-ترشح مدم. هذه الأنواع من الخلايا قد تساهم بشكل تفاضلي في الآليات الفيزيولوجية المرضية المتعلقة إصابة وإصلاح 7 ، 12 ، 13 ، 14 ، 15 . التحدي الحالي للمحققين الذين يدرسون هذه النماذج المرض هو تحديد ما إذا كانت أحيدات الطرفية والضامة التسلل في الجهاز العصبي المركزي وإذا كان الأمر كذلك، إلى ديستإنغويش الخلايا الدبقية الصغيرة المقيمين من هذه الخلايا. في الواقع، خلايا ميكروغليال هي البلاستيك جدا. عندما يتم تنشيطها، الخلايا الدبقية الصغيرة إعادة التعبير عن علامات التي يتم التعبير عنها عادة من قبل وحيدات الطرفية والضامة. وبالتالي، فإن المسألة تعتمد على تحديد علامات التي يمكن أن تميز الخلايا الدبقية الصغيرة المقيمين من حيدات تسلل والضامة.
التمييز بين هؤلاء السكان على شرائح الدماغ عن طريق التطبيقات المناعية محدودة بسبب عدم وجود الأجسام المضادة المحددة. ومع ذلك، وتحليل التدفق الخلوي هو تقنية فعالة لتقييم التعبير عن عدة علامات والتمييز بين السكان الخلية (على سبيل المثال، الخلايا الليمفاوية، الضامة / مدم CD11b + CD45 عالية ، والدبقية الصغيرة CD11b + CD45 ميد )، فضلا عن المجموعات السكانية الفرعية 16 ، 17 ، 18 . يصف هذا البروتوكول إجراءات لعزلخلايا وحيدات النوى من الجهاز العصبي المركزي الماوس في نماذج الأمراض العصبية باستخدام الأمثل، والتفكك الأنسجة الأنزيمية والطرد المركزي التدرج الكثافة. وكذلك، وسيلة للتمييز بين الخلايا الدبقية الصغيرة و مدم في الجهاز العصبي المركزي باستخدام التدفق الخلوي.
نهج آخر هو القضاء على المايلين وتنقية الخلايا باستخدام الخرز المغناطيسي مترافق لأجسام مضادة محددة 19 ، 20 ، 21 . إزالة الميلين باستخدام المضادة للمايلين الخرز المغناطيسي هو أكثر تكلفة ويؤثر على بقاء وعائد الخلايا المعزولة 22 . هذه الخطوة والفصل إمونوماغنيتيك التالية من الخلايا الدبقية الصغيرة، والحد من دراسات أخرى من السكان الخلايا المناعية محددة 21،22.
هذه الإجراءات توفر وسيلة سهلة لدراسة المجموعات السكانية الفرعية البلاعم في تطور المرض، ولتحديد آثار المخدرات أو التعديلات الجينات على الظواهر البلاعم والدول التنشيط.
Protocol
Representative Results
Discussion
وقد ثبت أن الخلايا الدبقية الصغيرة و مدم لها وظائف مختلفة والمظاهر الظاهرية في الجهاز العصبي المركزي، وبالتالي تحديد وتحليل هذه المجموعات السكانية البلاعم ضرورية من أجل فهم أفضل الأمراض العصبية 9 ، 18 ، 25 . تحليل الت?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل من المنح المقدمة من الوكالة الوطنية للبحث العلمي (أنر-12-مالز-0003-02-P2X7RAD)، ورابطة فرنسا الزهايمر وببيفرانس. ويدعم مختبرنا أيضا من قبل إنسيرم، نرس، جامعة بيير وماري كوري وبرنامج "إنفستسيمنتس أفينير" أنر-10-إايهو-06 (إيهو-A-إيسم). نود أن نشكر المساعدة من مرفق سيليس ثقافة الخلية الأساسية.
Materials
| 5-month-old Mice | Janvier | C57BL/6J | |
| Liberase TL Research Grade | Sigma-Aldrich | 5401020001 | Digestion enzyme |
| Deoxyribonuclease I from bovine pancreas | Sigma-Aldrich | DN25 | |
| Percoll | GE Healthcare Life Sciences | 17-0891-01 | Density gradient medium |
| Cell Strainer size 70 µm Nylon | Corning | 731751 | |
| Venofix 25G | BRAUN | 4056370 | |
| Piston syringe 10 mL | Terumo | SS+10ES1 | |
| Pasteur pipette 230 mm | Dustcher | 20420 | |
| 1,5 mL tube | Eppendorf | 0030 123.328 | |
| 15 mL tube | TPP | 91015 | |
| 50 mL tube | TPP | 91050 | |
| 5 mL polystyrene round bottom tube | BD Falcon | 352054 | |
| D-PBS (1X) without Ca2+/Mg2+ | Thermo Fisher Scientific | 14190-094 | |
| D-PBS (10X) without Ca2+/Mg2+ | Thermo Fisher Scientific | 14200-067 | |
| Fetal bovine serum | Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | E4884 | |
| Bovine Serum Albumin solution 30% | Sigma-Aldrich | A7284 | |
| Paraformaldehyde 32% Solution | Electron Microscopy Sciences | 15714-S | Caution -Toxic |
| Saponin | Sigma-Aldrich | S2002 | |
| Sodium Azide | Sigma-Aldrich | 47036 | |
| PerCPCy5.5 Rat anti-mouse CD11b (clone M1/70) | eBioscience | 45-0112 | |
| Rat IgG2b K Isotype Control PerCP-Cyanine5.5 | eBioscience | 45-4031 | |
| BV421 Rat anti-mouse CD45 (clone 30-F11) | BD Biosciences | 563890 | |
| BV421 Rat IgG2b, κ Isotype Control RUO | BD Biosciences | 562603 | |
| Rabbit anti-mouse TMEM119 (clone28-3) | Abcam | ab209064 | |
| AlexaFluor 647 Donkey anti-rabbit IgG | Life Technologies | A31573 | |
| Anti-Mouse CD16/CD32 Purified | eBioscience | 14-0161 | Mouse Fc Block |
| Fixable Dead Cell Stain Kits | Invitrogen | L34969 | |
| Mouse CCR2 APC-conjugated Antibody | R&D | FAB5538A | |
| Rat IgG2B APC-conjugated Isotype Control | R&D | IC013A | |
| Mouse CX3CR1 PE-conjugated Antibody | R&D | FAB5825P | |
| Goat IgG PE-conjugated Antibody | R&D | IC108P | |
| Centrifuge | Eppendorf | 5804R | |
| Cell analyzer | BD Biosciences | BD FACSVERSE | |
| Data Analysis Software | FlowJo LLC | FlowJo | |
| Fine scissors | F.S.T | 14090-11 | |
| Standard Pattern Forceps | F.S.T | 11000-13 | |
| Mayo Scissors | F.S.T | 14010-15 | |
| Dumont #5 Forceps | F.S.T | 11251-20 |
References
- Ginhoux, F., et al. Fate mapping analysis reveals that adult microglia derive from primitive macrophages. Science. 330 (6005), 841-845 (2010).
- Ginhoux, F., Lim, S., Hoeffel, G., Low, D., Huber, T. Origin and differentiation of microglia. Front Cell Neurosci. 7, 45 (2013).
- Ginhoux, F., Jung, S. Monocytes and macrophages: developmental pathways and tissue homeostasis. Nat Rev Immunol. 14 (6), 392-404 (2014).
- Schulz, C., et al. A lineage of myeloid cells independent of Myb and hematopoietic stem cells. Science. 336 (6077), 86-90 (2012).
- London, A., Cohen, M., Schwartz, M. Microglia and monocyte-derived macrophages: functionally distinct populations that act in concert in CNS plasticity and repair. Front Cell Neurosci. 7, 34 (2013).
- Miron, V. E., Franklin, R. J. Macrophages and CNS remyelination. J Neurochem. 130 (2), 165-171 (2014).
- Mildner, A., et al. Distinct and non-redundant roles of microglia and myeloid subsets in mouse models of Alzheimer’s disease. J Neurosci. 31 (31), 11159-11171 (2011).
- Boillee, S., et al. Onset and progression in inherited ALS determined by motor neurons and microglia. Science. 312 (5778), 1389-1392 (2006).
- Yamasaki, R., et al. Differential roles of microglia and monocytes in the inflamed central nervous system. J Exp Med. 211 (8), 1533-1549 (2014).
- Wu, D. C., et al. Blockade of microglial activation is neuroprotective in the 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine mouse model of Parkinson disease. J Neurosci. 22 (5), 1763-1771 (2002).
- Cartier, N., Lewis, C. A., Zhang, R., Rossi, F. M. The role of microglia in human disease: therapeutic tool or target?. Acta Neuropathol. 128 (3), 363-380 (2014).
- Ajami, B., Bennett, J. L., Krieger, C., McNagny, K. M., Rossi, F. M. Infiltrating monocytes trigger EAE progression, but do not contribute to the resident microglia pool. Nat Neurosci. 14 (9), 1142-1149 (2011).
- Funk, N., et al. Characterization of peripheral hematopoietic stem cells and monocytes in Parkinson’s disease. Mov Disord. 28 (3), 392-395 (2013).
- Butovsky, O., et al. Modulating inflammatory monocytes with a unique microRNA gene signature ameliorates murine ALS. J Clin Invest. 122 (9), 3063-3087 (2012).
- Lewis, C. A., Solomon, J. N., Rossi, F. M., Krieger, C. Bone marrow-derived cells in the central nervous system of a mouse model of amyotrophic lateral sclerosis are associated with blood vessels and express CX(3)CR1. Glia. 57 (13), 1410-1419 (2009).
- Sedgwick, J. D., et al. Isolation and direct characterization of resident microglial cells from the normal and inflamed central nervous system. Proc Natl Acad Sci U S A. 88 (16), 7438-7442 (1991).
- Ford, A. L., Goodsall, A. L., Hickey, W. F., Sedgwick, J. D. Normal adult ramified microglia separated from other central nervous system macrophages by flow cytometric sorting. Phenotypic differences defined and direct ex vivo antigen presentation to myelin basic protein-reactive CD4+ T cells compared. J Immunol. 154 (9), 4309-4321 (1995).
- Martin, E., Boucher, C., Fontaine, B., Delarasse, C. Distinct inflammatory phenotypes of microglia and monocyte-derived macrophages in Alzheimer’s disease models: effects of aging and amyloid pathology. Aging Cell. , (2016).
- Bennett, M. L., et al. New tools for studying microglia in the mouse and human CNS. Proc Natl Acad Sci U S A. 113 (12), E1738-E1746 (2016).
- Jin, L. W., et al. Dysregulation of glutamine transporter SNAT1 in Rett syndrome microglia: a mechanism for mitochondrial dysfunction and neurotoxicity. J Neurosci. 35 (6), 2516-2529 (2015).
- Bedi, S. S., Smith, P., Hetz, R. A., Xue, H., Cox, C. S. Immunomagnetic enrichment and flow cytometric characterization of mouse microglia. J Neurosci Methods. 219 (1), 176-182 (2013).
- Nikodemova, M., Watters, J. J. Efficient isolation of live microglia with preserved phenotypes from adult mouse brain. J Neuroinflammation. 9, 147 (2012).
- Mizutani, M., et al. The fractalkine receptor but not CCR2 is present on microglia from embryonic development throughout adulthood. J Immunol. 188 (1), 29-36 (2012).
- Lecoeur, H., Ledru, E., Gougeon, M. L. A cytofluorometric method for the simultaneous detection of both intracellular and surface antigens of apoptotic peripheral lymphocytes. J Immunol Methods. 217 (1-2), 11-26 (1998).
- Richter, N., et al. Glioma-associated microglia and macrophages/monocytes display distinct electrophysiological properties and do not communicate via gap junctions. Neurosci Lett. 583, 130-135 (2014).
- Mahad, D., et al. Modulating CCR2 and CCL2 at the blood-brain barrier: relevance for multiple sclerosis pathogenesis. Brain. 129 (Pt 1), 212-223 (2006).
