Summary

इन विट्रो अस्थि मज्जा द्वारा Myelin मलबे के Phagocytosis-व्युत्पंन मैक्रोफेज

Published: December 30, 2017
doi:

Summary

हम वर्तमान विधियों प्राथमिक murine अस्थि मज्जा की phagocytic क्षमता का आकलन करने के लिए-फ्लोरोसेंट लेबल myelin मलबे और intracellular लिपिड छोटी बूंदों धुंधला का उपयोग मैक्रोफेज व्युत्पंन ।

Abstract

अस्थि मज्जा-व्युत्पंन मैक्रोफेज (BMDMs) परिपक्व ल्यूकोसाइट्स कि पेशेवर फ़ैगोसाइट कणों की एक किस्म समाशोधन में सक्षम के रूप में एक महत्वपूर्ण शारीरिक भूमिका की सेवा कर रहे हैं । आम तौर पर, BMDMs केंद्रीय तंत्रिका तंत्र (सीएनएस) से प्रतिबंधित कर रहे हैं, लेकिन एक चोट के बाद, वे आसानी से घुसपैठ कर सकते हैं । एक बार घायल सीएनएस ऊतक के भीतर, BMDMs प्राथमिक कोशिका प्रकार चोट के क्लीयरेंस के लिए जिंमेदार है-सेलुलर मलबे व्युत्पंन, लिपिड अमीर myelin मलबे की बड़ी मात्रा सहित । BMDM घुसपैठ और myelin मलबे के neuropathological असर सीएनएस के भीतर phagocytosis जटिल है और अच्छी तरह से समझ में नहीं आता । प्रोटोकॉल यहां वर्णित, सीएनएस चोट के संदर्भ में BMDMs के प्रत्यक्ष इन विट्रो अध्ययन के लिए अनुमति देते हैं । हम कवर murine BMDM अलगाव और संस्कृति, myelin मलबे की तैयारी, और परख BMDM myelin मलबे phagocytosis का आकलन करने के लिए । इन तकनीकों महत्वपूर्ण विशेष उपकरण या सामग्री के लिए की आवश्यकता के बिना मजबूत quantifiable परिणाम का उत्पादन, अभी तक आसानी से शोधकर्ताओं की जरूरतों को पूरा करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है ।

Introduction

अस्थि मज्जा-व्युत्पंन मैक्रोफेज (BMDMs) सहज और अनुकूली प्रतिरक्षा प्रणाली के बीच एक महत्वपूर्ण कड़ी कर रहे हैं । antigen प्रस्तुत कक्षों (APCs) के रूप में, वे लिम्फोसाइटों के साथ दोनों antigen प्रस्तुति और cytokine रिलीज़1,2,3के माध्यम से संवाद कर सकते हैं । हालांकि, पेशेवर फ़ैगोसाइट के रूप में, उनके प्राथमिक समारोह रोगजनकों, वृद्ध कोशिकाओं, और सेलुलर मलबे1,4स्पष्ट करने के लिए है । एक रीढ़ की हड्डी की चोट (विज्ञान) के बाद, myelin मलबे की पर्याप्त मात्रा मरने oligodendrocytes से उत्पंन होता है, सेल प्रकार axon सीएनएस के लिए जिंमेदार5myelination । हम और दूसरों को पता चला है कि myelin मलबे की मंजूरी मुख्य रूप से BMDMs5,6,7घुसपैठ की जिंमेदारी है । हालांकि, रीढ़ की हड्डी में चोट साइटों myelin मलबे की समाई के भीतर एक समर्थक भड़काऊ राज्य5,8,9की ओर इन सामांय विरोधी भड़काऊ कोशिकाओं को शिफ्ट करने का सुझाव दिया गया है । घायल रीढ़ की हड्डी में तंत्रिका-सूजन के प्रमुख मध्यस्थों के रूप में, BMDMs महत्वपूर्ण नैदानिक लक्ष्य हैं ।

घायल रीढ़ की हड्डी में BMDMs के प्रभाव की जांच करने में मदद करने के लिए, हम एक इन विट्रो मॉडल सीधे अध्ययन कैसे BMDMs myelin मलबे का जवाब करने के लिए विकसित किया है । जैविक प्रासंगिकता में सुधार करने के लिए, दोनों प्राथमिक murine BMDMs और हौसले से पृथक myelin मलबे इन जांचों में उपयोग किया जाता है । इस तरह के रूप में, यहां प्रस्तुत तरीके भी विस्तार अलगाव और प्राथमिक murine BMDMs की संस्कृति, और एक संशोधित सुक्रोज ढाल को murine myelin मलबे व्युत्पंन10,11,12को अलग इस्तेमाल किया तकनीक । Myelin मलबे आसानी से एक फ्लोरोसेंट डाई, carboxyfluorescein succinimidyl एस्टर (CFSE) के साथ लेबल किया जा सकता है, internalization द्वारा अपने BMDMs को ट्रैक करने के लिए CFSE । यह गैर साइटोटोक्सिक है, और इसके संकीर्ण फ्लोरोसेंट स्पेक्ट्रम परमिट है क्योंकि इस आवेदन के लिए अच्छी तरह से अनुकूल है अन्य फ्लोरोसेंट जांच के साथ division13,14. निम्नलिखित phagocytosis, myelin मलबे लिपिड lysosomes के माध्यम से ले जाया जाता है और intracellular लिपिड बूंदों में तटस्थ लिपिड के रूप में पैक5। इस intracellular लिपिड संचय यों तो, हम एक तेल लाल ओ (ओरो) दाग मात्रात्मक छवि विश्लेषण के लिए अनुकूलित विधि प्रस्तुत करते हैं । यह सरल धुंधला विधि मजबूत प्रतिलिपि परिणाम और ठहराव15पैदा करता है । इन तरीकों myelin मलबे phagocytosis और लिपिड प्रतिधारण सीमित विशेष उपकरणों के साथ के अध्ययन की सुविधा ।

Protocol

तरीकों यहां वर्णित है और खंड 2 में फ्लोरिडा राज्य विश्वविद्यालय संस्थागत पशु देखभाल और उपयोग समिति (IACUC) द्वारा अनुमोदित किया गया है और देखभाल और प्रयोगशाला पशुओं, 8वें संस्करण के उपयोग के लिए गाइड ?…

Representative Results

CFSE लेबल myelin मलबे के साथ BMDMs के उपचार स्पष्ट internalization (चित्रा 2) उपज चाहिए । जबकि एक 3 घंटे के संपर्क समय BMDMs के लिए पर्याप्त है phagocytose मजबूत बहाव का पता लगाने के लिए myelin मलबे जोड़ा, intracellular संचय के रूप में छोटे र…

Discussion

प्रक्रियाओं यहां वर्णित दोनों ताजा पृथक कच्चे तेल सीएनएस myelin मलबे और प्राथमिक अस्थि मज्जा का उपयोग-मैक्रोफेज व्युत्पंन । पशु व्यय को कम करने के लिए, हम अनुशंसा करते हैं कि दोनों दिमाग और अस्थि मज्जा को?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

लेखक ग्लेन सैंज-Hodgson, चिकित्सा के FSU कॉलेज में वीडियो उत्पादन, संपादन में अपने सभी काम के लिए मीडिया विशेषज्ञ, और आवाज पर शुक्रिया अदा करना चाहूंगा ।

इस काम को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (R01GM100474 और R01GM072611) ने समर्थन दिया था.

Materials

DMEM GE Healthcare Life Sciences SH30243.01 High glucose with L-glutamine, sodium pyruvate
Penicillin-Streptomycin Solution Corning 30-002-CI 100X Solution
New Born Calf Serum (NCS) Rocky Mountain Biologics NBS-BBT-5XM United States Origin
NCTC clone 929 [L cell, L-929, derivative of Strain L]  ATCC CCL-1 L929 Cell Line of Conditioned Media Preparation
24-well Cell Culture Plates VWR 10062-896 
Cell Culture Dish Greiner Bio-One 639960 Polystyrine, 145/20mm
CFSE Cell Proliferation Kit Thermo Fisher C34570 DMSO for Reconsitution Provided
Fluoro-gel with Tris Buffer  Electron Microscopy Sciences 17985-11
Oil Red O Sigma Aldrich O0625
Equipment
Materials Company Catalog Number Comments
Ultracentrifuge Tubes Beckman Coulter 326823 Thinwall, Polypropylene, 38.5 mL, 25 x 89 mm
SW 32 Ti Ultracentrifuge Rotor Beckman Coulter 369650 SW 32 Ti Rotor, Swinging Bucket, Titanium
Hand Held Rotary Homogenizer Fisher Science 08-451-71

References

  1. Wynn, T. A., Chawla, A., Pollard, J. W. Macrophage biology in development, homeostasis and disease. Nature. 496 (7446), 445-455 (2013).
  2. Unanue, E. R. Antigen-presenting function of the macrophage. Annu Rev Immunol. 2, 395-428 (1984).
  3. Cavaillon, J. M. Cytokines and macrophages. Biomed Pharmacother. 48 (10), 445-453 (1994).
  4. Ren, Y., Savill, J. Apoptosis: the importance of being eaten. Cell Death Differ. 5 (7), 563-568 (1998).
  5. Wang, X., et al. Macrophages in spinal cord injury: phenotypic and functional change from exposure to myelin debris. Glia. 63 (4), 635-651 (2015).
  6. Goodrum, J. F., Earnhardt, T., Goines, N., Bouldin, T. W. Fate of myelin lipids during degeneration and regeneration of peripheral nerve: an autoradiographic study. J Neurosci. 14 (1), 357-367 (1994).
  7. Greenhalgh, A. D., David, S. Differences in the Phagocytic Response of Microglia and Peripheral Macrophages after Spinal Cord Injury and Its Effects on Cell Death. J Neurosci. 34 (18), 6316 (2014).
  8. Sun, X., et al. Myelin activates FAK/Akt/NF-kappaB pathways and provokes CR3-dependent inflammatory response in murine system. PLoS One. 5 (2), e9380 (2010).
  9. Gensel, J. C., Zhang, B. Macrophage activation and its role in repair and pathology after spinal cord injury. Brain Res. , 1-11 (2015).
  10. Bourre, J. M., Pollet, S., Daudu, O., Le Saux, F., Baumann, N. Myelin consists of a continuum of particles of different density with varying lipid composition: major differences are found between normal mice and quaking mutants. Biochimie. 59 (10), 819-824 (1977).
  11. Larocca, J. N., Norton, W. T. . Current Protocols in Cell Biology. , (2001).
  12. Norton, W. T., Poduslo, S. E. Myelination in rat brain: method of myelin isolation. J Neurochem. 21 (4), 749-757 (1973).
  13. Wang, X. Q., Duan, X. M., Liu, L. H., Fang, Y. Q., Tan, Y. Carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester fluorescent dye for cell labeling. Acta Biochim Biophys Sin (Shanghai). 37 (6), 379-385 (2005).
  14. Parish, C. R. Fluorescent dyes for lymphocyte migration and proliferation studies. Immunol Cell Biol. 77 (6), 499-508 (1999).
  15. Deutsch, M. J., Schriever, S. C., Roscher, A. A., Ensenauer, R. Digital image analysis approach for lipid droplet size quantitation of Oil Red O-stained cultured cells. Anal Biochem. 445, 87-89 (2014).
  16. Kroner, A., et al. TNF and increased intracellular iron alter macrophage polarization to a detrimental M1 phenotype in the injured spinal cord. Neuron. 83 (5), 1098-1116 (2014).
  17. Trouplin, V., et al. Marrow-derived Macrophage Production. J Vis Exp. (81), e50966 (2013).
  18. Chen, S., So, E. C., Strome, S. E., Zhang, X. Impact of Detachment Methods on M2 Macrophage Phenotype and Function. J Immunol Methods. 426, 56-61 (2015).
  19. Guo, L., et al. Rescuing macrophage normal function in spinal cord injury with embryonic stem cell conditioned media. Mol Brain. 9 (1), 48 (2016).
  20. Bosco, D. B., et al. A new synthetic matrix metalloproteinase inhibitor reduces human mesenchymal stem cell adipogenesis. PLOS ONE. 12 (2), e0172925 (2017).
  21. Ramírez-Zacarías, J. L., Castro-Muñozledo, F., Kuri-Harcuch, W. Quantitation of adipose conversion and triglycerides by staining intracytoplasmic lipids with oil red O. Histochem. 97 (6), 493-497 (1992).
  22. Koopman, R., Schaart, G., Hesselink, M. K. Optimisation of oil red staining permits combination with immunofluorescence and automated quantification of lipids. Histochem Cell Biol. 116 (1), 63-68 (2001).
  23. Fang, H., et al. Lipopolysaccharide-Induced Macrophage Inflammatory Response Is Regulated by SHIP. J Immunol. 173 (1), (2004).
  24. Martinez, F. O., Sica, A., Mantovani, A., Locati, M. Macrophage activation and polarization. Front Biosci. 13, (2008).
  25. Mosser, D. M., Edwards, J. P. Exploring the full spectrum of macrophage activation. Nat Rev Immunol. 8 (12), 958-969 (2008).
check_url/56322?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Rolfe, A. J., Bosco, D. B., Broussard, E. N., Ren, Y. In Vitro Phagocytosis of Myelin Debris by Bone Marrow-Derived Macrophages. J. Vis. Exp. (130), e56322, doi:10.3791/56322 (2017).

View Video