Summary

Isolamento rapido dei macrofagi di Ganglion dorsale

Published: September 07, 2019
doi:

Summary

Qui presentiamo un protocollo di dissociazione meccanica per isolare rapidamente i macrofagi dal ganglio della radice dorsale per la fenotipizzazione e l’analisi funzionale.

Abstract

Ci sono crescenti interessi per studiare le interazioni molecolari e cellulari tra le cellule immunitarie e neuroni sensoriali nei gangli della radice dorsale dopo la lesione del nervo periferico. Le cellule monocitiche periferiche, compresi i macrofagi, sono note per rispondere a una lesione tissutale attraverso la fagocitosi, la presentazione dell’antigene e il rilascio di citochine. Prove emergenti hanno implicato il contributo dei macrofagi dei gangli della radice dorsale allo sviluppo del dolore neuropatico e alla riparazione assonale nel contesto di lesioni nervose. Si desidera che la fenotipizzazione rapida (o “isolamento rapido”) la risposta dei macrofagi dei gangli della radice dorsale nel contesto della lesione nervosa sia desiderata per identificare i fattori neuroimmuni sconosciuti. Qui dimostriamo come il nostro laboratorio isola rapidamente ed efficacemente i macrofagi dai gangli della radice dorsale utilizzando un protocollo di dissociazione meccanica privo di enzimi. I campioni sono conservati sul ghiaccio per tutto il massimo per limitare lo stress cellulare. Questo protocollo richiede molto meno tempo rispetto al protocollo enzimatico standard ed è stato regolarmente utilizzato per la nostra analisi di ordinamento cellulare attivata dalla fluorescenza.

Introduction

Ora ci sono notevoli prove che le cellule immunitarie contribuiscono al dolore neuropatico a seguito di lesioni nervose periferiche1,2. Le cellule monocitiche periferiche, compresi i macrofagi maturi, sono note per rispondere alle lesioni ai tessuti e all’infezione sistemica attraverso la fagocitosi, la presentazione dell’antigene e il rilascio di citochine. Parallelamente all’attivazione di microglia indotta da lesioni nervose nel corno spinale, i macrofagi nei gangli della radice dorsale (DRG) si espandono in modo significativo dopo la lesione nervosa3,4. In particolare, ci sono crescenti interessi per determinare se i macrofagi contribuiscono allo sviluppo del dolore neuropatico dopo la lesione del nervo periferico interagendo con i neuroni sensoriali nel DRG5,6,7 8 (IN vio , 9 (in vie , 10 del sistema , 11.Inoltre, studi recenti implicano anche il contributo dei macrofagi DRG nella riparazione assonale dopo lesioni nervose12,13. Un altro studio suggerisce inoltre che le sottopopolazioni di macrofagi (ad es. CD11bLy6Chi e CD11bLy6Clow/- cells) possono svolgere un ruolo diverso nell’ipersensibilità meccanica14. Pertanto, la rapida fenotipizzazione della risposta dei macrofagi DRG nel contesto di lesioni nervose può aiutarci a identificare i fattori neuroimmuni che contribuiscono al dolore neuropatico.

Convenzionalmente, il protocollo per isolare i macrofagi nel DRG prevede più passaggi tra cui la digestione ezimatica15,16. La tecnica richiede spesso molto tempo e può essere costosa per gli esperimenti su larga scala. Anche se la digestione lieve con collagenase di tipo II (4 mg/mL) e dispase tipo II (4,7 mg/mL) per 20 min è stato raccomandato in precedenza15, è possibile che le cellule dopo l’esposizione a questo enzima siano soggette a danni alle cellule o morte cellulare, che possono portare a fruttare. Inoltre, la differenza nella qualità degli enzimi da lotto a lotto può influire ulteriormente sull’efficienza di questo processo. Ancora più importante, i macrofagi esposti alla digestione enzimatica potrebbero essere stimolati indesiderabilmente e quindi possono essere molto diversi dallo stato in vivo. I cambiamenti possono complicare potenzialmente l’esito dello studio funzionale.

Qui descriviamo un protocollo privo di enzimi per isolare rapidamente i macrofagi DRG a 4 gradi centigradi usando la dissociazione meccanica. I campioni sono tenuti sul ghiaccio per limitare lo stress cellulare. Di conseguenza, il nostro approccio offre un vantaggio per mantenere la coerenza dell’isolamento, e le cellule isolate sono presumibilmente più sane e meno stimolate. Presentiamo inoltre le prove per convalidare la qualità delle cellule isolate con l’analisi FACS (Fluorescence-activated Cell Sorting).

Protocol

Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati approvati dall’Institutional Animal Care and Use Committee dell’Università della California di San Francisco e sono stati condotti in conformità con la Guida NIH per la cura e l’uso degli animali da laboratorio. 1. Raccogliere lombare DRG da topi sperimentali Prima di iniziare l’esperimento, preparare la soluzione di lavoro del mezzo di pendenza di densità (ad esempio,Percoll) mescolando 9 volumi del mezzo con 1 volume di C…

Representative Results

Per convalidare le cellule isolate, abbiamo prima scelto i topi transgenici17(Macrophage Fas-Indotta) apoptosis . Questa linea esprime un gene di fusione suicida FK506 (FKBP)-Fas e proteina fluorescente verde (eGFP) sotto il controllo del promotore del recettore CSF1 (CSF1R), che è specificamente espresso sia nei macrofagi che nei microgli. L’iniezione sistemica di dimerizer proteico legante FK, AP20187 (AP), induce l’apoptosi delle cellule che esprimono il transgene. L’espressione di EGFP ci per…

Discussion

Qui introduciamo un nuovo metodo per arricchire efficacemente i macrofagi isolati dal mouse DRG. L’approccio convenzionale per isolare le cellule immunitarie DRG richiede la digestione ezimatica15,18, che è ora sostituita con l’omogeneizzazione meccanica nel nostro protocollo per limitare i danni alle cellule indesiderate e aumentare la resa. Pertanto, il nuovo protocollo richiede molto meno tempo. Ancora più importante, la digestione enzimatica potrebbe stimol…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Lo studio è stato sostenuto da: Fondazione per l’anestesia Istruzione e ricerca (XY); il Dipartimento di Anestesia e Cura Perioperatoria dell’UCSF (XY); e 1R01NS100801-01(G). Questo studio è stato sostenuto in parte da HDFCCC Laboratory for Cell Analysis Shared Resources Facility attraverso una sovvenzione del NIH (P30CA082103).

Materials

AP20187 Clontech 635058
a-mouse CX3CR1-APC antibody Biolegend 149007
Avertin Sigma T48402
Cell strainer (70 mm nylon) Falcon 352350
Centrifuge Eppendorf 5810R
Dounce tissue homogenizer Wheaton 357538 (1ml)
FACS tubes (5ml) Falcon 352052
Friedman-Pearson Rongeur FST 16121-14
HBSS (10x, Ca++/Mg++-free) Gibco 14185-052
Noyes Spring Scissor FST 15012-12
Percoll Sigma P4937-500ml
Propidium iodide Sigma P4864-10ml

References

  1. Ji, R. R., Chamessian, A., Zhang, Y. Q. Pain regulation by non-neuronal cells and inflammation. Science. 354 (6312), 572-577 (2016).
  2. Inoue, K., Tsuda, M. Microglia in neuropathic pain: cellular and molecular mechanisms and therapeutic potential. Nature Reviews Neurosciences. 19 (3), 138-152 (2018).
  3. Hu, P., McLachlan, E. M. Distinct functional types of macrophage in dorsal root ganglia and spinal nerves proximal to sciatic and spinal nerve transections in the rat. Experimental Neurology. 184 (2), 590-605 (2003).
  4. Simeoli, R., Montague, K., Jones, H. R., et al. Exosomal cargo including microRNA regulates sensory neuron to macrophage communication after nerve trauma. Nature Communication. 8 (1), 1778 (2017).
  5. Cobos, E. J., Nickerson, C. A., Gao, F., et al. Mechanistic differences in neuropathic pain modalities revealed by correlating behavior with global expression profiling. Cell Reports. 22 (5), 1301-1312 (2018).
  6. Zhang, H., Li, Y., de Carvalho-Barbosa, M., et al. Dorsal Root Ganglion Infiltration by Macrophages Contributes to Paclitaxel Chemotherapy-Induced Peripheral Neuropathy. The Journal of Pain. 17 (7), 775-786 (2016).
  7. Liu, T., van Rooijen, N., Tracey, D. J. Depletion of macrophages reduces axonal degeneration and hyperalgesia following nerve injury. Pain. 86 (1-2), 25-32 (2000).
  8. Peng, J., Gu, N., Zhou, L., et al. Microglia and monocytes synergistically promote the transition from acute to chronic pain after nerve injury. Nature Communication. 7, 12029 (2016).
  9. Barclay, J., Clark, A. K., Ganju, P., et al. Role of the cysteine protease cathepsin S in neuropathic hyperalgesia. Pain. 130 (3), 225-234 (2007).
  10. Lim, H., Lee, H., Noh, K., Lee, S. J. IKK/NF-kappaB-dependent satellite glia activation induces spinal cord microglia activation and neuropathic pain after nerve injury. Pain. 158 (9), 1666-1677 (2017).
  11. Rutkowski, M. D., Pahl, J. L., Sweitzer, S., van Rooijen, N., DeLeo, J. A. Limited role of macrophages in generation of nerve injury-induced mechanical allodynia. Physiology and Behavior. (3-4), 225-235 (2000).
  12. Kwon, M. J., Shin, H. Y., Cui, Y., et al. CCL2 Mediates Neuron-Macrophage Interactions to Drive Proregenerative Macrophage Activation Following Preconditioning Injury. Journal of Neuroscience. 35 (48), 15934-15947 (2015).
  13. Zigmond, R. E., Echevarria, F. D. Macrophage biology in the peripheral nervous system after injury. Progress in Neurobiology. 173, 102-121 (2019).
  14. Ghasemlou, N., Chiu, I. M., Julien, J. P., Woolf, C. J. CD11b+Ly6G- myeloid cells mediate mechanical inflammatory pain hypersensitivity. Proceedings of the National Academy of Science USA. 112 (49), E6808-E6817 (2015).
  15. Malin, S. A., Davis, B. M., Molliver, D. C. Production of dissociated sensory neuron cultures and considerations for their use in studying neuronal function and plasticity. Nature Protocols. 2 (1), 152-160 (2007).
  16. Lin, Y. T., Chen, J. C. Dorsal Root Ganglia Isolation and Primary Culture to Study Neurotransmitter Release. Journal of Visualized Experiment. (140), (2018).
  17. Burnett, S. H., Kershen, E. J., Zhang, J., et al. Conditional macrophage ablation in transgenic mice expressing a Fas-based suicide gene. J Leukoc Biol. 75 (4), 612-623 (2004).
  18. Lopes, D. M., Malek, N., Edye, M., et al. Sex differences in peripheral not central immune responses to pain-inducing injury. Science Reports. 7 (1), 16460 (2017).
  19. Kim, Y. S., Anderson, M., Park, K., et al. Coupled Activation of Primary Sensory Neurons Contributes to Chronic Pain. Neuron. 91 (5), 1085-1096 (2016).
  20. Vicuna, L., Strochlic, D. E., Latremoliere, A., et al. The serine protease inhibitor SerpinA3N attenuates neuropathic pain by inhibiting T cell-derived leukocyte elastase. Nature Medicine. 21 (5), 518-523 (2015).
check_url/60023?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Yu, X., Leff, J., Guan, Z. Rapid Isolation of Dorsal Root Ganglion Macrophages. J. Vis. Exp. (151), e60023, doi:10.3791/60023 (2019).

View Video