Выделение клеток моноцитарно-макрофаговой линии из костей крыс методом вторичной адгезии
Summary
Здесь мы представляем протокол изоляции БММ от крыс SD, называемый методом вторичной адгезии.
Abstract
При снижении минеральной плотности костной ткани кости чаще ломаются, что негативно сказывается на качестве жизни пациента. Рост и развитие костей в основном регулируются остеобластами и остеокластами. Широко признано, что остеокласты получают из моноцитарно-макрофаговых клеток костного мозга (BBM). БММ и другие гемопоэтические стволовые клетки расположены в полости костного мозга. Поэтому выделение одиночных стабильных БММ из разных и гетерогенных клеточных популяций является огромной проблемой. Здесь мы представляем протокол изоляции БММ от крыс SD, называемый методом вторичной адгезии. Адгезивные клетки, культивируемые в течение 24-48 ч в первичной культуре, собирали. Проточный цитометрический анализ показал, что примерно 37,94% клеток были CD11b/c+ (моноцитарно-макрофагальный поверхностный антиген). Окрашивание тартрат-резистентной кислой фосфатазой (TRAP) и анализ вестерн-блоттинга показали, что BBM могут дифференцироваться в остеокласты in vitro. Приведенные выше результаты свидетельствуют о том, что вторичные клетки адгезии могут рассматриваться как подходящая клеточная модель для исследования дифференцировки остеокластов.
Introduction
Сообщалось, что клетки моноцитарно-макрофаговой линии, существующие в костном мозге, могут дифференцироваться в моноциты крови и тканевые макрофаги 1,2. Вышеуказанные клетки, которые могут дифференцироваться в остеокласты, чтобы сбалансировать рост и развитие костей, обычно используются в качестве клеточной модели для индуцирования остеокластов in vivo 3,4. Костный мозг представляет собой специальную ткань, содержащую несколько различных типов клеток, которые включают, но не ограничиваются только мезенхимальными стволовыми клетками костного мозга, моноцитарно-макрофагальными клетками (БММ), гемопоэтическими стволовыми клетками, эндотелиальными клетками и иммунными клетками. Фактически, несколько предыдущих исследований показали, что адгезивные клетки, выброшенные из полости костного мозга длинной кости, могут дифференцироваться в остеобласты, остеокласты, хондроциты или адипоциты 5,6,7,8. Хотя различные методы изоляции и культивирования использовались для получения различных однородных клеточных популяций, по-прежнему существуют большие проблемы в выделении и культивировании БММ из множества различных типов клеток.
Было разработано несколько методов извлечения мононуклеарных макрофагов костного мозга (BMSCs). Однако большинство из этих методов являются сложными 9,10,11. Например, центрифугирование градиента плотности требует специализированного комплекта, а операция занимает много времени и громоздко. Этот метод подходит для выделения БММ из больших объемов образцов крови, но не из образцов костного мозга 9,12,13. Кроме того, извлечение образцов тканей с помощью переваривания коллагеназы является сложной и трудоемкой процедурой; этот метод не рекомендуется для выделения БММ из образцов костного мозга14,15. Кроме того, хотя разделение потока может привести к высокоочищенным популяциям моноцитов/макрофагов, оно требует очень больших размеров выборки и высоких требований к инструментам и оборудованию10,16. Кроме того, метод обогащения микрогранул чрезвычайно дорог и неосуществим в общей лаборатории17.
Поэтому в текущем исследовании был предложен удобный, быстрый и дешевый метод выделения мононуклеарных макрофагов из костного мозга. Клетки костного мозга, приклеенные в течение разных временных точек, использовались для выделения БММ с использованием метода вторичной адгезии. BBM, извлеченные с помощью вышеуказанного метода, могут индуцировать образование остеокластов in vitro, обеспечивая тем самым простую и удобную клеточную модель для будущего изучения остеопороза in vitro.
Protocol
Representative Results
Discussion
Остеокласты являются одним из наиболее значимых типов клеток, участвующих в возникновении и развитии заболеваний костей, а также одним из основных объектов исследования заболеваний костей20. Моноциты / макрофаги могут дифференцироваться в остеокласты. Поскольку мононукл?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана Фондом естественных наук провинции Чжэцзян (грант No. LY19H060001) и Проект научно-технического плана традиционной китайской медицины провинции Чжэцзян (No 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).
