Method Article
الخلايا الجذعية (DCS) تفرز IL-1β ردا على اعتراف TLR8 من البيورين الاصطناعية، R848، تليها NLRP3 تفعيل inflammasome مع nigericin، وبالتالي، IL-1β يمكن استخدامها لقياس النشاط NLRP3 inflammasome. وتستخدم الخلايا تلطيخ خلوى، immunoblotting، وELISA لقياس بدقة NLRP3 inflammasome فتيلة والتنشيط عبر IL-1β التعبير.
العمليات الالتهابية الناجمة عن إفراز الإنترلوكين (IL) -1 السيتوكينات الأسرة من قبل خلايا المناعة يؤدي إلى التهاب المحلية أو النظامية، وإعادة عرض الأنسجة وإصلاحها، ومراقبة فيروسية 1 و 2. انترلوكين 1β عنصرا أساسيا من الاستجابة المناعية الفطرية ويساهم في القضاء على مسببات الأمراض الغازية في حين منع إقامة العدوى المستمرة 1-5.
Inflammasomes هي منصة الإشارات الرئيسية لتفعيل انترلوكين 1 تحويل انزيم (ICE أو كاسباس 1). وinflammasome NLRP3 يتطلب اثنين على الأقل في البلدان النامية إلى إشارات تسبب إفراز IL-1β 6. الموالية للIL-1β البروتين التعبير محدودة في يستريح الخلايا؛ لذا لا بد من الإشارة فتيلة لالنسخ IL-1β والبروتين التعبير. والإشارة الثانية لمست من خلال النتائج NLRP3 في تشكيل البروتين متعددة NLRP3 inflammasome. قدرة الخلايا الجذعية المسؤولة لد للإشارات المطلوبة لإفراز IL-1β يمكن اختبارها باستخدام البيورين الاصطناعية، R848، الذي تشعر به TLR8 في الوحيدات الإنسان مشتق الخلايا الجذعية (moDCs) إلى خلايا رئيس، تليها تفعيل inflammasome NLRP3 مع السم البكتيري و حامل الأيون البوتاسيوم، nigericin.
ويتم إنتاج البلدان النامية الوحيدات المستمدة بسهولة في الثقافة وتوفير أكثر بكثير من الخلايا النقية البلدان النامية النخاعي الإنسان. طريقة المقدمة هنا يختلف عن المقايسات inflammasome الأخرى في أنه يستخدم في المختبر الإنسان، بدلا من الماوس مشتقة، البلدان النامية وبالتالي السماح لدراسة inflammasome في مرض الإنسان والعدوى.
مطلوب تفعيل نظام المناعة الفطرية لتوجيه الاستجابات المناعية التكيفية خلال العدوى والمرض، والتطعيم 7. الخلايا الجذعية هي أقوى مستضد تقديم الخلايا في الجهاز المناعي الفطري؛ فهي متخصصة لامتصاص المستضدات، والهجرة إلى الغدد الليمفاوية، وتفعيل السذاجة CD4 + CD8 + ولحل الخلايا (خلايا تي) 8-10. لتمكين الكشف الممرض السريع نظام المناعة الفطرية يستخدم العديد من سلالة الجرثومية ترميز مستقبلات التعرف على الأنماط (PRR) التي تعترف الممرض الحفظ الزخارف المستمدة أو المضيف المستمدة من علامات الإجهاد الخلية والضرر. حصيلة مثل مستقبلات (TLRs) هي الغشاء ملزمة مستقبلات التعرف على الأنماط التي تعترف بعض الممرض phagocytized خارج الخلية الجزيئية المرتبطة أنماط (PAMPs) والخطر المرتبطة أنماط الجزيئية (DAMPs). على النقيض من ذلك إيماءة مثل مستقبلات (NLRs) هي عصاري خلوي والرد على مجموعة متنوعة من PAMPs وDAMPs. إيماءة مثل مستقبلات إعادةيقدم خط الدفاع الثاني ضد مسببات الأمراض التي تهرب من سطح الخلية وخنازير التقامي. تفاعل الممرض المشتقة، أو "الخطر" المرتبطة بها، مع عوامل TLR وNLR بروابط يؤدي إلى حالة من النضج العاصمة مما أدى إلى زيادة التفاعل مع DC الخلايا المناعية الأخرى، وتعزيز تي خلية وتنشيط الخلايا القاتلة الطبيعية 11.
انترلوكين 1β هو عنصر حاسم في الدفاع المضيف ضد العدوى. عند التحقق من الكائنات الحية الدقيقة، وproinflammatory سايتوكاين للغاية، IL-1β، ويفرز ويعمل بمثابة جاذبة الكيماوي والمنشط للخلايا المناعية الفطرية والتكيفية. في الجسم الحي IL-1β مسؤولة إلى حد كبير عن استجابة المرحلة الحادة بما في ذلك الحمى والتهاب خلوى التوليف 12.
معظم NLRs تحتوي على C محطة يسين الغنية تكرار المجال الذي يعتقد أن تعمل في مجال الاستشعار يجند، وهو المجال النوكليوتيدات ملزم المركزية (NACHT) وهذا هو IMPOrtant لNLRP3 oligomerization، وN محطة مجال المستجيب (PYD في NLRP3) التي تتوسط نقل الإشارة إلى أهداف المصب من خلال البروتين البروتين التفاعلات. ويعرف البروتين NLRP3 مجمع inflammasome معظم درس بشكل مكثف. هذا البروتين هو عضو في الأسرة NLR، ولديه القدرة على تشكيل متعددة معقدة البروتين الجزيئي يتألف من NLRP3، وPYCARD البروتين محول (المعروف أيضا باسم ASC)، وICE. عند تفعيل inflammasome PYCARD بربط NLRP3 N المجالات محطة وتجند ICE عبر تفعيل كاسباس والمجال التوظيف (CARD) المجالات. يتم إنشاء انترلوكين 1 تحويل انزيم في البداية باعتبارها زايموجين تحتوي على بطاقة عزر في دورته N-محطة. نتائج تشكيل Inflammasome في جلب اثنين من جزيئات ICE بما فيه الكفاية وثيقة للحث على تنشيط ذاتي التحفيز. مجمع inflammasome هو ضروري لتفعيل ICE الأمر الذي يتيح لها تحويل حشوية الموالية للIL-1β إلى أن تنضج خلوى.
إفراز الناجح لIL-1β في البلدان النامية يتطلب الاستشعار عن اثنين مختلفة ومستقلة إشارات الخطر. الأولى، TLR الاستشعار من PAMPs، DAMPs، أو إشارات خلوى (TNFα أو IL-1β) يؤدي إلى upregulation من حشوية الموالية للIL-1β التعبير البروتين. مطلوب الثاني، غالبا ما تكون مختلفة، إشارة لتشكيل مجمع inflammasome المنبع من ICE النضج. وهناك عدد قليل inflammasome تحفيز الإشارات تشمل البكتيريا المسام غشاء تشكيل السموم (مثل nigericin)، الليزوزومية تعطيل البلورات (مثل بلورات أحادية الصوديوم راتي، جامعة ولاية ميشيغان)، وATP خارج الخلية. آلية المنبع مما يؤدي إلى تفعيل NLRP3 inflammasome بهذه تفعيل متنوعة غير واضح. دراسات التحقيق يشير المنبع من تشكيل inflammasome يقترح أن الأحداث داخل الخلايا، مثل تحريض نقص بوتاسيوم الدم أو أنواع الاكسجين التفاعلية (ROS) تنشيط بشكل غير مباشر inflammasome 13-28.
بين تفعيل الفيروسية مختلفة من inflammasome NLRP3 هي إنفلونزا، التي تنص بأوراسكوم تليكوم القابضة إشارة الابتدائية والثانوية المطلوبة لإفراز IL-1β 3، 29-33. باستخدام الماوس نماذج NLRP3 خروج المغلوب تبين أن إفراز IL-1β في البلدان النامية هو NLRP3 تعتمد 32. بالإضافة إلى ذلك، جذبت NLRP3 الفئران خروج المغلوب أقل الكريات البيض إلى موقع الإصابة وشهدت أعلى معدل وفيات 2، 5. وتشير ورقتي الأخيرة آلية لتفعيل NLRP3 inflammasome خلال عدوى فيروس الأنفلونزا؛ أولا، من خلال الاعتراف فتيلة من الحمض النووي الريبي الفيروسي بواسطة TLR7 أو TLR8 (اعتمادا على TLR التعبير عن الخلية الاستجابة) أو من خلال الاستشعار من البكتيريا المتعايشة قبل غيرها TLRs للحث على حشوية التعبير الموالية للIL-1β، تليها الإشارة الثانية، وتفعيل NLRP3 تشكيل inflammasome بواسطة البروتين الفيروسي القناة الايونية M2 على شبكة جولجي عبر 33، 34. في الخطوة الأخيرة، مما اثار من inflammasome NLRP3 يتم تحقيق ذلك من خلال اضطراب في الخلايا الأيونية <م> الوسط مما يؤدي إلى إنتاج ريوس، الذي هو، ببساطة، تشعر به NLPR3 كإشارة لتشكيل inflammasome. ومع ذلك، فإن آلية دقيقة من inflammasome المنبع تفعيل النشاط ICE خلال العدوى بالأنفلونزا لا يزال غير واضح.
يصف هذا العمل تقنية قيمة لدراسة inflammasome NLRP3 في moDCs الإنسان التي يمكن استخدامها كأساس لإجراء مزيد من التحقيق في مسار الكامنة DC-تستند إفراز IL 1β استجابة لTLR8 ربط مع R848 تليها تفعيل inflammasome بواسطة بئر المنشط المعروف من NLRP3، nigericin. أشكال مختلفة من هذه الطريقة يمكن استخدامها مع أنواع الخلايا الأخرى بما في ذلك، ولكن ليس على سبيل الحصر: حيدات، الضامة، DC مجموعات فرعية أخرى، والخلايا الظهارية.
بيان الأخلاق: يتم الحصول على عينات البحوث وتخزينها لأبحاث بموافقة الجهات المانحة. يجب أن تكون مشفرة جميع العينات أو مجهولة المصدر قبل استخدامها. هذا البروتوكول يتبع المبادئ التوجيهية لدينا مجلس المراجعة المؤسساتي.
1. تمايز الإنسان المحيطية وحيدات الدم الى الخلايا الجذعية المشتقة الوحيدات.
ملاحظة: المعاطف الشهباء الإنسان بمثابة مصدر خلايا الدم المحيطي الإنسان (PBMCs) والتي تم الحصول عليها من مركز نيويورك الدم (نيويورك، نيويورك). المتبرعين بالدم هم من المتطوعين الأصحاء. يبدأ الإجراء 5 أيام مع الطلاء من خلايا الدم المحيطية الإنسان (PBMCs) على زراعة الأنسجة قوارير 35،36. اختلافات ملحوظة من البروتوكولات نشرت ما يلي:
2 فتيلة Inflammasome - إشارة 1
3 تفعيل NLRP3 Inflammasome - الإشارة2
4. IL-1SS جمع العينات
5. قياس IL-1SS من الخلوية وطاف عينات
هذه التقنيات قياس TLR8 فتيلة مع R848. الخلايا تلطيخ خلوى للالموالية للIL-1β يسمح للفحص المجهري ونظام مراقبة الأصول الميدانية قراءات من CD14 - CD11c و+ moDCs. كل التقنيات يمكن قياسها كميا نسبة إلى غير معبي، أو يستريح، ومراقبة الخلايا فضلا عن isotype السيطرة (الشكلان 1 و 2). يتم ضرب في المئة من المؤيدة للIL-1β + تلطيخ الخلايا عن طريق الوسيط هندسية من هذه الفئة من السكان لتوفير كثافة الفلورسنت وسيطة (MFI). مؤسسة التمويل الأصغر هي مماثلة لكمية الموالية للIL-1β موجودة في الخلايا تلطيخ إيجابية.
تدابير Immunoblotting الموالية للIL-1β من المحللة الخلية، والتي يتم بعد ذلك كميا نسبة إلى عنصر تحكم الخلوية الداخلية، مثل β-تويولين أو β-الأكتين (الشكل 3). ينبغي للImmunoblotting الموالية للIL-1β في الخلايا nigericin تعامل تكشف عن وجود انخفاض في الموالية للIL-1β. ويكمل هذا من قبلفقط في R848 تليها الزيادة المتزامنة في IL-1β في supernatants، تقاس ELISA، من خلال الظروف nigericin (أرقام 3 و 4). جميع الشروط الأخرى ينبغي أن يؤدي في أي IL-1β خارج الخلية الحالية. التدبير في وقت واحد من السيتوكينات الالتهابية الأخرى، مثل TNFα، IL-10، وIL-6، وضمان أن nigericin هي محددة في التسبب في إفراز IL-1β. مستوى فتيلة حان الوقت (الشكل 3) والجرعة (الشكل 4) يعتمد، استجابة تنعكس في درجة داخل الخلايا الموالية للIL-1β في R848 معبي وخارج الخلية IL-1β (وكذلك TNFα، IL-10، و IL-6) إفراز في جميع الظروف معاملة R848 (الشكل 4).
الشكل 1. السيتوبلازم يتم الكشف الموالية للIL-1β التي كتبها f انخفاض الخلوي. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2. السيتوبلازم يتم الكشف الموالية للIL-1β بواسطة المجهر. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
تم الكشف عن الشكل 3. السيتوبلازم الموالية للIL-1β بواسطة SDS-الصفحة.res.jpg "الهدف =" _blank "> الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 4. يتم الكشف يفرز IL-1β بواسطة ELISA. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم.
السيتوكينات الالتهابية هي جزء لا يتجزأ في توجيه الاستجابة المناعية الفطرية والتكيفية لمكافحة العدوى الفيروسية. وقد تبين يفرز IL-1β للزيادة خلال عدوى الأنفلونزا 3، 43، 44. ليست مفهومة تماما الآليات الدقيقة التي يتم من خلالها معالجة هذه السيتوكينات ردا على اعتراف الفيروسي في الخلايا الجذعية البشرية. النخاعي مجموعات العزلة العاصمة مكلفة وتستغرق وقتا طويلا. يجوز مجموعات العزلة وFAC الفرز عن غير قصد الإجهاد أو تنشيط الخلايا. بالإضافة إلى ذلك، كثيرا ما يكون هناك كمية كافية من خلايا معزولة عن التجريب. لحسن الحظ، بيولوجيا moDCs الإنسان عن كثب نماذج من أن البلدان النامية النخاعي الإنسان الأساسية في المختبر 45، 46. كل من أنواع الخلايا تتطلب إشارتين، TLR فتيلة وNLRP3 تفعيل، لتحقيق ناضجة إفراز IL-1β. وبالتالي، توفر moDCs ونوع من الخلايا DC نموذج بأسعار معقولة وبسيطة لدراسة والرهانثالثا فهم أهمية ودور inflammasome NLRP3 في صحة الإنسان والمرض.
كشف IL-1β الاستفادة من الأساليب المذكورة هنا يوفر مختلف المناعية بسيطة وفعالة لدراسة الأمراض مع الأمراض المرتبطة التهابات، بما في ذلك العدوى الفيروسية RNA؛ على وجه التحديد، وكيفية قياس IL-1β في مجموعة متنوعة من الطرق ردا على R848 وnigericin التحفيز. TLR منبهات أخرى (مثل بولي (I: C) وLPS) وNLRP3 تفعيل inflammasome (مثل ATP وجامعة ولاية ميشيغان) يمكن استخدامها لقياس هذا النشاط على التحفيز في سياق الأمراض مرض آخر؛ ومع ذلك، قد تحتاج إلى تعديل مرة التحفيز والظروف. ستحتاج أيضا أوقات التعرض كاشف وتركيزات الى تعديلها عند تعديل هذا البروتوكول لاستخدامها في أنواع الخلايا الأخرى والأنواع.
يجب تشغيل جميع الظروف في ثلاث نسخ وزنه الاستجابة بعناية لأغراض مراقبة الجودة؛ ومن الشائع للتقلب المانحة كبيرة في الوجود. الوحيدات المستمدة البلدان النامية هي نوع من الخلايا، وليس خط الخلية، وجود عدم التجانس داخل ثقافة moDC.
ويمكن التأكد من فتيلة مع ICS لالمؤيدة للIL-1β ومقارنة moDCs يستريح إلى حالة R848 معبي. يجب moDCs يستريح لا يؤدي إلى تلطيخ إيجابية. فتيلة يمكن أيضا التصديق عليها من قبل immunoblotting للتعبير عن المؤيدة للIL-1β. نتائج ناجحة فتيلة R848 في إفراز السيتوكينات proinflammatory TNFα، IL-6، والمناعية خلوى IL-10 مع إفراز الحد الأدنى من IL-1β. Inflammasome خلايا تنشيط لا ينبغي أن تظهر زيادة أخرى في TNFα، IL-6، IL-10 وإفراز ولكن سيكون لديك زيادة في تركيزات-IL 1β يفرز مقارنة مع الخلايا unactivated.
الموالية للIL-1β قد يتم الافراج سلبي خلال موت الخلايا نخرية بالتالي المقايسات التوافر البيولوجي قد تكون ذات فائدة. بدلا من ذلك، immunoblotting لا يمكن أن يؤديها على supernatanTS لتحديد الوزن الجزيئي لليفرز IL-1β لضمان النشطة IL-1β هو شكل خلوى يفرز؛ ناضجة IL-1β هو 17 كيلو دالتون في حين أن السلائف هو 31 كيلو دالتون. لقياس IL-1β من supernatants، وتركيز خلية لا بد من تعديلها لتحقيق إشارة إيجابية أعلى من الحد الكشف. ويمكن أيضا أن يقاس كاسباس 1 التنشيط عبر مجموعة متنوعة من الطرق لتحديد التنشيط inflammasome.
والكتاب ليس لديهم تضارب المصالح في الكشف عنها.
فإن الكتاب أود أن أنوه اوليفييه Manches، دكتوراه، دافور Frleta، دكتوراه، وميغان أوبراين، العضو المنتدب لدعمهم وردود الفعل. وأيد هذا البحث من قبل المعهد الوطني للحساسية والأمراض المعدية وأنجزت بتمويل من المعاهد الوطنية للصحة منح روث L. كيرشتاين خدمة أبحاث الجوائز الوطنية للفردي دكتوراه مسبقا الزمالات (F31) لتشجيع التنوع في مجال البحوث الصحية ذات الصلة (AI089030) وRO1 (AI081848 ).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
IL-4 | R&D | ||
GM-CSF | Genzyme | NDC 58468-0180-2 | We acquire this item through our local pharmacy with a prescription |
RPMI 1640 with L-glutamine | Cellgro | 10-040-CV | |
Peripheral blood mononuclear cells | New York Blood Center | PBMCs were isolated from the blood of healthy donors | |
12-well tissue culture plates | Sigma-Aldrich | 3516 | |
96-well round bottom tissue culture plates | Sigma-Aldrich | 3799 | |
α-IL-1β-FITC | R&D | IC201F | |
FITC isotype control | Miltenyi Biotec | 130-092-213 | |
α-β-Tubulin | Santa Cruz | SC-9014 | |
α-IL-1β | R&D | mab201 | |
PVDF Immobilon-FL membrane | Millipore | IPFL00010 | |
gradient 4-12 % polycrylamide gel | Bio Rad | 161-1159 | |
laemmli sample buffer | Bio Rad | 161-0737 | |
BSA | Equitech Bio Inc | 30% solution sterile/filtered | |
PFA | Electron Microscopy Sciences | 15710 | 16% solution |
human inflammatory cytokine bead array kit | BD | 551811 | |
nigericin | Invivogen | tlrl-nig | |
R848 | 3M Corp. | ||
α-CD14 | BD | 340436 | |
α-CD11c | BD | 555392 | |
β-mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M6250-10ML | |
TBS | On site stock room | ||
Tween-20 | Sigma-Aldrich | P2287-100mL | |
Nunc EasYFlask 225cm2, Filter Cap, 70mL working volume, 30/Cs | Thermo Scientific | 159933 | |
20 μM Sterile Disposable Filter Units | Thermo Scientific | 569-0020 | |
Gentamicin | Invitrogen | 15750060 | |
Hepes | Invitrogen | 15630080 | |
goat α-mouse IRDye 800CW | Licor | 926-32210 | |
donkey α-rabbit IRDye 680RD | Licor | 926-68073 | |
Spectra multicolor broad range protein ladder | Thermo Scientific | 26634 | |
Tris Glycine SDS 10x | Bio Rad | 1610732 | |
Tris Glycine 10x | Bio Rad | 161-0734 | |
Methanol - 4L | Fisher Scientific | A433P-4 | |
Prolong Gold antifade Reagent with DAPI | Life Technologies | P-36931 | |
8 chamber polystyrene vessel tissue culture treated glass slide | BD Falcon | 354108 | |
Poly-L-Lysine | Sigma | P4707 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved