Method Article
Described herein is a protocol to isolate and analyze the infiltrating leukocytes of tissues at the maternal-fetal interface (uterus, decidua, and placenta) of mice. This protocol maintains the integrity of most cell surface markers and yields enough viable cells for downstream applications including flow cytometry analysis.
Tolerância imunológica durante a gravidez requer que o sistema imunológico da mãe sofre alterações distintas, a fim de aceitar e nutrir o feto em desenvolvimento. Essa tolerância é iniciada durante o coito, estabelecida durante a fecundação e implantação, e mantida durante toda a gravidez. Mediadores celulares e moleculares activas de tolerância materno-fetal são enriquecidas no local de contacto entre os tecidos fetal e materno, conhecida como a interface materno-fetal, o que inclui a placenta e o útero e tecidos deciduais. Esta interface é composto de células do estroma e os leucócitos que se infiltram, e as suas características fenotípicas e abundância alterar no decorrer da gravidez. Leucócitos de infiltração na interface materno-fetal incluem neutrófilos, macrófagos, células dendríticas, células mastro, células T, células B, células NK, células NKT e que em conjunto, criam o micro-ambiente local que sustenta a gravidez. Um desequilíbrio entre essas células ou qualquer inappropriate alteração nos seus fenótipos é considerado um mecanismo de doença na gravidez. Portanto, o estudo de leucócitos que se infiltram na interface materno-fetal é essencial, a fim de elucidar os mecanismos imunológicos que levam a complicações relacionadas com a gravidez. Descreve-se aqui um protocolo que utiliza uma combinação de dissociação mecânica suave seguido por uma desagregação enzimática robusta com um cocktail enzimática proteolítica e colagenolítica para isolar os leucócitos que se infiltram nos tecidos de murino na interface materno-fetal. Este protocolo permite o isolamento de um elevado número de leucócitos viáveis (> 70%) com propriedades antigénicas e funcionais suficientemente conservadas. Os leucócitos isolados podem então ser analisados por várias técnicas, incluindo imunofenotipagem, separação de células, imagiologia, immunoblotting, a expressão do mRNA, cultura de células, e em ensaios funcionais in vitro tais como reacções de leucócitos mistos, proliferação ou ensaios de citotoxicidade.
Tolerância imunológica em gestação é um período em que ocorrem alterações distintas dentro do sistema imunológico da mãe. Estas mudanças permitem que a mãe de tolerar o feto, um enxerto alogênico semi-1. O feto expressa complexo principal de histocompatibilidade paterna (MHC) 2, e as células fetais têm sido encontrados na circulação materna 3; Contudo, o feto não seja rejeitada 4,5. Este enigma não é totalmente compreendido.
A hipótese mais recente indica que a tolerância materno-fetal é criado durante o coito e fecundação 6,7 e mantido para manter uma gravidez completa 8-10. A repartição deste tolerância materno-fetal é considerado um mecanismo de doença durante os estágios precoces e tardios da gravidez 10-16. Tolerância materno-fetal envolve a participação de várias sub-populações de leucócitos, incluindo células T (células T reguladoras, células Th1, as células Th2 e células Th17), macrophages, neutrófilos, células mastro, células NK e células NKT, células dendríticas e células B, que a mudança em densidade e localização ao longo da gravidez 15,17-19. Tolerância materno-fetal é enriquecido na interface materno-fetal 20 - o local anatómico em que o sistema imune da mãe interage com os antigénios fetais 20,21.
A interface materno-fetal é criado durante a placentação quando as células dos trofoblastos fetais extravilosas invadir a mucosa uterina 22-24. No lado fetal desta interface, as membranas que envolvem o feto criar uma superfície epitelial especializado dentro da placenta, e as células de trofoblasto controlar a troca de nutrientes através do seu contacto directo com o sangue materno 22. No lado materno da interface, a decídua recruta uma piscina heterogénea de leucócitos nos ratinhos que respondem por 30% a 50% de todas as células deciduais. Além de sua participação na Materntolerância imunológica al, estas células são principais contribuintes para diferentes processos durante a gravidez, por exemplo., a proteção do trato reprodutivo de infecções, fecundação, implantação do embrião 7,25, angiogênese decidual 26, remodelação vascular 24,27, a invasão do trofoblasto 28, placentária desenvolvimento 24,25, e, em última análise, o trabalho de parto 15,17. Por conseguinte, o estudo dos leucócitos envolvidas na tolerância materno-fetal é essencial para a elucidação da patogénese de complicações relacionadas com a gravidez.
Embora a utilização de imuno-histoquímica e imunofluorescência gerou dados para a visualização directa e localização de uterina, decidual, ou leucócitos da placenta 29,30, análise de citometria de fluxo revelou mais subconjuntos específicos de leucócitos em cada um destes tecidos 31,32. Além disso, citometria de fluxo foi utilizada para determinar a densidade e a proporção de maternal-fetal interface de leucócitos 33 e expressão níveis de proteínas extracelulares e intracelulares 8-10,34. Análise citométrica de fluxo de leucócitos na interface materno-fetal requer uma suspensão de célula única. A fim de isolar leucócitos infiltrantes do decidual, útero, placenta e tecidos, dois métodos de dissociação de tecidos têm sido usados: mecânica e enzimática. Os dois métodos permitem a separação de leucócitos infiltrados a partir da matriz extracelular (ECM) desses tecidos. Dissociação enzimática tecido é superior à dissociação mecânica do tecido, uma vez que permite uma maior produção de leucócitos associada com danos-cisalhamento-força inferior a 35. Consequentemente, a dissociação do tecido mecânico exige a agregação tecidos 36, que podem aumentar a variabilidade ea heterogeneidade das amostras. No entanto, a dissociação mecânica pode ser a escolha quando o antigénio de interesse pode ser alterada por dissociação enzimática ou quando a funcionalidade da célulaS de interesse devem ser preservados (por exemplo., a citotoxicidade de células NK) 35.
O uso da proteólise com enzimas específicas para degradar a ECM elimina os rendimentos baixos observados com dissociação mecânica. Vários estudos têm relatado o uso de tripsina 32, colagenase 37, DNase 31, Dispase 38, e cocktails comerciais de várias enzimas 32,39. No entanto, a natureza e concentração de enzimas diferentes e a duração da digestão deve ser cuidadosamente definida e validada, a fim de garantir a manutenção da integridade dos epitopos antigénicos de superfície celular necessárias para a imunofenotipagem. As várias estruturas de superfície são diferencialmente sensíveis à destruição por enzimas diferentes, com algumas enzimas, como a tripsina, sendo notório para a decapagem de epitopos de superfície de leucócitos reconhecidos por muitos anticorpos monoclonais.
Aqui introduzido é um método que utiliza um proteolytic e coquetel enzimático colagenolítica, chamado Accutase. Esta solução enzimática é suficientemente suave enquanto ainda eficaz na distinção entre tecidos murinos na interface materno-fetal, e não requer a adição de outros reagentes ou soro de dissociação para terminar a reacção de dissociação. Além disso, ela está pronta para uso imediato e, embora o tempo de dissociação deve ser validado, é mais robusta do que as enzimas acima mencionadas 40,41.
A utilização de uma combinação de ambos os tipos de desagregação do tecido melhora a qualidade e quantidade de células obtidas; assim, vários estudos têm implementado o uso combinado de dissociação mecânica e enzimática com resultados satisfatórios 31,32,37. O protocolo aqui descrito foi estabelecido e validado no nosso laboratório; utiliza uma combinação de uma dissociação mecânica suave seguido por uma desagregação enzimática robusta. Este protocolo permite o estudo de isolamento e mais deos leucócitos que se infiltram nos tecidos murinos na interface materno-fetal (útero, decidua, e placenta). O protocolo seguinte também mantém a integridade dos marcadores da superfície das células e rendimentos de células viáveis suficientes para aplicações a jusante, como demonstrado por análise de citometria de fluxo. Finalmente, este protocolo mantém a consistência da preparação de células para análise e comparação dos diferentes tecidos de murino que compõem a interface materno-fetal.
Antes de trabalhar com as amostras mencionadas no presente protocolo, aprovação ética animal deve ser dada pelo Comitê de Ética em Pesquisa local e os institucionais Review Boards. Ao trabalhar com sangue animal, células ou agentes perigosos, como mencionado neste protocolo, as ações de biossegurança e segurança laboratoriais adequadas devem ser seguidas.
1. Rato Manuseio e Recolha de Tecidos
2. uterina, Decidual, e Placentário dissociação Tissue
3. a coloração de viabilidade para Células fixável
4. A imunofenotipagem
5. a coloração de viabilidade de células unfixable
6. Cultura De Células
7. Magnetic Seleção celular
A dissecação de tecidos de murino a partir da interface materno-fetal é mostrado na Figura 1; este procedimento inclui a abertura da cavidade peritoneal (Figura 1A, B), cornos uterinos (Figura 1C), incluindo os locais de implantação (Figura 1D), e a recolha dos tecidos uterinos (Figura 1E), placenta (Figura 1F), e tecidos deciduais (Figura 1G) em 16,5 dpc. A Figura 2 mostra a morfologia dos macrófagos isolados (F4 / 80 +) recolhidas a partir dos tecidos uterinos e deciduais em 16,5 dpc utilizando separação de células magnético. Isolado macrófagos manter a capacidade de libertação de citocinas (dados não mostrados). O rendimento de células viáveis isolados do decidua, útero e placenta é mostrado na Figura 3, e a viabilidade das células é superior a 70% em todos os tecidos. A Figura 4 mostra a estratégia para a análise de gating polymorphonucle leucócitos AR e mononucleares dentro dos singuletos e portas de viabilidade, incluindo células T (CD45 + CD3 +), neutrófilos (CD45 + Ly6G +), macrófagos (CD45 + F4 / 80 +), células dendríticas (CD45 + CD11c +) e células NK (CD45 + CD49b +) em 16,5 dpc. Uma elevada percentagem de macrófagos CD11c co-expresso. A Figura 5 mostra os neutrófilos, os macrófagos e células T no decidual, útero e tecidos da placenta em 16,5 dpc. A Figura 6 mostra a estratégia para a análise de linfócitos de propagação dentro dos singuletos portas e viabilidade, incluindo células T (CD3 + CD45 +) e células B (CD45 + B220 +) a 16,5 dpc. As células T incluem células T CD4 + e CD8 +. Tecidos murinos na interface materno-fetal também incluem CD3 + CD4-CD8- (células T gama-delta) em proporções elevadas. A Figura 7 mostra as células T e as células B no decidual, uterino, e tecidos da placenta em 16,5 dpc.
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Figura 1. Tissue dissecção. Chifres (A) uterinos em 16,5 dpc em um rato B6. As trompas uterinas são ligados ao mesentério e vasos de drenagem. Chifres (B) uterinos dissecado do mesentério e ainda ligado ao colo do útero. chifres (C) uterinos, incluindo os locais de implantação e colo do útero. (D) Dissecção de um local de implantação. (E) A dissecção dos tecidos uterinos do local de implantação. (F) Separação da placenta e decídua do local de implantação. (G) Destacamento da decídua (camada branca-acinzentada) a partir da placenta. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Os macrófagos isolados a partir de tecidos uterinos e deciduais. Os macrófagos (F4 / 80 + células) isoladas a partir dos tecidos uterinos e deciduais em 16,5 dpc utilizando separação de células magnético. Ampliação 20X. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Viabilidade de células isoladas. As células viáveis (células DAPI- representadas com setas) isoladas de decidual, do útero, da placenta e tecidos. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Figura 4. estratégia Gating para polimorfonucleares e mononucleares leucócitos. A população total de leucócitos foi fechado dentro dos interiores e portões de viabilidade. Células de células T (CD45 + CD3 +), macrófagos (CD45 + F4 / 80 +), neutrófilos (CD45 + Ly6G +), células dendríticas (CD45 + CD11c +) e NK (CD45 + CD49b +) foram fechado dentro do porta-total de leucócitos ( CD45 +). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
As células Figura 5. Os neutrófilos, macrófagos, e células T em tecidos murinos na interface materno-fetal. Os neutrófilos (CD45 + Ly6G +), macrófagos (CD45 + F4 / 80 +), e T (CD45 + CD3 +) foram fechado dentro da viabilidade e portões em decidual isolado, uterina, e células da placenta total de leucócitos-(CD45 +).TPS: "target =" _ blank //www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/52866/52866fig5highres.jpg "> Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6. estratégia gating para linfócitos. Mononucleares foram fechado dentro dos singuletos e portas de viabilidade. Células T (CD3 +) e células B (B220 +) foi fechado dentro do portão viabilidade. As células T CD4 + e CD8 + T foram fechado dentro do portão de células T (CD3 +). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 7. sub-populações de linfócitos em tecidos de murino na interface materno-fetal. Células T (CD3 +)e células B (B220 +) foi fechado dentro do portão viabilidade em decidual isolado, uterino, e células placentárias. As células T CD4 + e CD8 + T foram fechado dentro do portão de células T (CD3 +). Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Marcador celular | Fluorochrome | Clone | Companhia | Número de Catálogo |
AO VIVO / MORTO | DAPI | - | Life Technologies | L23105 |
CD45 | V450 | 30-F11 | BD Biosciences | 560501 |
CD3 | FITC | 145-2C11 | BD Biosciences | 553062 |
CD4 | APC | RM4-5 | BD Biosciences | 553051 |
CD8 | PE-CF594 | 53-6,7 | BD Biosciences | 562283 |
B220 | APC-Cy7 | RA3-6B2 | BD Biosciences | 552094 |
F4 / 80 | PE | BM8 | eBiosciences | 12-4801-82 |
Ly6G | APC-Cy7 | 1A8 | BD Biosciences | 560600 |
CD49b | APC | DX5 | BD Biosciences | 560628 |
CD11c | PE-Cy7 | HL3 | BD Biosciences | 558079 |
Tabela 1. Lista de anticorpos utilizado para leucócitos subconjunto imunofenotipagem
A coleta de dados consistentes que registra as características fenotípicas e abundância de leucócitos que se infiltram na interface materno-fetal é essencial para a compreensão da patogênese das complicações relacionadas com a gravidez. Foram descritas várias técnicas que facilitam o isolamento de leucócitos de infiltração dos tecidos murinos na interface materno-fetal durante a gravidez 31,38,39,43-46. No entanto, cada técnica é diferente, utiliza enzimas ou combinações de enzimas diferentes, requer tempos diferentes de dissociação, não especifica quantidades de tecido, e, mais importante ainda, não sempre especificar a viabilidade das células isoladas. O protocolo aqui descrito permite o isolamento de leucócitos de infiltração dos tecidos murinos na interface materno-fetal com alta viabilidade, e fornece informações detalhadas sobre os reagentes comerciais, tampão de preparação, as quantidades de tecido, e os tempos de incubação validado nolaboratório.
Um dos passos mais críticos do processo de isolamento de leucócitos é a dissociação de tecidos; Esta etapa envolve a homogeneização mecânica e / ou reacções enzimáticas que podem alterar a integridade de proteínas extracelulares utilizados na caracterização fenotípica 47. O protocolo aqui descrito oferece uma nova abordagem que combina a utilização de técnicas de dissociação de tecido mecânicos suaves e enzimáticas para preservar a integridade dos marcadores extracelulares nos leucócitos isolados a partir da placenta e deciduais e os tecidos uterinos dos ratos.
Enzimas individuais e combinações de enzimas diferentes têm sido utilizados para isolar leucócitos de infiltração dos tecidos murinos na interface materno-fetal 31,32,39,44. Em muitos casos, estas enzimas que estão preparadas para concentrações específicas à mão no laboratório pode estar sujeito a erro humano. Aqui, em vez disso, uma colagenase purificados / prot neutro ready-to-usefacilitar cocktail, Accutase, foi implementado em laboratório; como uma preparação enzimática comercialmente disponível, tem sido mostrado para fornecer resultados fiáveis em cultura de células de 48. Esta solução enzimática é conhecida para separar eficazmente macrófagos de as placas de cultura sem raspagem e, mais importante ainda, sem perder antígenos de superfície 48. Esta enzima também preparado foi usado para processar a digestão de tecidos do sistema nervoso humano e animal, resultando em células isoladas viáveis que permanecem sustentável por longos períodos, que permita a sua subsequente cultura 47. Além disso, esta solução enzimática preserva antigenicidade CD24 em células isoladas a partir de tecidos do sistema nervoso central 47. Quando comparado com Liberase-1, outro coquetel de colagenase e protease neutra, nem Accutase nem Liberase-1 gerar agregados de DNA livres; no entanto, é mais suave do que Accutase Liberase-1 durante a dissociação do tecido 47. A colagenase / protease co neutrocktail utilizado neste protocolo também demonstrou superioridade de tripsina na preservação do CD44, uma haste do cancro da superfície celular marcador 49. Estudos deste laboratório têm consistentemente observou que esta solução enzimática preserva antígenos de superfície do mouse leucócitos. Na verdade, as diferenças informativos foram encontrados na expressão de marcadores extracelulares em macrófagos (CD11b + F4 80 células / +), neutrófilos (células CD11b + Ly6G +), as células NKT (células CD3 + CD49b +), células T (células T CD3 +) e B (células B220 + CD19 + células), incluindo CD4, CD8, CD69, CD25, CD40L, PD1, CD44, CD62L, e CTLA4, e na libertação de citoquinas. Portanto, o método aqui descrito é óptima para a imunofenotipagem de leucócitos de infiltração na interface materno-fetal em ratinhos, como mostram os resultados representativos.
Uma vantagem importante do presente método é a determinação simultânea de vários antigénios extracelulares e intracelulares, dentro da porta de viabilidade. O corante utilizado para de maisa viabilidade celular termine é iodeto de propídio (PI); no entanto, a sua utilização é limitada uma vez que só pode ser utilizada em combinação com FITC. Isso ocorre porque PI não pode ser adequadamente distinguidos da maioria dos outros fluorocromos excitados por lasers azuis e vermelhas 50. Uma solução é a utilização de DAPI a 50 ou qualquer outro corante que é excitada por lasers de UV, mas não por laser azul e vermelho comumente utilizados para imunofenotipagem. Este protocolo permite a imunofenotipagem de células viáveis, uma vez que inclui a utilização de células 50 para DAPI unfixable ou a utilização de corante de viabilidade de células fixável.
Uma segunda vantagem importante do protocolo aqui descrito é que ele permite o isolamento de leucócitos com um elevado rendimento de células viáveis. Os dados representativo mostra que 70% a 89% das células isoladas são viáveis. Isto é de grande importância como este protocolo permitiu o estudo das propriedades funcionais das células isoladas a partir de tecidos murinos na interface materno-fetal. Fou exemplo, as culturas de macrófagos deciduais e uterinas e o estudo da libertação de citocina sob estimulação ter sido realizada utilizando este método.
Para alcançar bons resultados, a aplicação do protocolo descrito é importante quando se considera os seguintes factores: 1) recolha de tecidos devem ser realizadas dentro de 5 a 10 min após a abertura da cavidade peritoneal, e esses tecidos devem ser colocadas em gelo para manter a viabilidade de as células isoladas; 2) homogeneização do tecido mecânica deve ser feita com tesoura de ponta fina e não pode ser superior a 2 minutos desde períodos mais longos têm demonstrado reduzir o rendimento de células viáveis; 3) A duração da incubação com a solução enzimática pode ser inferior a 1 hora uma vez que a sua actividade diminui depois de este período de tempo; 4) a temperatura de incubação com a solução enzimática deve ser mantida a 37 ° C para se obter a actividade óptima deste cocktail de enzimas; 5) Manipulação sedimento celularmento devem ser feito suavemente com micropipetas porque o uso do vórtice pode danificar a integridade das células (células isoladas são manipulação diferenciada e abrupta pode facilmente reduzir a sua viabilidade); 6) de tampão e temperaturas de centrifugação deve ser mantida à mesma temperatura como a suspensão de células; 7) As células isoladas deve ser processado para imunofenotipagem ou usado imediatamente como a sua viabilidade reduz rapidamente; e 8) ao realizar a imunofenotipagem, as amostras devem ser adquiridos usando um citômetro de fluxo imediatamente para obter melhores resultados.
Uma limitação deste protocolo é o custo da solução enzimática, que é mais caro do que outras enzimas com funções semelhantes, por exemplo, tripsina, dispase II, e colagenase. No entanto, as vantagens que esta solução enzimática exibe, acima das enzimas descritas são superiores.
Além de imunofenotipagem e cultura de células e triagem, as futuras aplicações deste protocolo são numerous e variada. Por exemplo, é agora possível para determinar a metilação do ADN, expressão de genes alvo, em termos de funcionalidade in vitro dos leucócitos (p.ex., fagocitose, citotoxicidade, proliferação de células T e ensaios de plasticidade, etc), e produção de espécies reactivas de oxigénio nos leucócitos isolados a partir de tecidos murinos na interface materno-fetal. Na verdade, a descrição de novos leucócitos e raros nos tecidos murinos na interface materno-fetal pode também ser realizada.
Os autores revelam que não há conflitos de interesse.
NGL foi apoiado pela Iniciativa Universidade Wayne State Perinatal em Saúde Materna, Perinatal e Saúde da Criança. Agradecemos Maureen McGerty e Amy E. Furcron (Wayne State University) para sua leitura crítica do manuscrito.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Magentic Cell Separation | |||
MS Columns | Militenyi Biotec | 130-042-201 | |
Cell Separator | Militenyi Biotec | 130-042-102 | |
30 μm pre-separation filters | Militenyi Biotec | 130-041-407 | |
Multistand | Militenyi Biotec | 130-042-303 | |
15 ml conical tubes | Thermo Fisher | 339650 | |
MACS Buffer | Militenyi Biotec | Laboratory preparation | (0.5% bovine serum albumin, 2mM EDTA and 1x PBS, pH 7.2) |
Reagents | |||
Accutase enzymatic solution | Life Technologies | A11105-01 | |
Anti-mouse CD16/CD32 | BD Biosciences | 533142 | |
Anti-mouse extracellular antibodies | BD Bioscences/eBiosciences | Table 1 | |
Sodium azide | Fisher | S227-500 | |
Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7906-100G | |
LIVE/DEAD viability dye | Life Technologies | L23105 | |
Fixation buffer solution | BD Biosciences | 558049 | |
FACS Buffer | BD Biosciences | Laboratory preparation | 0.1% BSA, 0.05% sodium azide, 1x PBS, pH 7.4 |
Trypan blue solution 0.4% | BIO-RAD | 145-0013 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Life Technologies | 16000-044 | |
Additional Instruments | |||
Incubator with shaker | Thermo Scientific | MaxQ 4450 | |
Flow cytometer | BD LSRFortessa | ||
Centrifuge | Thermo Scientific | Legend LXTR | |
Vacuum system | laboratory constructed | ||
Incubator | Thermo Scientific | Incubator 3307 | |
Water bath | Precision | 51221035 | |
Cell counter | BIO-RAD | TC20 Automated Cell Counter | |
Optical and fluorescence microscopes | Zeiss and Olympus | Zeiss LSM780 and Olympus CKX41 |
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