Method Article
This protocol describes the quick enrichment of leukocytes from small blood samples for a subsequent specific determination of the halogenating peroxidase activity within the cells. The method can be applied to human and non-human material and may contribute to the evaluation of new inflammatory markers.
В данной работе протокол для быстрого и стандартизированного обогащения лейкоцитов из небольших образцов цельной крови описана. Эта процедура основана на гипотонического лизиса эритроцитов и может быть применен к человеческому образцов, а также в крови нечеловеческого происхождения. Небольшой начальный объем пробы от около 50 до 100 мкл делает этот метод применим к рецидиву забора крови из мелких лабораторных животных. Кроме того, обогащение лейкоцитов достигается в течение нескольких минут и с низкими усилиями материалов, касающихся химических веществ и приборов, что делает этот метод применяется в нескольких лабораторных условиях.
Унифицированная очистка лейкоцитов в сочетании с высокой селективностью методом окрашивания для оценки галогенирующего пероксидазной активности гема пероксидаз, миелопероксидазы (МРО) и эозинофилов пероксидазы (ЕРО), т.е. образованием хлорноватистой и бромноватистой кислоты (HOCl и HOBr). В то время как MPO сильно выражен в NEUTrophils, самый распространенный тип клеток иммунной в крови человека, а также в моноцитах, соответствующий фермент ЭПО экспрессируется исключительно в эозинофилов. Галоидирующим активность этих ферментов решается с помощью почти HOCl- и HOBr специфичную аминофенил краситель флуоресцеин (ФПА) и первичный пероксидазы пероксид водорода субстрата. При последующем анализе проточной цитометрии все пероксидаза-положительных клеток (нейтрофилы, моноциты, эозинофилы) различимы, и их активность пероксидазы галогенирующего может быть определена количественно. Так как ПФА окрашивание можно комбинировать с применением маркеров клеточной поверхности, этот протокол может быть расширен, чтобы конкретно рассмотреть лейкоцитов подфракций. Метод применим для обнаружения HOCl и HOBr производства как в человеке и в грызунах лейкоцитах.
Учитывая широко и разнообразно обсудили иммунологическая роль этих ферментных препаратов при хронических воспалительных заболеваниях, этот протокол может способствовать лучшему пониманиюиммунологическая значимость лейкоцитарного происхождения гем пероксидазы.
Полиморфно - ядерных лейкоцитов (PMNs, называемые также гранулоциты) и моноциты представляют собой важные клеточные компоненты врожденной иммунной системы в 1,2 крови. Они способствуют лучшей защиты от патогенных микроорганизмов, а также к активации приобретенной иммунной системы и инициирования системного воспалительного ответа 2-4. Тем не менее , особенно нейтрофилы, наиболее распространенный тип гранулоцитов и моноцитов также вносят значительный вклад в регуляции и прекращения острых воспалительных явлений 5. Таким образом , эти клетки могут также играть важную роль в хронических воспалительных заболеваний , таких как ревматоидный артрит 6,7. На самом деле, астма, хроническое воспалительное заболевание дыхательных путей, характеризуется нарушением апоптоза эозинофилов, второй наиболее гранулоцитов типа в крови 8. Тем не менее, апоптозом гранулоцитов и их быстрое удаление макрофагами два основных шага в процессе клеточного прекращениявоспаления 9-11.
В названных иммунных клеток два тесно связанных ферментов, а именно миелопероксидазы (МРО, нейтрофилы и моноциты) и эозинофилов пероксидазы (ЕРО, эозинофилов) можно найти 12,13. Эти гем пероксидазы классически связаны с гуморального иммунного ответа , как они два в электронном виде окислить (псевдо-) галогениды к соответствующему гипо (псевдо) halous кислоты , которые известны своими бактерицидными свойствами 14-16. В физиологических условиях MPO в основном формы хлорноватистой кислоты (HOCl) и hypothiocyanite (- OSCN) в то время как последний и бромноватистая кислоты (HOBr) образованы EPO 17-19. Новые результаты свидетельствуют о том, что это (псевдо-) активность фермента галогенирования может также способствовать регуляции воспалительных реакций и к прекращению иммунных реакций 20,21. На самом деле, производство HOCl МРО и полученных из них продуктов были показаны для подавления клеток на основе адаптивного иммунного ответа Т - 22-24.
Для того чтобы получить более полное представление о иммунологической роли лейкоцитов от врожденной иммунной системы при хронических воспалительных заболеваниях, а также определения вклада MPO и ЕПВ к этой физиологической функции мы разработали метод, позволяющий быстро обогащать лейкоциты из небольших образцов крови для последующего специфического определение активности галогенирующего пероксидазы в этих клетках. Для разрушения эритроцита мы выбрали стандартный метод, включая два последующих гипотонических шагов лизиса с дистиллированной водой, что приводит к быстрому обогащению лейкоцитов при низких материальных затратах. Для последующего определения галогенирующего MPO и активности ЕРО HOCl- и HOBr специфические аминофенил краситель флуоресцеин (APF) использовали 25-27. В отличие от применения методов окрашивания неспецифическое пероксидазы 28,29, этот подход позволяет избирательно обнаружение активности галогенирования пероксидазы, которая часто нарушенную при тяжелой Влиянammation 30,31.
Все образцы крови человека были получены от здоровых добровольцев и приложенное протокол обогащения лейкоцитарной следует рекомендациям комиссии по этике медицинского факультета Лейпцигского университета. Эксперименты с крысиной крови были утверждены ответственным местным этическим комитетом (Landesdirektion Sachsen, Referat 24), в соответствии с немецкими руководящими принципами по уходу за животными и использованию.
1. Экспериментальная установка
Примечание: По мере того как гипотонический процедура лизиса для разрушения эритроцитов из образцов крови является процедурой , критичные по времени, подготовить все необходимое оборудование (например, буферов) для этой части протокола заранее.
2. гипотоническим лизисом в эритроцитах
ПРИМЕЧАНИЕ: Выполните шаги гипотонические лизиса (за исключением стадий центрифугирования) под лавкой ламинарного потока, чтобы избежать загрязнения. Выполните всю процедуру при комнатной температуре. По мере того как гипотонический лизис является критическим процессом времени, корректировать пипетки для воды (2 мл) и PBS (5 мл) добавлением заранее и открыть воду и колб PBS перед началом процедуры. Хранить раствор PBS и дистиллированную воду при комнатной температуре перед использованием.
3. галогенирующим пероксидазной активности Окрашивание
Примечание: HOCl- и HOBr производство по крови, полученных гем пероксидазы MPO и ЕРО количественно с помощью APF, который окисляется до флуоресцеина названными гипогалогеновую кислот. Поэтому, если мечения клеток с флуоресцентно-меченного антитела проводят в комбинации с ФПА окрашиванием, избежать флуорофоры, которые мешают сигнала эмиссии флуоресцеина.
Как сообщалось ранее описанный выше метод оказался применим как к человеку , и к материалу , не являющегося человеком 32. Кроме того, как показано на мышах с астматическими симптомами окрашивание APF может быть подходящим инструментом для определения различий в системном провоспалительного статуса. Поэтому в последующем исследовании мы использовали этот протокол повторно оценить галогенирующего активность MPO (EPO) и у самок крыс Dark агути с пристаном индуцированного артрита (PIA). Характерным примером обогащения лейкоцитарного и окрашивания , выполненной в течение этого эксперимента показан на рисунке 1. Около 200 мкл цельной крови получали из ретробульбарное венозных сплетений животного под наркозом и гепарином. Истощение эритроцитов и последующее ПФА окрашивание проводили с использованием 100 мкл объема образца. После этого образец анализировали с помощью проточной цитометрии.
Как показано откладывая размер клеток по сравнению с клеточной зернистости (рис 1А), сильное истощение эритроцитов из образца была достигнута. Кроме того различные типы лейкоцита были четко различимы, которые были идентифицированы с применением флуоресцентно-меченного маркеров клеточной поверхности (не показаны). Кратко эритроцит (CD235a-положительных) / мусора область клеток приходилось лишь 22% случаев, а около 48% событий были идентифицированы как CD16-положительных нейтрофилов. Кроме того 3% событий были идентифицированы как каждый CCR3-положительных эозинофилов и CD14-позитивных моноцитов и около 19% событий приходилось CD5 / CD19-положительных В и Т-лимфоцитов, соответственно. Распределение интенсивности APF-производной флуоресценции (рис 1B) , очевидно , допускается дискриминация пероксидазы-отрицательных эритроцитов и лимфоцитов в то время как моноциты и эозинофилы привело к небольшому окислению ФПА и нейтрофилы были сильно пероксидазой положительным при чOSEN условия проведения эксперимента. Эти результаты согласуются с высоким изобилием МРО в последних клетках по сравнению с концентрацией фермента в моноцитах 20. Относительно слабый отклик эозинофилы можно объяснить тем, что ни один бромид не был добавлен, который, возможно, побудила ЭПО-производный образование HOBr. Предварительные исследования на изолированных эозинофилов на удивление не показали большое влияние добавлялся бромида на окисление ФПА этими клетками. Тем не менее, окисление ФПА по эозинофилов наблюдалось что может быть объяснено введением небольших количеств Br - с помощью буферных растворов , используемых (PBS , и HBSS). В качестве альтернативы EPO может также производить небольшие количества HOCl, по крайней мере , в кислых условиях (например, в фаголизосомах).
Рисунок 1: Лейкоцита обогащение и APF-Выведитеd флуоресценции в крови микро-образце , взятом у крыс. в количестве примерно от 200 мкл цельной крови получали из ретробульбарное венозных сплетений женского Темное Агути крысы. После применения описанной процедуры гемолиза до 100 мкл крови и последующего ФПА окрашивая фракцию смешанную клеточную анализировали с помощью проточной цитометрии. Как показано с помощью FSC- / SSC- участок (А) Эритроциты сильно истощены из образца , и различные типы лейкоцитов может быть легко отличить. Распределение APF-производной интенсивности флуоресценции (B) ясно показали гем пероксидаза-отрицательные клетки (эритроциты и лимфоциты), а также лейкоциты с умеренным (эозинофилов и моноцитов) или сильных (нейтрофилы) галогенирования пероксидазной активности. Пожалуйста , нажмите здесь для просмотра большая версия этой фигуры.
Поскольку нейтрофилы являются наиболее распространенными лейкоциты в крови человека выделение пероксидаза-положительных клеток , фокусирует часто только на этих клетках , и включает в себя отделение нейтрофилы от других лейкоцитах путем центрифугирования в градиенте плотности 38. Тем не менее , как нейтрофилы гораздо менее распространены в мышиных образцах крови 39 для последних более сложные методы должны быть использованы 40. Кроме того , оба метода также приводит к удалению пероксидаза-положительных моноцитов из образцов , и, в связи с необходимостью больших объемов крови (например, 400 мкл 41), не применимы к микро-образцах , полученных в процессе возвратного забора крови из мелких лабораторных животных 38,40. Очистка мышиных нейтрофилов из перитонеального экссудата также нуждаются в жертву животных и, кроме того, не дает крови , полученных гранулоцитов 38,40. В последнее время разработаны методы для получения высокой степени очистки гранулоцитов фракций от мышиного блООД (например, применение антител) часто являются дорогостоящими, сложными и трудоемкими 40,42,43 и снова акцентировать внимание только на очистку одного пероксидазой положительного типа лейкоцита.
Таким образом, метод, представленный здесь имеет несколько преимуществ по сравнению с другими методами, применяемыми для очистки пероксидаза-положительных лейкоцитов. Как она основана на небольших образцах крови полученные клетки представляют ситуацию в обращении. Из-за небольшого первоначального объема выборки, необходимого для протокола метод применим как к человеку и не-человеческой крови, несмотря на присущие конкретным видам различия в численности нейтрофилов. На самом деле, мы даже смогли применить метод, описанный в начальный объем крови лишь 50 мкл (данные не показаны). Небольшой образец крови необходим для метода также делает его пригодным для многократного забора крови из мелких лабораторных животных или для специальных медицинских применений (например, новорожденных диагноз). В тон Обогащение лейкоцитарный основан на истощении эритроцитов всех пероксидаза-положительных клеток (нейтрофилы, эозинофилы, моноциты), включаются в полученной смешанной лейкоцитарной фракции и может быть по отдельности анализировали с помощью проточной цитометрии. Метод является быстрым, надежным и имеет низкие требования в отношении химических веществ и приборов, что делает протокол подходит для нескольких научных средах.
Поскольку нейтрофилы легко активируются один важный шаг в процессе описанного способа является точное регулирование величины рН буферных растворов, используемых в США (PBS и HBSS, см шаги 1.2 и 1.3 раздела протокола). Не Кроме того, время инкубации клеток крови с помощью дистиллированной воды должна быть не более чем на 60 секунд перед восстановлением normosmotic условий (см шаг 2.2 раздела протокола. (почти) полностью удаление растворителя из клеточного осадка (шаг 2,4) перед добавлением воды для второго гипотонического лизиса является еще одним важным шагом в качестве положительного эффектаэр остатки уменьшит эффективность процедуры гипотонического лизиса. Другим важным шагом относится к применению H 2 O 2 во время окрашивания ФПА. Несмотря на то, нанесенное количество не должно быть цитотоксическое, жизнеспособность клеток должна быть проверена. В ходе наших исследований мы, как правило, применяют краситель 5,5 ', 6,6'-тетрахлор-1,1', 3,3'-tetraethylbenzimi-dazolylcarbocyanine йодид (JC-1) для обнаружения ранних апоптотических событий.
Кроме того, есть несколько ограничений в описанном упрощенном способе обогащения лейкоцитов. В то время как этот метод может быть применен к образцам крови из нескольких видов (человек, крыса и мышь были опробованы), количество лейкоцитов, полученный после лизиса эритроцитов, зависит от их первоначального избытке в крови. Последнее , конечно , зависит от вида животного и 39 также зависит от воспалительного состояния зондируемой индивидуума. Кроме того, в то время как процедура лизиса может быть сделано с до однойСто образцов параллельно промежуточные стадии центрифугирования накладывает ограничения как, в зависимости от используемого центрифуге, только до 30 образцов могут быть обработаны параллельно. Кроме того, в то время как ПФА легко обнаруживает HOCl и HOBr в присутствии SCN -, галогенирующего активность МРО и ЕПВ также влияет на последней псевдо-галогенида. Тем самым hypothiocyanite (- OSCN) формируется которая не способна окислять APF. Еще одно ограничение исходит из свойств красителя ФПА, используемого для определения HOCl- и HOBr производства МРО и EPO. По мере того как краситель окисляется до флуоресцеин, окрашивание не может быть объединено с флуоресцентными антителами с спектра излучения в том же диапазоне. Конечно, любые помехи между APF-производной флуоресценции и сигнала дополнительных флуоресцентных сигналов должны быть проверены и компенсируются в проточном цитометре.
В противном случае, если обнаружение активности галогенирующего пероксидазы не объем формулыизучение, после применения метода истощения эритроцитарной другие аналитические методы могут быть использованы вместо ФПА. По мере того как описано гипотонический лизис процедура приводит лишь к частичному истощению эритроцитов и, как и все лейкоцитарного все еще присутствуют в полученной смешанной клеточной фракции, только методы, которые позволяют одному анализ клеток должен быть применен. Методы , которые включают в себя лизис клеток (например, Вестерн - анализ участка) не даст достоверных результатов. Небольшой начальный объем пробы может быть еще одним препятствием для таких аналитических методов.
Что касается расследования MPO (EPO) и активность в лейкоцитах часто только общее производство окислителем клетками рассматривается вместо конкретно оценки пероксидазной активности гем 44,45. К тому же часто никаких попыток не делаются различия между галогенированием и пероксидазной активности MPO и ЕПВ 46,47. Методы, в которых конкретно рассматривается Хлорирующим MPO активность по Quantifying HOCl-производные продукты , такие как chlorotyrosine не обнаруживают чрезмерно окисляется и / или метаболизируется продуктов и, таким образом, часто приводят к недооценке реального HOCl производства 48. Кроме того , этот метод, а также обнаружение HOCl-производного 2-chloroethidium также отнимает много времени, дорогостоящие аналитического оборудования и включают лизис клеток 48-50 .Существует много сообщений о новых красителей для конкретного определения МРО активности хлорирующим в жизненно важных клеток 44,51,52. Тем не менее , на сегодняшний день только ПФА и связанное с ним соединение гидроксифенил флуоресцеина (ФВЧ) , являются коммерчески доступными и , следовательно , обычно используемый в исследованиях 25,33.
На самом деле, с помощью APF мы могли бы показать , что хлорировать МРО активность не может быть определена количественно только с использованием выделенного фермента 53 , но и путем применения красителя для живых клеток 26,33. Таким образом, комбинируя быстрое обогащение лейкоцитов из крови микроорганизмов, указанных выше образцов сп APF окрашивания мы разработали протокол, который подходит конкретно и одновременно обратиться к галогенирующего активности MPO и EPO во всех пероксидазой положительных лейкоцитов, т.е. нейтрофилы, моноциты и эозинофилы 32. Кроме того, метод не требует лизис клеток, что позволяет широкий спектр аналитических методов, в том числе проточной цитометрии и конфокальной флуоресцентной микроскопии. К тому же эта Окрашивание активность пероксидазы можно сочетать с применением маркеров клеточной поверхности, что позволяет конкретный анализ лейкоцитарных субфракций, в зависимости от научной задачи. Тем не менее, он должен считать, что приложенное флуоресцентно-меченного антитела не мешают флуоресцентного сигнала флуоресцеина на основе используемого для количественного определения HOCl- и HOBr производный окисление РАП.
Таким образом, этот метод может предоставить новый инструмент, чтобы получить больше понимания в физиологической роли галогенирования пероксидазной активности иммунологической реЛевант происходящие из крови пероксидазы MPO и ЕРО, который до сих пор не очень хорошо понимал 8,20,23. К тому же в животном исследовании ревматоидного артрита мы могли наблюдать в последнее время, что этот протокол может привести к оценке МРО-производного производства HOCl в качестве нового клинического маркера при хронических воспалительных заболеваниях (неопубликованные данные).
The authors have nothing to disclose.
This work was made possible by funding from the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF, 1315883) as well as by the Sächsische Aufbaubank (SAB) project 100116526 from a funding of the European Regional Development Fund (ERDF).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Materials/Equipment | |||
15 ml centrifugation tubes | VWR/Corning | 734-0451 | - |
1.5 ml sample tubes | VWR/Eppendorf | 211-2130DE | - |
Pipettes for volumes up to 5 ml | Eppendorf | e.g., 3120000070 | We are using Eppendorf Resarch plus pipettes with adjustable volumes in the range 1-10 µl, 10-100 µl, 100-1,000 µl an 500-5,000 µl |
laminar flow bench | Thermo Electron Corperation | HeraSafe | - |
Vortex mixer | Bender & Hobein AG | Vortex Genie 2 | - |
Tabletop centrifuge | Kendro Laboratory Products | Laborfuge 400R | The centrifuge should be able to be used at 450 x g |
Small centrifuge | Eppendorf | 5415D | The centrifuge should be able to be used at 400 x g |
Incubator | Heraeus | cytoperm 2 | Settings: 37 °C, 95% humidity, 5% CO2 content |
UV-Vis spectrophotometer | Varian | Cary 50 bio | A spectrum between 200 and 300 nm has to be recorded. Thus quartz cuvettes have to be applied |
Flow cytometer | Becton, Dickinson | BD Facs Calibur | Any flow cytometer can be used which is equiped with a laser suitable for the excitation of fluorescein (e.g., 488 nm argon laser) |
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Chemicals | |||
Phosphate buffered saline (PBS) | amresco | K812 | sterile solution, ready to use |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P4417 | tablets for solving in 200 ml millipore water |
Hanks balanced salt solution (HBSS) with Ca2+ | Sigma-Aldrich | H1387 | 970 mg/100 ml, carefully check and adjust the pH value to 7.4 |
Hydrochloric acid | Merck Millipore | 1.09057.1000 | 1 M solution |
Sodium hydroxide | Riedel-deHaën | 30620 | Solid pellets. For a 1 M solution solve 4 g/100 ml Millipore water |
Aminophenyl fluorescein | Cayman | 10157 | 5 mg/ml solution (11.81 mM) in methyl acetate, aliquots (e.g. 100 µl) should be prepared and stored at -20 °C |
Hydrogen peroxide | Sigma-Aldrich | H1009 | This 30% stock solution corresponds to a concentration of about 8.8 M. Further dilutions have to be freshly prepared in distilled water immediately prior to use and quantified by absorbance measurements |
4-aminobenzoic acid hydrazide (4-ABAH) | Sigma-Aldrich | A41909 | A first stock solution of 1 M should be prepared in DMSO a second one of 100 mM by 1:10 dilution in HBSS |
DMSO | VWR chemicals | 23500.26 | - |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены