巨噬細(xì)胞是機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要細(xì)胞成分,具有抗感染、抗腫瘤和參與免疫應(yīng)答、免疫調(diào)節(jié)等生物學(xué)功能,是研究細(xì)胞吞噬、細(xì)胞免疫和炎癥的重要對(duì)象。
巨噬細(xì)胞的極化
巨噬細(xì)胞具有異質(zhì)性和多樣性,可在不同的組織微環(huán)境和生理病理?xiàng)l件下,轉(zhuǎn)化為不同的表型,稱為巨噬細(xì)胞的極化。
巨噬細(xì)胞組織分布多樣性和異質(zhì)性的特點(diǎn),使之一直以來(lái)都是科研工作者們熱門研究的對(duì)象。
根據(jù)細(xì)胞表面標(biāo)記分子、細(xì)胞因子分泌及代謝相關(guān)基因特征,巨噬細(xì)胞通常被分為經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞(促炎)和選擇性活化的M2型巨噬細(xì)胞(抗炎)。
■ M1型巨噬細(xì)胞表達(dá)MHC II、CD80、CD86和 CD16/32,分泌TNF-α、IL-6和IL-12等促炎因子,以及CXCL9、CXCL10和CXCL11等趨化因子。
■ 另外,M2型巨噬細(xì)胞高表達(dá)arginase-1(Arg1)和CD206,分泌抗炎因子IL-10以及CCL2、CCL17和CCL22等趨化因子。
巨噬細(xì)胞極化的體外研究,通常使用脂多糖(LPS)和干擾素(IFN-γ)等TLR激動(dòng)劑誘導(dǎo)M1型極化,使用IL-4或IL-13等誘導(dǎo)M2型極化,然后記錄基因表達(dá)、細(xì)胞表面標(biāo)志物及蛋白質(zhì)含量和活性的變化。
原代小鼠巨噬細(xì)胞可以從多個(gè)部位獲得:比如骨髓、腹腔、肺或脂肪組織等。目前巨噬細(xì)胞的分離的方法主要包括貼壁篩選法、密度梯度離心法、酶消化法、流式細(xì)胞儀分離法等。
下面具體介紹小鼠腹腔巨噬細(xì)胞和骨髓來(lái)源巨噬細(xì)胞的提取和分離。
腹腔巨噬細(xì)胞提取
巨噬細(xì)胞天然存在于小鼠腹腔,腹腔巨噬細(xì)胞多游離存在于腹水中易于獲得:用生理鹽水或細(xì)胞培養(yǎng)基沖洗腹腔后抽取腹腔灌洗液體,即可獲取其中的巨噬細(xì)胞。
以下為具體實(shí)驗(yàn)方案:
(1)巨噬細(xì)胞的誘導(dǎo)
在實(shí)驗(yàn)前3天,連續(xù)3天給小鼠腹腔注射1mL的3%巰基乙酸鹽肉湯,每天1次。(肉湯刺激是非感染性炎癥刺激,能促進(jìn)巨噬細(xì)胞的聚集)
注:
■ 腹腔注射是關(guān)鍵,給肉湯時(shí)記得回抽,切記不能刺到器官導(dǎo)致小鼠腹腔出血,否則會(huì)使提取的巨噬細(xì)胞不純。
■ 硫乙醇酸鹽的作用是將巨噬細(xì)胞由外周血中釋放入腹腔中,可提取更多的巨噬細(xì)胞用于實(shí)驗(yàn),腹腔巨噬細(xì)胞多為M1促炎型。
(2)3天后,收集巨噬細(xì)胞
① 處死小鼠
準(zhǔn)備75%乙醇,小鼠麻醉后,以脫頸方式處死小鼠,將小鼠置于75%乙醇中浸泡3-5min進(jìn)行滅菌消毒處理后(注:使小鼠的腹腔朝下浸沒(méi)在酒精中),移入超凈臺(tái),仰臥位固定小鼠。
?、?暴露腹膜
將小鼠外皮拉起,沿腹部剪開(kāi)一個(gè)小口(注意勿將腹膜剪破),再剪開(kāi)整個(gè)腹部皮膚,捏住兩側(cè)皮膚慢慢向兩邊撕開(kāi),使腹膜暴露。
?、?向腹腔注射生理鹽水或細(xì)胞培養(yǎng)基:
于右下腹部將5mL預(yù)冷的PBS(或5mL預(yù)冷的10%血清RPMI-1640培養(yǎng)液)緩緩注入腹腔(注意不要抽進(jìn)空氣),輕揉小鼠腹部數(shù)次,靜置3-5min,使液體在腹腔內(nèi)充分流動(dòng)。
注:
■ 腹腔注射直接會(huì)接觸表皮,易污染,此步驟需要多加注意。
■ 腹腔注射培養(yǎng)基后,按壓動(dòng)作要輕柔緩慢,以防培養(yǎng)基從針孔溢出。
?、?抽取腹腔液,轉(zhuǎn)移至離心管中(反復(fù)沖洗腹膜腔灌洗液2次)。
(3)巨噬細(xì)胞的純化與培養(yǎng)
將收集的腹腔灌洗液于常溫條件下1000r /min 離心5min,棄去上清,所得細(xì)胞沉淀用RPMI-1640培養(yǎng)液重懸接種,培養(yǎng)體系于37℃靜置培養(yǎng)2~3h后,洗去未貼壁細(xì)胞,余下的貼壁細(xì)胞即為巨噬細(xì)胞。
注:由于腹腔巨噬細(xì)胞的粘附能力不強(qiáng),清洗的時(shí)候動(dòng)作要盡可能輕。
注意事項(xiàng)
■ 小鼠腹腔注射刺激物時(shí)不要刺破內(nèi)臟,可以在操作過(guò)程中將小鼠頭部向下抓取,使其腹部?jī)?nèi)容物滑向膈下以避開(kāi)注射器針頭;
■ 若回收的小鼠腹腔灌洗液過(guò)少,可另外注入預(yù)冷的PBS重復(fù)灌洗;
■ 若不小心致腹腔出血,可在腹腔液離心后重懸時(shí)加入5倍細(xì)胞懸液體積的紅細(xì)胞裂解液,再次離心棄上層紅色液體。
■ 盡量避免被小鼠咬傷或吸過(guò)小鼠腹腔液的針頭扎傷,一旦被咬傷或扎傷,要到專門機(jī)構(gòu)盡快注射出血熱疫苗,如果創(chuàng)面大,需同時(shí)注射破傷風(fēng)疫苗。
骨髓來(lái)源巨噬細(xì)胞的提取
在原代巨噬細(xì)胞的獲取中,直接分離的腹腔巨噬細(xì)胞(或者肺泡巨噬細(xì)胞)數(shù)量有限,在未經(jīng)誘導(dǎo)時(shí),每只小鼠只能獲取1.5-3×106個(gè)腹腔巨噬細(xì)胞,不能滿足某些實(shí)驗(yàn)的需求,因此骨髓誘導(dǎo)分化的巨噬細(xì)胞(Bone marrow-derived macrophages,BMDM)是目前實(shí)驗(yàn)室常用的分離小鼠巨噬細(xì)胞的選擇。
以下為具體實(shí)驗(yàn)方案:
(1)誘導(dǎo)因子的獲取
M-CSF是一種誘導(dǎo)骨髓細(xì)胞向M2型巨噬細(xì)胞分化的誘導(dǎo)因子,獲取的途徑有兩種:
1)找商業(yè)化的細(xì)胞因子產(chǎn)品直接購(gòu)買,但不同廠家的細(xì)胞因子活性差異較大,需仔細(xì)甄別。M-CSF的使用濃度在20-50ng/mL即可。
2)自己培養(yǎng)能夠分泌這種細(xì)胞因子的細(xì)胞,其中L929細(xì)胞上清含有較高活性M-GSF以及其它多種細(xì)胞因子,比如VEGF、MCP-1、MIG、IL-9/10等。該培養(yǎng)體系可以在短時(shí)間內(nèi)獲得大量巨噬細(xì)胞樣的細(xì)胞,并且該體系不適合其它細(xì)胞生長(zhǎng),因而其它各系細(xì)胞會(huì)逐步死亡,經(jīng)換液去除懸浮細(xì)胞后,最終可以獲得大量純化的骨髓巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞。
(2)骨髓巨噬細(xì)胞的分離
1)取腿骨
準(zhǔn)備75%乙醇,小鼠麻醉后,脊髓脫臼法處死小鼠,將小鼠置于75%乙醇中浸泡5min進(jìn)行滅菌消毒處理;
轉(zhuǎn)移到超凈工作臺(tái),固定小鼠上肢,用剪刀從腹部中線剪開(kāi),取其雙側(cè)股骨和脛骨,剔除骨上附著的肌肉和組織(注意:應(yīng)盡量將肌肉組織去除,只留下骨頭,整個(gè)過(guò)程務(wù)必保持股骨及脛骨的完整性!)
將去皮去肉的股骨、脛骨放置在含有75%乙醇的培養(yǎng)皿內(nèi)浸泡5min(注:75%乙醇對(duì)骨髓細(xì)胞沒(méi)有影響,但盡量要控制在5 min之內(nèi)),然后用冷的PBS浸泡,洗去脛骨、股骨表面的乙醇,5min。
2)骨髓巨噬細(xì)胞提取和誘導(dǎo)
將清洗好的股骨、脛骨分開(kāi),并用剪刀分別將股骨、脛骨兩端剪斷,使用1-2mL注射器吸取冷的誘導(dǎo)培養(yǎng)基將骨髓從股骨、脛骨中吹出,反復(fù)吹洗3次,直至骨內(nèi)看不到明顯的紅色為止。
此時(shí)可能會(huì)有紅色條狀物質(zhì),這是聚集的骨髓細(xì)胞,用5mL移液槍將含有骨髓細(xì)胞的培養(yǎng)基反復(fù)吹打,將塊狀的細(xì)胞團(tuán)吹散。
然后使用70μm細(xì)胞濾器將細(xì)胞過(guò)篩,轉(zhuǎn)移至15mL離心管中,1500rpm/min離心5min,棄上清。
加入紅細(xì)胞裂解液重懸,輕彈管底,混懸細(xì)胞沉淀,靜置5min后,加入10 mL 冰PBS進(jìn)行洗滌,4°C,1500rpm/min離心5min,棄上清(必要時(shí)重復(fù),直至細(xì)胞團(tuán)塊紅色部分明顯減少),用冷的配置好的骨髓巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)培養(yǎng)基重懸,鋪板。
細(xì)胞培養(yǎng)期間,每隔2-3天更換新鮮骨髓來(lái)源巨噬細(xì)胞培養(yǎng)基,加入培養(yǎng)基前用PBS清洗細(xì)胞,培養(yǎng)7天后收集細(xì)胞。
注意事項(xiàng):
■ 骨髓巨噬細(xì)胞不可傳代,不可以用胰酶消化,使用時(shí)可用細(xì)胞刮直接刮下來(lái)或者用槍吹打下來(lái),然后離心計(jì)數(shù)即可用于實(shí)驗(yàn)。
■ 建議直接鋪板用于后續(xù)實(shí)驗(yàn),更換培養(yǎng)容器會(huì)損傷細(xì)胞。
■ 細(xì)胞誘導(dǎo)成功后要及時(shí)使用,不宜長(zhǎng)時(shí)間培養(yǎng)。
對(duì)于體內(nèi)巨噬細(xì)胞的研究,一個(gè)重要的方法就是使用荷蘭Liposoma公司的Clodronateliposomes氯膦酸二鈉脂質(zhì)體清除單核巨噬細(xì)胞。訂購(gòu)前建議聯(lián)系靶點(diǎn)科技,給出建議后,再聯(lián)系靶點(diǎn)科技訂購(gòu)現(xiàn)貨。
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