Name: detection of inflammasome activation and pyroptotic cell death in murine bone marrow-derived macrophages
Uploaded: 2018-05-21T13:30:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Detection of Inflammasome Activation and Pyroptotic Cell Death in Murine Bone Marrow-derived Macrophages at JoVE.com

すべての顕微鏡は、w. m. ケック顕微鏡センター ナサニエル ・ ピーターズのサポートと NIH 賞 S10OD016240 のサポートで行われました。S.L.F. をサポートするには、NIH の K08AI119142 と R21AI130281。博士リチャード Flavell とカスパーゼ-1/11 欠損マウスの博士ブラッド Cookson と博士ブラッド Cookson 研究室設備・機器を共有するために感謝します

動物のすべてのプロシージャは、承認され、ワシントン機関動物ケアおよび使用委員会ガイドラインの大学の下で実施します。
1. 骨髄の収穫
<ol><li>無菌マウスの大腿骨と脛骨を削除し、きれいに滅菌器具を使用して骨。ダルベッコ変更イーグル培地 (DMEM) + 5 mM HEPES + 0.2 mg/mL L グルタミン + 0.05 mM 2-メルカプトエタノール + 50 mg/mL ゲンタマイシン硫酸塩 + 10,000 U/mL ペニシリン/ストレプトマイシン 10% ウシ胎児血清 (FBS、DMEM 10 完全な) 内洗浄の骨を置き、孵化させなさい、15 分間氷の上管です。</li>
	<li>はさみを使用して近位および遠位部のボール ジョイントを外します。満ちている中骨の中空に 10 mL の注射器に付いている 25 G 針を挿入します。DMEM 10 完全なを使用して骨髄をフラッシュします。優しく上下に培地を分注していずれかの塊を再懸濁します。</li>
	<li>300 × g で 10 分間の細胞を遠心し、診断を使用してセルの数をカウントします。この時点で、90 %fbs + 10% ジメチルスルホキシド (DMSO) を使用してセルをフリーズまたは 15 cm エアコン L929 媒体 (ステップ 2.1) を用いたマクロファージを区別するためにシャーレで細胞をプレートします。</li>
</ol>2. 骨髄由来マクロファージの分化
<ol><li>予め温めておいた分化培地 (DMEM 10 完全な 21 mL とスワンソンet al.による記述で L929 細胞エアコン用培地の 9 mL を使用してください。18) 組織培養骨髄細胞を入れて 15 cm シャーレ (1.2-1.5 倍の 10 の7セル) を扱われます。7 日間の 37 ° C および 5% の CO2でプレートを孵化させなさい。プレートに 3 または 4 日に分化培地の追加 30 mL を追加します。 マクロファージは収穫をデタッチして困難になります、メモ: 処理組織培養プレートを使用しないように重要です。</li>
	<li>マクロファージを収集、リン酸緩衝生理食塩水 (PBS) でプレートを洗浄し、冷 PBS + 1 mM エチレンジアミン四酢酸 (EDTA) の 20 mL を追加します。セルを介して PBS + EDTA をピペッティングにより細胞 10 分収穫のための 4 ° C でプレートをインキュベートし、10 mL の PBS を洗浄します。2 つの 15 mL の円錐管に両方の洗浄を組み合わせます。</li>
	<li>10 分の 300 x g で細胞を遠心し、フェノールレッド無料 DMEM 5 mM HEPES + 0.2 mg/mL L グルタミン + 0.05 mM 2-メルカプトエタノール + 5 %10 mL の細胞を再懸濁します FBS (DMEM-5) 診断またはコールター カウンターを使用してセルをカウントします。カウントの間に氷の上細胞を保ちます。</li>
	<li>2 x 10 の5セル/mL でコーティングされた組織培養プレートにマクロファージをシードします。顕微鏡実験 coverslips 24 ウェル プレートでのセルの 1 つの mL の種子します。LDH リリース試金の 96 ウェル プレートで細胞の 100 μ L をシードします。LDH 試金のため (3 井戸未処理、100% 溶解コントロールと 3 井戸・ 3 の井戸の実験的刺激) 9 井戸をシードします。</li>
	<li>セルを特定する 300 × g で 5 分間遠心分離機、96 well プレートは井戸に均等に分散されます。</li>
	<li>プライマー処理を開始する前に、37 ° C + 5% CO2で一晩プレートを孵化させなさい。</li>
</ol>3. プライミング
<ol><li>100 ng/mL の LPS (ウェル プレート 24 500 μ L または 50 μ L、96 ウェル プレート) を含む新鮮な培地 (DMEM-5) でメディアを交換してください。 注: さまざまな LP は、TLR4 を介したプライミング19を刺激する能力に影響を与える構造変化があります。サルモネラ ミネソタR595 から LPS (Re) 複数のベンダーから入手可能ですし、お勧めします。</li>
	<li>37 ° C、5% CO2で 3 時間プレートを孵化させなさい。</li>
</ol>4. 活性化 Nigericin と炎症: NLRP3 インフラマソームと FAM YVAD FMK とラベリング
<ol><li>メディアを取り外してを 5 μ M の nigericin と 5 mM グリシンを含む DMEM 5 290 μ l。グリシンは、カスパーゼ 1 の活性化5中に発生したセル換散の量を減らすに追加されます。37 ° C と 5% CO2で 60 分間インキュベートします。野生型およびカスパーゼ 1 欠損マクロファージを使用して、観測のラベリングがカスパーゼ 1 のために特定であることを確認します。</li>
	<li>最後の 45 分の間に 30 の 10 μ L を追加 x FAM-YVAD-FMK、製造元の指示に従って準備します。</li>
	<li>60 分後にメディアを取り外して洗浄 3 回 5 分間各 1 ml 冷 PBS のセル。</li>
	<li>各ウェルに 2% パラホルムアルデヒドの 250 μ L を追加し、30 分用アルミ箔で覆われた氷の上を孵化させなさい。</li>
	<li>最後の 5 分間核のラベルに 0.2 mM 遠赤色蛍光核酸染色の 4 μ L を追加します。4', 6-diamidino-2-phenylindole (DAPI) または他の染料は、DNA のラベルにも使用できます。</li>
	<li>3 回で 1 mL の冷 PBS セルを洗浄し、7 μ L 耐フェード マウント媒体を用いた顕微鏡スライド上に coverslips をマウントします。マニキュアを使用して顕微鏡のスライドに coverslip を密閉する前に一晩を強化するメディアをマウントをしましょう。</li>
	<li>共焦点顕微鏡によるマクロファージをイメージします。Ex/ファム YVAD FMK の Em は 492/520 nm と 642/661 遠赤色蛍光核酸染色のため。未処理細胞は 488 チャネルで染色、色の背景を表示しないように顕微鏡を設定することを確認します。それ以外の場合、背景 FAM YVAD FMK の汚損は検出された、実際にはアクティブなカスパーゼ-1 になります。 注: 顕微鏡のセットアップは、セクション 6 で説明します。</li>
</ol>5. 抗体の汚損
注: ASC を検出する抗体と細胞をラベル付け、種子、プライム、nigericin 前のセクションと同じセルを公開します。処理後のとおりです。
<ol><li>3 回 5 分間各 1 ml 冷 PBS のセルを洗浄します。固定・透過ソリューションの 250 μ L を追加します。氷の上細胞をインキュベートし、30 分間覆われて。</li>
	<li>3 回 5 分間各 1 ml 洗浄バッファーのマクロファージを洗います。</li>
	<li>250 μ L ASC に対して一次抗体の希釈洗浄バッファーの 1: 500 を追加し、氷の上で 1 時間インキュベートします。任意の一次抗体を受け取りませんが、セカンダリは、のみを 1 つの coverslip が含まれます。この coverslip の正しいオフセットを設定するのには顕微鏡のセットアップ中に使用されます。</li>
	<li>3 回 1 mL 洗浄バッファーで各 5 分のセルを洗浄します。</li>
	<li>二次抗体 (蛍光色素共役ヤギ-反-マウス) の 250 μ L 洗浄バッファーのレバレッジを希釈し、氷の上で 1 時間インキュベートを追加します。ラベル核にこの培養の最後の 5 分に 0.2 mM 遠赤色蛍光核酸染色の 4 μ L を追加します。</li>
	<li>3 セルを洗浄して 1 ml の冷たい洗浄バッファーとマウントの顕微鏡に coverslips スライド 7 μ L 耐フェード マウント媒体を使用して x。クリアのマニキュアを使用して顕微鏡のスライドに coverslip を密閉する前に一晩を強化するメディアをマウントをしましょう。</li>
	<li>共焦点顕微鏡による画像のマクロファージ。Ex/二次抗体の Em は 555/580 nm と 642/661 遠赤色蛍光核酸染色 (とおり)。 注: FAM YVAD FMK 抗体の分類とラベリングは、アクティブなカスパーゼ 1 と ASC の共同のローカリゼーションを表示する結合できます。このため、FAM YVAD FMK のラベリングのための条件に従う、抗体の分類のプロトコル、さらに処理を切り替えます。</li>
</ol>6. 共焦点顕微鏡によるラベルの大食細胞のイメージング
注: coverslips が一晩硬化しマニキュアと顕微鏡のスライドに封印されている許可されている後は、ステンド グラスのセルを表示できます。ここでは、共焦点顕微鏡を用いたイメージングを説明します。標準的な蛍光顕微鏡による細胞を表示もできます。
<ol><li>顕微鏡ステージ上対照細胞とスライドを置き、細胞の顕微鏡の焦点します。</li>
	<li>未処理の細胞染色陽性 FAM YVAD FMK がない設定、顕微鏡見てをテーブル (LUT) を使用してオフセットを調整します。このプロセスは、カスパーゼ 1 欠損マクロファージを使用しても実行できます。 注: オフセットが実験では、使用するチャネルごとに調整することが、正しいオフセットを設定は FAM YVAD FMK チャネルと蛍光抗体チャネルの最も重要です。DNA チャネルのオフセットは重要度が低いです。オフセットを設定すると、実験の残りの部分でこの設定を調整しません。</li>
	<li>扱われる nigericin サンプルにスライドを切り替えます。FAM YVAD FMK の汚損のため正負両方のセルが含まれているフィールドを探します。染色陽性の最高の強度のある面に FAM YVAD FMK チャネルの画像面を調整します。これは通常インフラマソーム フォーカスの中心が撮像面になります。</li>
	<li>ゲインを調整して、巣、凝縮核を持つセルに表示されます。利得とオフセットの両方を設定した後撮像セッションの残りの部分はこれらの設定をまま。 注: セルが pyroptotic を判断する簡単な方法の 1 つは、核形態を見てです。アクティブなカスパーゼ 1 の細胞が丸く、凝縮核、核小体、細胞核の形態とカスパーゼ 1 の活性化なしに表示されます、未処理の細胞のそれらに類似。</li>
	<li>総合倍率 X 100 で 5 のランダムに選択されたフィールドの画像を収集します。これは通常イメージごとの約 40 のセルになります。サンプルごとにこのプロセスを繰り返します。</li>
	<li>画像解析ソフトウェアを使用して各画像のセルの数をカウントします。FAM YVAD FMK 染色陽性をいるセルの数をカウントします。FAM YVAD FMK 陽性細胞の割合とカスパーゼ 1 の活性化のレベルを表します。</li>
</ol>7. LDH リリース試金
注: LDH リリース試金のため種子とセル前のセクションで説明した以外の素数を使用して 96 well プレート。プライミング後メディアを取り外さないでください。
<ol><li>実験の井戸に 10 μ M nigericin と 50 μ L を含む DMEM 5 の 50 μ L を追加自然と 100% 溶解制御井戸に DMEM 5。目標セル換散を測定することですので、この実験ではグリシンを追加しないでください。37 ° C と 5% CO2で 60 分間インキュベートします。</li>
	<li>30 分後に 100% 溶解制御井戸に 10 x 換散バッファーの 10 μ L を追加し、他の井戸に DMEM 5 の 10 μ L を追加します。この潜伏中に冷凍庫から基板ミックス (凍結乾燥した基板の 1.5 mL) の 1 バイアル、アッセイバッファー (〜 12 mL) の 1 の約数を削除し、聞かせ融解は部屋の温度を光から保護されました。 注: 基板のミックスには、赤い塩製品に変換されるテトラゾリウム塩 (iodonitro-テトラゾリウム バイオレット) が含まれています。</li>
	<li>60 分合計孵化後 10 ° C で 500 × g で 5 分間プレートを遠心分離します。上澄みの 50 μ L をクリア フラット底板に転送します。この時間の間に基板ミックスのバイアルにアッセイバッファーの 12 の mL を追加し、使用する前に 5 分間室温でインキュベートします。</li>
	<li>各ウェルに基板の 50 μ L を追加し、暗闇の中で 30 分間インキュベートします。空白値の中の唯一井戸があります。信号はプレート リーダーの検出限界を超えないことを確認する 15 分後プレートを確認してください。</li>
	<li>30 分後停止液 (1 M 酢酸) を 50 μ L を追加し、OD490プレート リーダーを使用して測定します。</li>
	<li>次の数式を使用してセル換散の割合を計算します。 細胞毒性評価 % = ((Experimental-Spontaneous)/(最大-自発的な)) × 100 実験: nigericin 扱われる細胞;自然: 未処理の細胞;最大: 細胞の換散バッファー</li>
</ol>

<ol>
	<li>Jorgensen, I., Miao, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyroptotic+cell+death+defends+against+intracellular+pathogens.">Pyroptotic cell death defends against intracellular pathogens.</a> Immunol Rev. 265 (1), 130-142 (2015).</li><li>Guo, H., Callaway, J. B., Ting, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammasomes:+mechanism+of+action,+role+in+disease,+and+therapeutics.">Inflammasomes: mechanism of action, role in disease, and therapeutics.</a> Nat Med. 21 (7), 677-687 (2015).</li><li>Bergsbaken, T., Fink, S. L., Cookson, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pyroptosis:+host+cell+death+and+inflammation.">Pyroptosis: host cell death and inflammation.</a> Nat Rev Microbiol. 7 (2), 99-109 (2009).</li><li>Martinon, F., Burns, K., Tschopp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+inflammasome:+a+molecular+platform+triggering+activation+of+inflammatory+caspases+and+processing+of+proIL-beta.">The inflammasome: a molecular platform triggering activation of inflammatory caspases and processing of proIL-beta.</a> Mol Cell. 10 (2), 417-426 (2002).</li><li>Fink, S. L., Cookson, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caspase-1-dependent+pore+formation+during+pyroptosis+leads+to+osmotic+lysis+of+infected+host+macrophages.">Caspase-1-dependent pore formation during pyroptosis leads to osmotic lysis of infected host macrophages.</a> Cell Microbiol. 8 (11), 1812-1825 (2006).</li><li>Bergsbaken, T., Fink, S. L., den Hartigh, A. B., Loomis, W. P., Cookson, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Coordinated+host+responses+during+pyroptosis:+caspase-1-dependent+lysosome+exocytosis+and+inflammatory+cytokine+maturation.">Coordinated host responses during pyroptosis: caspase-1-dependent lysosome exocytosis and inflammatory cytokine maturation.</a> J Immunol. 187 (5), 2748-2754 (2011).</li><li>Shi, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cleavage+of+GSDMD+by+inflammatory+caspases+determines+pyroptotic+cell+death.">Cleavage of GSDMD by inflammatory caspases determines pyroptotic cell death.</a> Nature. 526 (7575), 660-665 (2015).</li><li>Sutterwala, F. S., Haasken, S., Cassel, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanism+of+NLRP3+inflammasome+activation.">Mechanism of NLRP3 inflammasome activation.</a> Ann N Y Acad Sci. 1319, 82-95 (2014).</li><li>Juliana, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Non-transcriptional+priming+and+deubiquitination+regulate+NLRP3+inflammasome+activation.">Non-transcriptional priming and deubiquitination regulate NLRP3 inflammasome activation.</a> J Biol Chem. 287 (43), 36617-36622 (2012).</li><li>Py, B. F., Kim, M. S., Vakifahmetoglu-Norberg, H., Yuan, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deubiquitination+of+NLRP3+by+BRCC3+critically+regulates+inflammasome+activity.">Deubiquitination of NLRP3 by BRCC3 critically regulates inflammasome activity.</a> Mol Cell. 49 (2), 331-338 (2013).</li><li>Song, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NLRP3+Phosphorylation+Is+an+Essential+Priming+Event+for+Inflammasome+Activation.">NLRP3 Phosphorylation Is an Essential Priming Event for Inflammasome Activation.</a> Mol Cell. 68 (1), 185-197 (2017).</li><li>Stutz, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NLRP3+inflammasome+assembly+is+regulated+by+phosphorylation+of+the+pyrin+domain.">NLRP3 inflammasome assembly is regulated by phosphorylation of the pyrin domain.</a> J Exp Med. 214 (6), 1725-1736 (2017).</li><li>Broz, P., Dixit, V. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflammasomes:+mechanism+of+assembly,+regulation+and+signalling.">Inflammasomes: mechanism of assembly, regulation and signalling.</a> Nat Rev Immunol. 16 (7), 407-420 (2016).</li><li>Masumoto, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ASC,+a+novel+22-kDa+protein,+aggregates+during+apoptosis+of+human+promyelocytic+leukemia+HL-60+cells.">ASC, a novel 22-kDa protein, aggregates during apoptosis of human promyelocytic leukemia HL-60 cells.</a> J Biol Chem. 274 (48), 33835-33838 (1999).</li><li>Yamamoto, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=ASC+is+essential+for+LPS-induced+activation+of+procaspase-1+independently+of+TLR-associated+signal+adaptor+molecules.">ASC is essential for LPS-induced activation of procaspase-1 independently of TLR-associated signal adaptor molecules.</a> Genes Cells. 9 (11), 1055-1067 (2004).</li><li>Miao, E. A., Rajan, J. V., Aderem, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caspase-1-induced+pyroptotic+cell+death.">Caspase-1-induced pyroptotic cell death.</a> Immunol Rev. 243 (1), 206-214 (2011).</li><li>LaRock, C. N., Cookson, B. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Yersinia+virulence+effector+YopM+binds+caspase-1+to+arrest+inflammasome+assembly+and+processing.">The Yersinia virulence effector YopM binds caspase-1 to arrest inflammasome assembly and processing.</a> Cell Host Microbe. 12 (6), 799-805 (2012).</li><li>Swanson, M. S., Isberg, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Association+of+Legionella+pneumophila+with+the+macrophage+endoplasmic+reticulum.">Association of Legionella pneumophila with the macrophage endoplasmic reticulum.</a> Infect Immun. 63 (9), 3609-3620 (1995).</li><li>Miller, S. I., Ernst, R. K., Bader, M. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LPS,+TLR4+and+infectious+disease+diversity.">LPS, TLR4 and infectious disease diversity.</a> Nat Rev Microbiol. 3 (1), 36-46 (2005).</li><li>Sester, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+flow+cytometric+method+to+assess+inflammasome+formation.">A novel flow cytometric method to assess inflammasome formation.</a> J Immunol. 194 (1), 455-462 (2015).</li><li>Sester, D. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+Inflammasome+Formation+by+Flow+Cytometry.">Assessment of Inflammasome Formation by Flow Cytometry.</a> Curr Protoc Immunol. , (2016).</li><li>DiPeso, L., Ji, D. X., Vance, R. E., Price, J. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cell+death+and+cell+lysis+are+separable+events+during+pyroptosis.">Cell death and cell lysis are separable events during pyroptosis.</a> Cell Death Discov. , (2017).</li><li>Russo, H. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Active+Caspase-1+Induces+Plasma+Membrane+Pores+That+Precede+Pyroptotic+Lysis+and+Are+Blocked+by+Lanthanides.">Active Caspase-1 Induces Plasma Membrane Pores That Precede Pyroptotic Lysis and Are Blocked by Lanthanides.</a> J Immunol. 197 (4), 1353-1367 (2016).</li><li>Evavold, C. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Pore-Forming+Protein+Gasdermin+D+Regulates+Interleukin-1+Secretion+from+Living+Macrophages.">The Pore-Forming Protein Gasdermin D Regulates Interleukin-1 Secretion from Living Macrophages.</a> Immunity. , (2017).</li></ol>

著者がある利益相反を開示するには

本稿では、我々 はインフラマソーム活性化とマウス骨髄由来マクロファージの炎症: NLRP3 刺激カスパーゼ 1 の活性化の結果を確認する 2 つの手法を提案しました。最初のテクニックでは、蛍光レポーター FAM YVAD FMK を使用して携帯電話にカスパーゼ 1 の活性化のレベルを決定する研究者をことができます。この記者は、カスパーゼ-1/11 欠損マクロファージの染色の有無によって見られる酵素、カスパーゼ 1 家族をバインディングに非常に特有です。特異性は、ラロックらによって示されました。原稿のカスパーゼ 1 の活性化でエルシニア蛋白質 YopM の役割を記述します。自分の原稿で FAM YVAD FMK 巣がカスパーゼ 117に対して指示される抗体で標識した巣と重なることが表示されます。
すべての実験と同様に、偽陽性の結果を排除するために従う必要があるいくつかの重要なステップがあります。まず、野生型およびカスパーゼ-1/11 欠損マクロファージを使用することが不可欠です。これらの 2 つの細胞型を使用して、非特定の染色につながる条件は詳細な分析から除外できます。第二に、抗体またはアクティビティ プローブ アッセイをラベリングと FAM YVAD FMK で染色後セルを徹底的に洗浄することが重要です。3 つの 5 分洗浄を使用して、バック グラウンド信号のレベルを大幅に削減します。3 番目の重要なステップは、共焦点顕微鏡のセットアップ中に発生します。ここでは、FAM YVAD FMK の付いた未処理細胞を使用して未処理細胞における細胞質染色陽性を認められなかったことそのような方法で共焦点顕微鏡のオフセットを設定することが重要です。手順に従っている場合、この手法は細胞単位でカスパーゼ 1 の活性化を評価するために便利なツールです。
このプロトコルは、研究者のニーズに合わせて変更できます。たとえば、セルは全体のプロセス中にいくつかの手順で分子量が小さい化合物を扱うことができます。これにより、NLR、ASC の pro-カスパーゼ-1 募集の重合を調節する経路の同定や自体カスパーゼ 1 の活性化。このプロトコルへの変更は、それ自体でカスパーゼ 1 を行わなかったことなどをする必要があります。このような場合、問題の薬物の用量反応曲線が必要です。にもかかわらず、我々 は炎症: NLRP3 インフラマソーム活性化に焦点を当てて、このプロトコルは他 PRRs によって引き起こされる inflammasomes を検討するも使用できます。この原稿に含まれている別の修正は、FAM YVAD FMK インフラマソーム コンポーネント ラベル抗体による染色の組み合わせです。アクティブなカスパーゼ 1 インフラマソーム アダプター ASC の共局在があることを示す.このメソッドの制限とおり、共焦点顕微鏡へのアクセスを必要とすることです。しかし、フローサイトメトリーによる ASC フォーカス形成を検出する関連戦略は、報告された20,21をされています。
我々 が説明した 2 番目の手法は、LDH リリース試金を使用してセル換散の急速な検出のためことができます。LDH リリースも細胞死の他の多くの形態の中に発生すると pyroptosis に固有ではない膜の整合性と細胞溶解の損失を示していることに注意してくださいすることが重要です。ただし、カスパーゼ 1 欠損細胞の使用は、カスパーゼ 1 依存セル換散、pyroptosis の定義機能を特定できます。
このプロトコル (特に感染エージェントを使用) する場合の重要なステップは、96 well プレートに細胞を播種後プレートを遠心することです。プレートの遠心分離は、井戸の表面全体に、マクロファージの平等な分配をことができます。均等分布と各マクロファージは、細菌の数が同じに公開されます。遠心分離せず井戸内の流体のメニスカス効果は井戸の端に蓄積より多くのマクロファージに します。これで、井戸の中心 (MOI) よく壁に近く、意図したよりも高い MOI 感染目的の多様性よりも低いに 。
LDH リリース試金の潜在的な欠点は、その対策は人口レベルとアッセイあたりの単一の時間ポイントでは換散です。代替的アプローチは、単一細胞単位での膜の完全性の損失を識別する顕微鏡による細胞非透過性染料の通風管を定量化することです。このアプローチは、ライブセル イメージングのプラットフォームと組み合わせると、pyroptosis22の一時的な評価も提供できます。Propidium ヨウ化など小さな DNA 結合蛍光染料または臭化エチジウム gasdermin D 細孔を通過、細胞の核酸をバインドし、5,22,23の蛍光を発する。気孔形成、これらの小さな色素の吸収一時的端末のセル換散の前します。溶解より大きい染料の吸収および LDH など大規模な細胞蛋白質の損失をことができます。グリシンの使用、換散からポア形成を切り離すことができます実験と gasdermin D 媒介性細孔形成、小さな色素取り込みや il-1 β の分泌、グリシンはブロックされませんが、グリシンは、迅速な溶解と LDH リリース5,22,23,24. FAM YAVD FMK 膜の完全性の完全な損失を防ぐために染色実験ではグリシンを含む提案が、pyroptotic LDH リリースを測定するとき、グリシンを省略する必要があります。

インフラマソームを介した炎症病原体1防御の重要なコンポーネントですが、また多くの病気2の病因の基となります。病原体関連分子パターン (PAMPs) ゾル性細胞質の検出による感染症の広い範囲に炎症反応が発生または損傷関連分子パターン (DAMPs)。パターン認識受容体 (PRR)、うなずくような受容体 (NLR) 家族のメンバーを含むは、PAMPs と DAMPs これらの検出時に oligomerize します。これは PRR、アダプター蛋白質 C ターミナル カスパーゼ募集ドメイン (カード) (ASC) とのプロのフォームを含むアポトーシス関連の斑点のようなタンパク質を含んだインフラマソームと呼ばれる複数の蛋白質の複合体の形成をトリガーします。カスパーゼ 13,4。この複合体では、近接による自動-カスパーゼ 1 の活性化ことができます。アクティブなカスパーゼ 1 は、一連の炎症性細胞死経路 pyroptosis の特徴であるイベントにつながります。これらのイベントが含まれます: 胸の谷間と炎症性サイトカイン il-1 と IL-18、細胞外領域、核の凝縮、gasdermin D 胸の谷間にリソソーム内容のリリースでリソソーム エキソサイトーシスのリリース。Gasdermin D のリリースされた N 末端ドメインは、細胞膜、細胞膜の破断と病原体複製5,のための保護ニッチを奪うだけでなく、炎症性の内容のリリースを引き起こす毛穴に挿入します6,7。
ここでは、我々 はよく研究炎症: NLRP3 インフラマソームに焦点を当てます。炎症: NLRP3 インフラマソーム活性化は、8段階のプロセスを介して行われます。「プライミング」最初ステップは、微生物製品の Toll 様受容体 (TLR) によって認識を介して行われます。これは実験室の設定で TLR4 を刺激する LP を使用してレプリケートされます。この刺激 upregulates 炎症: NLRP3 と pro il-1 Nf-kb がシグナル伝達を介した。またプライミング脱9,10とリン酸化または特定の残基11,12の脱燐酸化を誘導することによって非転写メカニズムを通じて炎症: NLRP3 をライセンスします。
炎症: NLRP3 活性化のため 2 つ目の信号は、とらえどころのない8のまま炎症: NLRP3 活性化のための統一機構がカルシウム、カリウム排出、活性酸素種ミトコンドリア因子を含むと考えられます。活性化された炎症: NLRP3 そのナハト ドメイン間の相互作用を介して oligomerizes、pyrin (PYD) ドメイン13のバインディングによって ASC を募集します。各セルにこれらの高分子複合体は単一の顕微鏡的表示フォーカスを形成します。ASC はもともとひと白血病細胞のアポトーシスの間に「染み」を形作る 22 KDa タンパク質とカード14を含む名前付きのアポトーシス関連斑点のようなタンパク質として同定されました。ASC は、pro-カスパーゼ-1 インフラマソーム15を形成プロ-カスパーゼ-1 のカードと ASC のカードとの相互作用を通じて募集がわかった。
すべての NLRs は、カスパーゼ 1 の活性化を誘導するために ASC の存在を必要とします。炎症: NLRP3 とは異なり NLRC4 と NLRP1b カード ドメインがあり、直接プロ-カスパーゼ-1 カスパーゼ 1 の活性化を誘導するために - カード相互作用を採用できます。ASC がない場合は、アクティブなカスパーゼ 1 細胞質を通じて拡散ままで、単焦点を形成していません。このびまん性のアクティブなカスパーゼ 1 が pyroptotic 細胞死を誘導するのに十分なプロ il-113,16を処理することはありません。
本稿では、インフラマソーム活性化を評価するために 2 つの方法を説明します。最初は、蛍光のアクティビティを使用してプローブ、FAM-YVAD-FMK、プロテアーゼのカスパーゼ 1 家族を結合します。この家族には、カスパーゼ 1、またマウス カスパーゼ-11 と人間カスパーゼ-4 とカスパーゼ 5 が含まれています。カスパーゼ-1/11 欠損マウスのマクロファージを使用して、すべての実験で、このプローブの特異性に対処されます。このメソッドは、抗体のも説明インフラマソームのコンポーネントの分類と組み合わせることができます。可視化は、アクティブなカスパーゼ 1 と低分子化 ASC を含む個々 のセルの識別のためことができます。このメソッドを使用して、研究者は、インフラマソーム形成カスケード効果がある宿主細胞や病原体研究の下の彼らの操作を決定することができます。たとえば、1 つは特定の介入が複雑な炎症: NLRP3 に ASC の採用を防ぐことができますまたは17カスパーゼ 1 の活性化とその後の採用ターゲットかどうかを区別できます。Il-1 β の分泌などカスパーゼ 1 の活性化の結果を調べることがこれらの 2 つの状況を区別することができません。また、il-1 β の分泌は、カスパーゼ 1 をアクティブにし、pyroptotic 細胞死16を受ける細胞の機能を変えることがなく変更できます。
2 番目のメソッドは、前述のように、カスパーゼ 1 の活性化を次 pyroptotic 大食細胞換散の中に発生する細胞培養上清への乳酸脱水素酵素 (LDH) の放出を測定します。この 2 番目の方法は、全体で LDH のリリースも測定は人口ベースのアプローチです。この単純なアプローチは試料の迅速分析 (インキュベーション時間の 30 分) カスパーゼ 1 を介した細胞死があるかを判断することができ、96 ウェル プレート形式で実行することができます。
これらのメソッドは、補完的なそれぞれ異なる利点との両方が簡単に変更の影響を受けやすい。たとえば、インフラマソーム刺激前にターゲットを絞った小さな分子量化合物によるマクロファージ治療は炎症反応を制御するタンパク質が特定の役割を調査するため使用できます。

<table><tbody><tr><td>E-MEM</td><td>ATCC</td><td>30-2003</td><td>For growing L929 cells</td></tr><tr><td>NCRC clone 929 (L929)</td><td>ATCC</td><td>CCL-1</td><td></td></tr><tr><td>Fixation/Permeabilization Kit</td><td>BD Biosciences</td><td>554714</td><td>Includes fixation and permeabilization solution, and wash buffer. Proprietary formulations. Contains 4.2% formaldehyde</td></tr><tr><td>Glycine</td><td>Biorad</td><td>161-0718</td><td></td></tr><tr><td>Cytotox96 Nonradioactive cytotoxicity assay</td><td>Fisher Scientific</td><td>PR-G1780</td><td>Includes Substrate Mix and Assay Buffer; Proprietary formulations. Stop solution is 1 M Acetic acid</td></tr><tr><td>FAM-YVAD-FMK</td><td>Immunocytochemistry Technologies</td><td>98</td><td></td></tr><tr><td>DMEM, high glucose, no glutamine</td><td>Invitrogen</td><td>11960044</td><td></td></tr><tr><td>DMEM, high glucose, no glutamine, no phenol red</td><td>Invitrogen</td><td>31053028</td><td></td></tr><tr><td>Dulbecco&#039;s PBS, no calcium, no magnesium</td><td>Invitrogen</td><td>14190144</td><td></td></tr><tr><td>Fetal Bovine Serum, qualified, US origin</td><td>Invitrogen</td><td>26140079</td><td>Heat inactivated at 55&amp;deg;C for 50 min</td></tr><tr><td>Gentamicin</td><td>Invitrogen</td><td>15750060</td><td></td></tr><tr><td>ProLong Gold Mounting Medium</td><td>Invitrogen</td><td>p36934</td><td>Proprietary formulation. Curing mounting medium. Hardens to refractory index of 1.46</td></tr><tr><td>goat anti-mouse ALEXA555</td><td>Invitrogen</td><td>A-21422</td><td></td></tr><tr><td>HEPES (Ultra Pure)</td><td>Invitrogen</td><td>11344041</td><td></td></tr><tr><td>L-Glutamine</td><td>Invitrogen</td><td>21051024</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin-Streptomycin</td><td>Invitrogen</td><td>15140122</td><td></td></tr><tr><td>TO-PRO-3 Iodide</td><td>Invitrogen</td><td>T3605</td><td>far-red fluorescent nucleic acid stain</td></tr><tr><td>C57BL/6J mouse</td><td>Jackson Laboratoy</td><td>000664</td><td></td></tr><tr><td>caspase-1/11-/- mouse</td><td>Jackson Laboratory</td><td>016621</td><td></td></tr><tr><td>Leica SP8X Confocal Microscope</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ultrapure LPS from Salmonella minnesota R595 (Re)</td><td>List Biologicals</td><td>434</td><td></td></tr><tr><td>anti-ASC clone 2EI-7</td><td>Millipore-Sigma</td><td>04-417</td><td></td></tr><tr><td>beta-mercapto-ethanol</td><td>Millipore-Sigma</td><td>M6250-10ML</td><td></td></tr><tr><td>DMSO</td><td>Millipore-Sigma</td><td>D2650-5X10ML</td><td></td></tr><tr><td>EDTA</td><td>Millipore-Sigma</td><td>E5391</td><td></td></tr><tr><td>Spectramax M3 plate reader</td><td>Molecular Devices</td><td>5000414</td><td></td></tr></tbody></table>

detection of inflammasome activation and pyroptotic cell death in murine bone marrow-derived macrophages

Inflammasomes は、多くの病原体の制御に成功したために必要ですがまた炎症性推進生得の免疫シグナル伝達プラットフォームと, 炎症性疾患です。Inflammasomes は細胞質パターン認識受容体、NOD のような受容体 (NLR) 家族のメンバーを含むによってアクティブ化されます。これらの受容体は、微生物または損傷関連刺激の検出時に oligomerize します。アダプター蛋白質 ASC の後の採用は、近接による自動-活性化を介してカスパーゼ 1 をアクティブにする顕微鏡可視インフラマソーム複雑なを形成します。次の活性化は、カスパーゼ 1 裂く pro il-1 β および pro-イル-18、活性化とこれらの炎症性サイトカインの分泌に 。カスパーゼ 1 は、pyroptosis は、膜の完全性および細胞の換散の損失を特徴と呼ばれる細胞死の炎症性フォームを仲介します。カスパーゼ 1 は、gasdermin D、膜の細孔を形成する N 末端フラグメントを解放浸透圧溶解につながるを裂きます。
In vitroカスパーゼ 1 の活性化は、カスパーゼ 1 の活性プローブ FAM YVAD FMK 骨髄由来マクロファージをラベリングと ASC アダプター蛋白質に対する抗体を用いた細胞の分類によって決定できます。この技法は、インフラマソーム形成および蛍光顕微鏡を用いた細胞のカスパーゼ 1 の活性化を識別できます。Pyroptotic 細胞死は、培地に細胞の乳酸脱水素酵素の放出を測定することによって検出できます。この手順では、単純なコスト効果の高い、スクリーニングのための適応をできるように、96 ウェル プレート形式で行われます。本稿で示すアダプター蛋白質 ASC とカスパーゼ-1 アクティブの共局在のため、nigericin による炎症: NLRP3 インフラマソーム活性化 pyroptosis につながる.

Nigericin への露出に続くカスパーゼ 1 の活性化を検出するには、セルはプロトコル」に記載されて処理されました。我々 は、FAM YVAD FMK と ASC 抗体の分類、ASC とアクティブなカスパーゼ-1 共同ローカライズを介した炎症: NLRP3 インフラマソーム活性化、次を表示するために組み合わせます。図 1 aは 5 μ M nigericin 野生型マクロファージによる核地域の ASC フォーカス形成を示しています。FAM YVAD FMK で ASC の共局在で見られるように、これらの巣はアクティブなカスパーゼ 1 も含まれています。アクティブなカスパーゼ 1 の肯定的な細胞があるこれらの細胞は、pyroptosis を受けていることを示す核凝縮。図 1 bは、カスパーゼ-1/11 欠損マウスのマクロファージは、ASC フォーカス形成を必要は、FAM YVAD FMK 染色の有無によって示すように、このフォーカスに関連付けられている、アクティブなカスパーゼ-1 はないことを示しています。なく、これらのこれらの細胞の核は凝縮 pyroptotic がないことを示す細胞の死が発生します。画像は、油浸対物レンズ × 63 と走査型共焦点顕微鏡を使用して撮影されました。それ以上の処理を行わず、画像は TIFF ファイルとして保存されています。
Nigericin への露出と関連付けられる細胞死のレベルを決定するために、培養上清中に LDH リリース アッセイを行った。図 2は、野生型マクロファージが nigericin への露出の後の細胞死を受けることを示しています。対照的に、カスパーゼ 1 欠損マクロファージ細胞がそのままであることを示す細胞の上清には、LDH は解放しません。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57463/57463fig1.jpg"> 図 1: FAM YVAD FMK とアンチ ASC ラベルします。(A) 野生型 (WT) と (B) (c1/11-/-) カスパーゼ-1/11 欠損マクロファージ 1 h の 5 μ M の nigericin に公開され、アクティブなカスパーゼ 1 FAM YVAD FMK を使用してアクティブなカスパーゼ-1、および反 ASC を検出する共焦点顕微鏡による分析ASC を検出するプライマリおよびヤギ抗マウスの二次抗体はフォーカス形成です。<a href="/files/ftp_upload/57463/57463fig1large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57463/57463fig2.jpg"> 図 2: LDH リリース アッセイ結果。野生型およびカスパーゼ-1/11 欠損マクロファージは 1 h の 5 μ M の nigericin にさらされた、細胞培養上清は、LDH の存在を分析しました。データは、3 つの複製の平均 ± SD です。<a href="/files/ftp_upload/57463/57463fig2large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください</a>。

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Detection of Inflammasome Activation and Pyroptotic Cell Death in Murine Bone Marrow-derived Macrophages

蛍光顕微鏡を使用し、アクティブなカスパーゼ 1 のアダプター、ASC 染色細胞単位で炎症: NLRP3 インフラマソーム活性化の検出について述べる。乳酸脱水素酵素のリリースの試金である人口に基づいて pyroptotic 換散を検出する. します。これらのテクニックは、インフラマソーム生物学の多くの面を調査する合わせることができます。

インフラマソーム活性化とマウス骨髄由来マクロファージにおける Pyroptotic の細胞死の検出

Inflammasomes are innate immune signaling platforms that are required for the successful control of many pathogenic organisms, but also promote ...

detection-inflammasome-activation-pyroptotic-cell-death-murine-bone

Universidad San Sebastian

Research

JoVE Journal

Immunology and Infection

10.5K ビュー.  University of Washington. 蛍光顕微鏡を使用し、アクティブなカスパーゼ 1 のアダプター、ASC 染色細胞単位で炎症: NLRP3 インフラマソーム活性化の検出について述べる。乳酸脱水素酵素のリリースの試金である人口に基づいて pyroptotic 換散を検出する. します。これらのテクニックは、インフラマソーム生物学の多くの面を調査する合わせることができます。

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Investigation of Macrophage Polarization Using Bone Marrow Derived Macrophages

The article describes a readily easy adaptive in vitro model to investigate macrophage polarization. In the presence of GM-CSF/M-CSF, hematopoietic stem/progenitor cells from the bone marrow are directed into monocytic differentiation, followed by M1 or M2 stimulation. The activation status can be tracked by changes in cell surface antigens, gene expression and cell signaling pathways.

The article describes a readily easy adaptive in vitro model to investigate macrophage polarization. In the presence of GM-CSF/M-CSF, hematopoietic stem/progenitor cells from the bone marrow are directed into monocytic differentiation, followed by M1 or M2 stimulation. The activation status can be tracked by changes in cell surface antigens, gene expression and cell signaling pathways.

骨髄由来マクロファージを用いたマクロファージ分極の調査

The article describes a readily easy adaptive in vitro model to investigate macrophage polarization. In the presence of GM-CSF/M-CSF, hematopoietic ...

免疫・感染学

Activation and Measurement of NLRP3 Inflammasome Activity Using IL-1&#946; in Human Monocyte-derived Dendritic Cells

Inflammatory processes resulting from the secretion of Interleukin (IL)-1 family cytokines by immune cells lead to local or systemic inflammation, tissue remodeling and repair, and virologic control1,2 . Interleukin-1&#946; is an essential element of the innate immune response and contributes to eliminate invading pathogens while preventing the establishment of persistent infection1-5.
Inflammasomes are the key signaling platform for the activation of interleukin 1 converting enzyme (ICE or Caspase-1). The NLRP3 inflammasome requires at least two signals in DCs to cause IL-1&#946; secretion6. Pro-IL-1&#946; protein expression is limited in resting cells; therefore a priming signal is required for IL-1&#946; transcription and protein expression. A second signal sensed by NLRP3 results in the formation of the multi-protein NLRP3 inflammasome. The ability of dendritic cells to respond to the signals required for IL-1&#946; secretion can be tested using a synthetic purine, R848, which is sensed by TLR8 in human monocyte derived dendritic cells&#160;(moDCs) to prime cells, followed by activation of the NLRP3 inflammasome with the bacterial toxin and potassium ionophore, nigericin.
Monocyte derived DCs&#160;are easily produced in culture and provide significantly more cells than purified human myeloid DCs. The method presented here differs from other inflammasome assays in that it uses in vitro human, instead of mouse derived, DCs thus allowing for the study of the inflammasome in human disease and infection.

Dendritic cells (DCs)&#160;secrete IL-1&#946; in response to TLR8 recognition of synthetic purine, R848, followed by NLRP3 inflammasome activation with nigericin, therefore, IL-1&#946; can be used to measure NLRP3 inflammasome activity. Intracellular cytokine staining, immunoblotting, and ELISA are used to accurately measure NLRP3 inflammasome priming and activation via IL-1&#946; expression.

ヒト単球由来樹状細胞におけるIL-1βを用いて活性化し、NLRP3ソーム活性の測定

Inflammatory processes resulting from the secretion of Interleukin (IL)-1 family cytokines by immune cells lead to local or systemic inflammation, tissue ...

Highly Efficient Transfection of Human THP-1 Macrophages by Nucleofection

Macrophages, as key players of the innate immune response, are at the focus of research dealing with tissue homeostasis or various pathologies. Transfection with siRNA and plasmid DNA is an efficient tool for studying their function, but transfection of macrophages is not a trivial matter. Although many different approaches for transfection of eukaryotic cells are available, only few allow reliable and efficient transfection of macrophages, but reduced cell vitality and severely altered cell behavior like diminished capability for differentiation or polarization are frequently observed. Therefore a transfection protocol is required that is capable of transferring siRNA and plasmid DNA into macrophages without causing serious side-effects thus allowing the investigation of the effect of the siRNA or plasmid in the context of normal cell behavior. The protocol presented here provides a method for reliably and efficiently transfecting human THP-1 macrophages and monocytes with high cell vitality, high transfection efficiency, and minimal effects on cell behavior. This approach is based on Nucleofection and the protocol has been optimized to maintain maximum capability for cell activation after transfection. The protocol is adequate for adherent cells after detachment as well as cells in suspension, and can be used for small to medium sample numbers. Thus, the method presented is useful for investigating gene regulatory effects during macrophage differentiation and polarization. Apart from presenting results characterizing macrophages transfected according to this protocol in comparison to an alternative chemical method, the impact of cell culture medium selection after transfection on cell behavior is also discussed. The presented data indicate the importance of validating the selection for different experimental settings.

This protocol presents an efficient and reliable method to transfect human THP-1 macrophages with siRNA or plasmid DNA by electroporation with high transfection efficiency while maintaining high cell vitality and full macrophage capacity for differentiation and polarization.

ヌクレオによるヒトTHP-1マクロファージの高効率トランスフェクション

Macrophages, as key players of the innate immune response, are at the focus of research dealing with tissue homeostasis or various pathologies. ...

A Macrophage Reporter Cell Assay to Examine Toll-Like Receptor-Mediated NF-kB/AP-1 Signaling on Adsorbed Protein Layers on Polymeric Surfaces

The persistent inflammatory host response to an implanted biomaterial, known as the foreign body reaction, is a significant challenge in the development and implementation of biomedical devices and tissue engineering constructs. Macrophages, an innate immune cell, are key players in the foreign body reaction because they remain at the implant site for the lifetime of the device, and are commonly studied to gain an understanding of this detrimental host response. Many biomaterials researchers have shown that adsorbed protein layers on implanted materials influence macrophage behavior, and subsequently impact the host response. The methods in this paper describe an in vitro model using adsorbed protein layers containing cellular damage molecules on polymer biomaterial surfaces to assess macrophage responses. An NF-&#1082;B/AP-1 reporter macrophage cell line and the associated colorimetric alkaline phosphatase assay were used as a rapid method to indirectly examine NF-&#1082;B/AP-1 transcription factor activity in response to complex adsorbed protein layers containing blood proteins and damage-associated molecular patterns, as a model of the complex adsorbed protein layers formed on biomaterial surfaces in vivo.

This protocol provides researchers with a rapid, indirect method of measuring TLR-dependent NF-&#1082;B/AP-1 transcription factor activity in a murine macrophage cell line in response to a variety of polymeric surfaces and adsorbed protein layers that model the biomaterial implant microenvironment.

高分子表面上の吸着タンパク質層におけるトール様受容体媒介NF-kB/AP-1シグナル伝達を調べるマクロファージレポーター細胞アッセイ

The persistent inflammatory host response to an implanted biomaterial, known as the foreign body reaction, is a significant challenge in the development ...

生物工学

Visualization of Inflammatory Caspases Induced Proximity in Human Monocyte-Derived Macrophages

Inflammatory caspases include caspase-1, -4, -5, -11, and -12 and belong to the subgroup of initiator caspases. Caspase-1 is required to ensure correct regulation of inflammatory signaling and is activated by proximity-induced dimerization following recruitment to inflammasomes. Caspase-1 is abundant in the monocytic cell lineage and induces maturation of the pro-inflammatory cytokines interleukin (IL)-1&#946; and IL-18 to active secreted molecules. The other inflammatory caspases, caspase-4 and -5 (and their murine homolog caspase-11) promote IL-1&#946; release by inducing pyroptosis. Caspase Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) is a tool used to measure inflammatory caspase induced proximity as a readout of caspase activation. The caspase-1, -4, or -5 prodomain, which contains the region that binds to the inflammasome, is fused to non-fluorescent fragments of the yellow fluorescent protein Venus (Venus-N [VN] or Venus-C [VC]) that associate to reform the fluorescent Venus complex when the caspases undergo induced proximity. This protocol describes how to introduce these reporters into primary human monocyte-derived macrophages (MDM) using nucleofection, treat the cells to induce inflammatory caspase activation, and measure caspase activation using fluorescence and confocal microscopy. The advantage of this approach is that it can be used to identify the components, requirements, and localization of the inflammatory caspase activation complex in living cells. However, careful controls need to be considered to avoid compromising cell viability and behavior. This technique is a powerful tool for the analysis of dynamic caspase interactions at the inflammasome level as well as for the interrogation of the inflammatory signaling cascades in living MDM and monocytes derived from human blood samples.

This protocol describes the workflow to obtain monocytes-derived macrophages (MDM) from human blood samples, a simple method to efficiently introduce inflammatory caspase Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) reporters into human MDM without compromising cell viability and behavior, and an imaging-based approach to measure inflammatory caspase activation in living cells.

ヒト単球由来マクロファージにおける炎症性カスパーゼ誘導近接の可視化

Inflammatory caspases include caspase-1, -4, -5, -11, and -12 and belong to the subgroup of initiator caspases. Caspase-1 is required to ensure correct ...

Evaluation of Caspase Activation to Assess Innate Immune Cell Death

Innate immunity provides the critical first line of defense in response to pathogens and sterile insults. A key mechanistic component of this response is the initiation of innate immune programmed cell death (PCD) to eliminate infected or damaged cells and propagate immune responses. However, excess PCD is associated with inflammation and pathology. Therefore, understanding the activation and regulation of PCD is a central aspect of characterizing innate immune responses and identifying new therapeutic targets across the disease spectrum.
This protocol provides methods for characterizing innate immune PCD activation by monitoring caspases, a family of cysteine-dependent proteases that are often associated with diverse PCD pathways, including&#160;apoptosis,&#160;pyroptosis, necroptosis, and PANoptosis. Initial reports characterized caspase-2, caspase-8, caspase-9, and caspase-10 as initiator caspases and caspase-3, caspase-6, and caspase-7 as effector caspases in apoptosis, while later studies found the inflammatory caspases, caspase-1, caspase-4, caspase-5, and caspase-11, drive pyroptosis. It is now known that there is extensive crosstalk between the caspases and other innate immune and&#160;cell death molecules across the previously defined PCD pathways, identifying a key knowledge gap in the mechanistic understanding of innate immunity and PCD and&#160;leading to the characterization of PANoptosis. PANoptosis is a unique innate immune inflammatory PCD pathway regulated by PANoptosome complexes, which integrate components, including caspases,&#160;from other cell death pathways.
Here, methods for assessing the activation of caspases in response to various stimuli are provided. These methods allow for the characterization of PCD pathways both in vitro and in vivo, as activated caspases undergo proteolytic cleavage that can be visualized by western blotting using optimal antibodies and blotting conditions. A protocol and western blotting workflow have been established that allow for the assessment of the activation of multiple caspases from the same cellular population, providing a comprehensive characterization of the PCD processes. This method can be applied across research areas in development, homeostasis, infection, inflammation, and cancer to evaluate PCD pathways throughout cellular processes in health and disease.

This protocol describes a comprehensive method for assessing caspase activation (caspase-1, caspase-3, caspase-7, caspase-8, caspase-9, and caspase-11) in response to both in vitro and in vivo (in mice) models of infection, sterile insults, and cancer to determine the initiation of cell death pathways, such as pyroptosis, apoptosis, necroptosis, and PANoptosis.

自然免疫細胞死を評価するためのカスパーゼ活性化の評価

Innate immunity provides the critical first line of defense in response to pathogens and sterile insults. A key mechanistic component of this response is ...

Activation of Mouse Bone Marrow-Derived Macrophages in Response to Antibodies

Source: Kozicky, L. et al., <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/56689">Assessment of Antibody-based Drugs Effects on Murine Bone Marrow and Peritoneal Macrophage Activation.</a> J. Vis. Exp. (2017)
In this video, we demonstrate the activation of bone marrow-derived macrophages in response to bacterial lipopolysaccharide and intravenous immunoglobulin.

抗体に応答したマウス骨髄由来マクロファージの活性化

Source: Kozicky, L. et al., Assessment of Antibody-based Drugs Effects on Murine Bone Marrow and Peritoneal Macrophage Activation. J. Vis. Exp. (2017)
In ...

JoVE Encyclopedia of Experiments

免疫学

免疫反応

ホスト防御メカニズム

Detection of Inflammasome Activation via Fluorescence Microscopy

Source: den Hartigh, A. B. et al., <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/57463">Detection of Inflammasome Activation and Pyroptotic Cell Death in Murine Bone Marrow-derived Macrophages.</a> J. Vis. Exp.&#160;(2018)
This video demonstrates a method to detect NLRP3 inflammasome activation in macrophages using fluorescent reporter probes. The cells are treated with potassium ionophores and glycine to induce inflammasome assembly and caspase-1 activation. Fluorescent reporter probes visualize activated caspase-1, and cells are stained with a fluorescent dye for nuclei visualization.

蛍光顕微鏡法によるインフラマソーム活性化の検出

All procedures involving animal models have been reviewed by the local institutional animal care committee and the JoVE veterinary review board.
1. ...

An In Vitro Technique to Study Inflammasome Complex Formation in Macrophages

Source: den Hartigh, A. B., et al. <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/57463">Detection of Inflammasome Activation and Pyroptotic Cell Death in Murine Bone Marrow-derived Macrophages.</a> J. Vis. Exp. (2018).
This video demonstrates a technique to study NOD-like receptor family pyrin domain-containing 3 (NLRP3) inflammasome formation in primary macrophages via immunofluorescence. The macrophages are first primed with bacterial lipopolysaccharide (LPS) to upregulate NLRP3 protein expression. Exposing the macrophages to nigericin&#8212;a potassium ionophore&#8212;leads to the activation of NLRP3 and the formation of inflammasomes, which are visualized via immunofluorescence.

マクロファージにおけるインフラマソーム複合体形成を研究するためのIn Vitro技術

A Lactate Dehydrogenase Release Assay To Detect Macrophage Death Following Nigericin Exposure

Source: den Hartigh, A.B. et al., <a href="https://app-jove-com.bdigitaluss.remotexs.co/v/57463">Detection of Inflammasome Activation and Pyroptotic Cell Death in Murine Bone Marrow-derived Macrophages.</a> J. Vis. Exp. (2018)
This video demonstrates the lactate dehydrogenase assay to detect inflammasome-mediated macrophage death. The macrophages are exposed to lipopolysaccharide for priming, followed by exposure to nigericin to cause inflammasome-induced cell death, which is determined by the lactate dehydrogenase assay.

ニゲリシン曝露後のマクロファージ死を検出するための乳酸デヒドロゲナーゼ放出アッセイ

1. LDH Release Assay
NOTE: For the LDH release assay, seed the cells in a 96-well plate. Do not remove the medium after priming.

	Replace the medium with ...