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巨噬細胞

利用實時活細胞分析了解巨噬細胞的功能

巨噬細胞在傳染病、癌癥、神經系統疾病和創傷愈合的免疫調節中發揮著關鍵作用,可對多種細胞信號做出響應,以調節反應。巨噬細胞以組織特異性形態(如 Kupffer 細胞和小膠質細胞)存在于身體的各個組織中。在組織中,巨噬細胞們負責清除和吞噬微生物和凋亡細胞,充當宿主防御的中心角色。

Incucyte? 活細胞分析系統已被用來探究巨噬細胞的功能,通過評估細胞形態學和表面標志物來研究細胞分化、趨化性、吞噬作用和胞葬作用,以更好地了解巨噬細胞在健康和疾病中發揮的作用。

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分化監測

分化確認。監測永生化 THP-1 細胞和血源性原代單核細胞在分化過程中的形態學變化。 THP-1 細胞暴露于 5 ng/mL PMA 48 小時后分化成 M0 巨噬細胞。原代單核細胞在 50 ng/mL GM-CSF 中培養 6 天后,在 1 ng/mL LPS + 20 ng/mL IFN-γ 中繼續培養一天后可分化成類-M1 表型的細胞,或在 50 ng/mL M-CSF 中培養 6 天,然后在 20 ng/mL IL-4 中繼續培養一天后分化成類-M2 表型的細胞。注意細胞形態與之前研究中的發現一致 (Young et al, J Immunol, 1990);M1 細胞群呈現煎蛋形態,M2 細胞群為煎蛋形態和梭形細胞的混合形態。

分化過程跟蹤。相位圖中顯示了人 iPSC-源性單核細胞(0-7 天)分化中的形態。該細胞最終產生分化的人 iPSC-源性巨噬細胞(含有大囊泡)。加入 100 ng/mL M-CSF 以維持培養基至少 7 天,實現細胞分化。

對形態和細胞表面標志物進行可視化處理用于研究細胞分化情況。在CD11b、CD14 或 CD40 ?復合Incucyte? Fabfluor-488 抗體存在的情況下,將 THP-1 單核細胞暴露于培養基(未分化)、維生素 D3 或 PMA 中。與培養基單獨處理或維生素 D3 處理的細胞相比,PMA 處理后細胞形態顯示出明顯的變化(高清相差圖片)。動態圖突出顯示了不同處理條件下,細胞表面蛋白表達的差異性和時間依賴性。

定量分析趨化性

單核細胞成熟的生物學意義。將 THP-1 細胞(初始型或 PMA 誘導分化的 M0 細胞)接種到涂覆有纖連蛋白的 ClearView 趨化性膜上。然后,將細胞暴露于 C5a 梯度中,使用 Incucyte?系統每小時采集一次圖像。在 t = 30 h 時進行藥理學反應分析。分化后的類巨噬細胞 THP-1 細胞對 C5a 有很強的濃度依賴性反應,分化前 THP-1 對 C5a 產生較弱的反應,或未觀察到反應。

巨噬細胞趨化性動態監測的重要性。原代血單核細胞分化為類-M2 表型;培養環境為 50 ng/mL M-CSF 中培養 6 天,然后在 20 ng/mL IL-4 中繼續培養一天。巨噬細胞接種到涂覆有 Matrigel 的 ClearView 趨化性膜上,然后暴露于 C5a 梯度中,使用 Incucyte?系統每 2 小時采集一次圖像。進行底部相位分析,并在 4.5 h 和 11 h 時進行藥理學反應測定。注意,在較高濃度下,由于響應延遲,C5a 效價發生了顯著的時間依賴性變化,這是一種特異性反應,在中性粒細胞中未觀察到此類反應。

定量分析吞噬作用

吞噬作用的定量分析。iPSC 源巨噬細胞 (Axol Bioscience) 以時間和細胞數量依賴性方式吞噬 Incucyte? pHrodo? Green E. coli Bioparticles? 染料偶聯物。 ?每個孔中有 100 μg pHrodo? Green E. coli Bioparticles?,iPSC 源巨噬細胞的相差和熒光融合圖像顯示了隨時間的推移 Bioparticles? 的被細胞攝取的情況。 ?在每張圖像下方是相應的 masked-image,強調使用分割來完全定量吞噬作用動力學。 ?iPSC 源巨噬細胞使用單一 pHrodo? Green E. coli Bioparticle(100 μg/孔)獲得的吞噬作用時間進程曲線呈現出細胞數量依賴性。

抗-CD47 誘導的 CCRF 細胞吞噬作用。標記的 CCRF-CEM 細胞經濃度遞增的抗-CD47 抗體 (B6H12.2) 處理后,加入到人骨髓源巨噬細胞中(BMDM;數值表示為平均值 ± SEM,n = 4)。

巨噬細胞內細胞的成像和定量。J774.A1 巨噬細胞內吞噬的 Jurkat 細胞顯示出高熒光強度,與細胞吞噬量成比例。以 2 分鐘為間隔快速成像可制作個體吞噬事件的視頻。

定量分析胞葬作用

分化決定吞噬能力。THP-1 細胞暴露于 200 nM PMA 24 小時、暴露于 200 nM PMA 中 24 小時 + 20 ng/mL IFNγ + 1 μg/mL LPS,或暴露于 200 nM PMA 中 24 小時 + 20 ng/mL IL-4,分別分化為 M0、M1 或 M2 巨噬細胞。然后,將細胞與 pHrodo Red 標記的凋亡 Jurkat 細胞共培養,利用被吞噬的 Jurkat 細胞的熒光信號評價分化的巨噬細胞的吞噬能力。數據顯示,分化為 M0 和 M2 的 THP-1 細胞有顯著更高的吞噬能力,該結果與 M2 巨噬細胞的抗炎功能一致。

參考文獻

巨噬細胞與癌癥

Wolf-Dennen K, Gordon N, Kleinerman ES. Exosomal communication by metastatic osteosarcoma cells modulates alveolar macrophages to an M2 tumor-promoting phenotype and inhibits tumoricidal functions. Oncoimmunology. 2020 Apr 12;9(1):1747677. doi: 10.1080/2162402X.2020.1747677. eCollection 2020

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吞噬作用的調節

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巨噬細胞與傳染病

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趨化作用

Taylor et al 2016. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0160685

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