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Research Article
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Erratum Notice
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Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
在这项研究中, 我们提出了一个新的和有效的方案, 从 peyer 的补丁 (pp) 的淋巴细胞分离, 随后可用于体内和体外功能分析, 以及流式细胞仪研究的卵泡 t辅助和萌发中心 b 细胞。
在肠道黏膜中, 免疫细胞构成了一个独特的免疫实体, 它促进免疫耐受, 同时增强免疫防御病原体。通过承载几个效应 t 和 b 细胞子集, 人们已经很好地证实了 peyer 的贴片 (pp) 在黏膜免疫网络中的重要作用。这些效应细胞、滤泡 t 辅助细胞 (tfh) 和生殖细胞 (gc) b 细胞的一部分在体液免疫调节方面具有专业化功能。因此, 在 pp 内对这些细胞亚群的分化程序和功能特性进行表征可以提供有关黏膜免疫的重要信息。为此, 一种易于应用、高效和可重复的从 pp 中分离淋巴细胞的方法对研究人员具有重要意义。在这项研究中, 我们的目的是建立一个有效的方法来分离淋巴细胞从小鼠 pp 具有高细胞产量。我们的方法表明, 最初的组织处理, 如使用消化试剂和组织搅拌, 以及细胞染色条件和抗体面板的选择, 有很大的影响质量和身份的分离淋巴细胞和实验结果。
在这里, 我们描述了一个协议, 使研究人员能够有效地从 pp 中分离出淋巴细胞群, 从而对 t 和 b 细胞子集进行可重复的流式细胞化评估, 主要侧重于 tfh 和 gc b 亚群。
从开始到结束, 整个胃肠道都装饰着广泛的淋巴网络, 其中含有的免疫细胞比人类和小鼠1中的任何其他器官都要多。peyer 的贴片 (pp) 是这个细胞免疫组织的肠道分支的主要组成部分, 即所谓的肠道相关淋巴组织 (galt)2,3。在 pp 中, 成千上万的抗原来自膳食材料、微生物群和病原体, 正在不断取样, 必要时对其进行适当的免疫反应, 从而保持肠道免疫稳态。从这个意义上说, pp 可以被命名为 "小肠扁桃体"。pp 由主要的亚隔组成: 上皮下圆顶 (sed)、大 b 细胞卵泡区;t 细胞所在的上覆卵泡相关上皮 (fae) 和卵泡间区域 (ifr).这种独特的分块的 pp 使不同的效应细胞亚群合作, 从而赋予免疫能力的肠道。
pp 缺乏传入淋巴管, 由于这个原因, 从小肠输送到 pp 的抗原没有通过淋巴管进行, 而不是与大多数其他淋巴器官相比。相反, 位于 fae 的特殊上皮细胞, 即所谓的 m 细胞, 负责将腔内抗原转移到 ppp5中。随后, 被运输的抗原被树突细胞 (dc) 和吞噬细胞所吸收, 这些细胞位于 fae6,7下的上皮圆顶 (sed) 区域。pp 中 dc 的抗原分选过程对于启动自适应免疫反应8和随后产生的 iga 分泌细胞9至关重要。
由于同源植物区系和膳食材料的抗原负担很重, pp 在 tfh和 iga + gc b 细胞10等大量细胞中存在内源激活效应 t 和 b 细胞亚群, 这表明 pp 是活性免疫的部位响应11。在未接种的幼小 c57bl6 小鼠中收集的 pp 中, 可检测到 cd4 + t 细胞室中高达20–25% 的 tfh 细胞, 在总 b 细胞中可检测到高达 10-15%的 gc b 细胞。与其他 t 辅助细胞类型 (即th1、th2、th17 细胞) 不同, tfh 细胞对 b 细胞的独特取向主要是由于 cxcr5 表达, 从而促进 tfh 细胞沿 cxcl13 梯度13归巢。在 pp 的 b 细胞卵泡区, tfh 细胞诱导 iga 类开关重组和体细胞重组在激活的 b 细胞中, 高亲和力 iga 产生细胞从中分化14。随后, 这些抗体分泌的血浆细胞迁移到固有层 (lp), 调节肠道内的免疫稳态 10.
在 pp 中确定和鉴定 tfh 和 gc b 细胞群, 可以使研究人员在稳定状态下研究体液免疫反应的动态, 而无需耗时的免疫模型传统上用于 tfh-gc b 细胞研究 15、16、17、18。分析 pp 中的 tfh 细胞并不像其他细胞子集那么简单。技术挑战包括确定理想的组织制备条件、表面抗体标记组合, 以及选择适当的阳性和阴性对照。tfh 和 pp 研究领域在实验过程方面都表现出很大的差异, 由于几个原因, 它们远远没有就建立标准化协议达成共识。首先, pp 中的每个细胞子集往往受到组织制备条件的不同影响, 需要以特定于细胞的方式进行进一步的修饰。第二, 所报告的方法在 pp 细胞制备细节方面存在显著差异. 第三, 研究理想组织制备技术和实验条件的基于协议的比较研究的数量对于 pp 和 tfh 的研究是相当有限的。
目前基于协议的研究表明, pp 细胞制备19,20,21,22不是 tfh-或 gc b 细胞为导向。此外, 一些组织制备条件推荐的 ppp19,20 , 如基于胶原蛋白的消化被发现影响 tfh 的结果, 流式细胞术对结果进行了否定的18。在此基础上, 我们推断, 一个优化的、标准化的和可重复的协议, 可用于研究 ppp 中的 tfh 和 gc b 细胞动力学, 这对研究这一主题的研究人员将是有价值的。这种需要使我们有动力为 pp 淋巴细胞的分离和表征制定了改进的最新协议, 该协议经过了很好的优化, 可用于细胞恢复、活力和几个 t 和 b 的流式细胞仪表征的效率单元格子集。我们还旨在排除以前的协议中建议的几个费力的制备步骤, 从而减少从 pp 组织和细胞制备所需的操作和时间。
本议定书中描述的所有研究和实验都是根据贝丝以色列执事医疗中心动物护理和使用机构委员会 (iacuc) 的指导方针进行的。
1. 设计实验设置和鼠标组
2. 手术切除和组织准备步骤:
3. 表面抗体染色
4. 固定细胞
5. 细胞内染色
与以前的协议20不同, 我们观察到 pp 在整个 si 中分布不均匀, 而是更密集地分布在 si 的远端和近端, 如 图 1 a 所示.流式细胞仪分析显示, 如果遵循正确, 我们的协议给出了一个 pp 淋巴细胞群, 显示向前散射分布类似于脾细胞 (图 2a, e , 2A, h) 与 & gt;95% 细胞(图 2F和2f)。与其他继发性淋巴器官 (slo) 相比, c57bl6 小鼠约占 pp 淋巴细胞总数的 70-80%, 由 b 细胞组成, 而 cd4+ t 细胞仅占 pp 淋巴细胞总数的 10–15% (图 2G和2g)。
请注意, cd4 + cd19+双阳性 (dp) 细胞占 pp 淋巴细胞总数的第 1%.在细胞制备过程中采取一定的预防措施, 如对 b 细胞的 fc-bloan 受体进行 fc-blo25, 不包括双细胞, cd4+ cd19 + dp 细胞群可以最小化 (图 3 a和b)。然而, 一小部分没有显示双细胞的正向散射 (fsc) 特性的 dp 是不可避免的, 应该从单个正 t 和 b 细胞门门门 ( 图 3b)。我们的研究结果表明, dp 细胞内的 b 细胞在其表面 (图 3c) 上高度表达 cxcr5, 这可能会导致 tfh门的假阳性结果, tfh 门根据 cxcr5 在 cd4 + t 细胞中的表达进行调整。另一方面, 我们发现, gl7,激活 b 细胞的标记, 也表达在 cd4 + cd19+ dp 细胞 (图 3d),这可能会导致干扰 gc b 细胞门控。
tfh 和 gc b 细胞门控算法的示例如图 4所示.对于 gc b 细胞门控, 我们使用 gl7 标记与 cd38, 它将 gc b 细胞标识为 gl7+ cd38-b 细胞 (图 4a-b)。可以使用 pna 标记代替 gl723,而 cd38 可以替换为以下标记之一: igd、bcl-6 和 cd95。gc b 细胞的替代门控策略如图 s1所示。gc b 细胞比在 pp 中表现出很大的变异性。然而, 与其他 slo 相比, pp 在稳态条件下的 gc b 细胞比明显较高, 占 b 细胞总数的2-10。pp tfh 细胞的起动策略被描述为 cd19-cd4 + pd-1hi cxcr5+ t 细胞 (图 4a, c)."斑马图" 被认为是 tfh 门控的最佳演示方法, 因为与其他地块类型相比, 它更谨慎地描述了 pd-1hi 人群(图 4c)。tfr 是表达 foxp3 的 tfh 细胞的子集, 它被门控为 cd19-cd4 + pd-1 hi cxcr5+ foxp3 + t 细胞 (图 4d). 与 gc b 细胞一样, 未免疫的小鼠体内的 tfh 细胞分数也各不相同, 其范围为 cd19-cd4+ pp 淋巴细胞的 10–20%.tfh 细胞的替代门控算法的详细信息如图 4e、f和图 s1c、d 所示.
为避免因背景染色和自体荧光而产生的伪阳性, 应将同型控制或其他等效对照 (如荧光 minus one (fmo)) 作为 tfh 和 gc b 细胞标记的阴性对照包括在染色面板中 (图 4g-j)。
为了优化 pp 组织制备的条件, 我们开发了一种新的内部控制实验策略, 从一只小鼠身上收集 pp, 并根据其解剖来源 (例如, 十二指肠、十二指肠、回肠)。为了进行实验, 将集合 pp 分配给各个组, 以便每个实验组和对照组包括来自每个解剖区域的相同数量的 pp (图 5a)。通过这种方法, 我们发现, 胶原蛋白为基础的酶消化 (以37.5 毫克的胶原酶 ii 或 iv 为每25毫升的消化混合物 = 1.5 mg/ml), 这是通常用于从各种粘膜组织中分离淋巴细胞, 显著降低了 cxcr5pp 淋巴细胞的表达 (图 5b), 特别是 tfh 细胞的表达(图 5f-i), 而其他表面分子 (如 cd19、cd4) 的表达保持不变 (图 5c-e).cxcr5 检测的减少是突出的, 因此 cxcr5 在胶原酶处理的 tfh 细胞上的表达几乎与同型对照无法区分 (图 5F-I)。进一步的实验表明, 酶消化对 cxcr5 表达的干扰程度取决于所使用的 cxcr5 抗体克隆 (图 6a-f)。具体而言, 在胶原酶 ii 治疗中, 与 cxcr5 抗体克隆 l138d7 (图 6a-d) 相比, cxcr5 抗体克隆2g8 的检测能力受到更明显的损害。
酶消化不仅降低了 cxcr5 的表达, 也降低了由 fsc-sc 特征确定的 pp 细胞中总淋巴细胞的比例, 而从消化的 pp 中分离出的相当一部分细胞表现出正向和相反的比例比 pp 淋巴细胞更强的散射 (图 7a-c).胶原酶对细胞恢复的影响是以剂量依赖性的方式发生的 (图 7a, h-j)。酶消化增加了细胞的活力(图 7d, e)。然而, 这种好处并没有与胶原酶消化有因果关系, 因为在没有胶原酶的搅拌后从 pp 中分离出的细胞也同样受到青睐(图 7f).在 tfh 分离过程中, 通常评估 tfr 细胞, 而在37°c 时, 无论胶原酶消化情况如何, 核转录因子 foxp3 的检测都得到了改善, 因此这一点在这里特别令人感兴趣 (图 7g)).

图 1: 小鼠 pyer 的补丁的宏观结构和解剖分布.(a). 从小肠十二指肠端与胃获得的图像。十二指肠中两个位置紧密的 pp 用黑色箭头表示。从11只 c57bl6 小鼠身上采集的 pp 单独储存在一个12个井板中。(c). 在40μm 电池过滤器上显示的新切除的鼠标 pp 的图像。请点击这里查看此图的较大版本.

图 2: pp 淋巴细胞的流式细胞仪表征和基本门控算法.点图显示了新鲜分离的未固定 pp 淋巴细胞沿 fsc 和 ssc 轴的分布, 这些淋巴细胞与 (d) 中描述的脾细胞表现出很大的相似性。(b). 通过7aad 表达排除死亡细胞。7aad-细胞代表活细胞。(c). 基于 cd19 和 cd4 的 t 和 b 细胞免疫表型。(e-g)。固定 pp 淋巴细胞的代表性流动分析。固定脾细胞的代表性流动特性。请点击这里查看此图的较大版本.

图 3:cd4+ cd19 + 双阳性 (dp) 细胞在 tfh 和 gc b 细胞门控中产生假阳性. (一)。显示活 pp细胞内的 cd4+ cd19 + dp 淋巴细胞。(b). 基于 fsc 特性的 dp 细胞分离, 如双片和单元。(c,d)。直方图图中描述了 cxcr5 和 gl7 dp 细胞的表达。请点击这里查看此图的较大版本.

图 4: tfh 代表和 gc b 细胞门控策略.从3个月大的小鼠身上收集了 pp, 并按照《议定书》部分所述分离了淋巴细胞。 (a) 描述了活 pp 淋巴细胞的 cd19 和 cd4 标记。(b) cd38logl7 hicd19+ b 细胞被门控为 gc b 细胞.(c) tfh 细胞被门控为 cxcr5+pd-1hi cd4+细胞。(d) tfr 细胞是 tfh 细胞的一部分, 表达了调节细胞特异性转录因子 foxp3和tfh 标记, 并作为 cxcr5 + pd-1hi foxp3+ cd4+ t 细胞门控。(e-f)利用 bcl-6 表达法, 在从 np-ova 免疫小鼠中分离出的脾细胞中证实 tfh 表面标记的键化策略。(g-j)描述了关键 tfh-tfr 和 gc 细胞标记的荧光小物一 (fmo) 控制。请点击这里查看此图的较大版本.

图 5: 基于胶原酶的酶消化导致 cxcr5 检测量大幅减少.(a) 分别收集和汇集位于十二指肠 (近端)、空肠 (中) 和回肠 (远端) 的2个月大的小鼠的 pp。集合的 pp 平均分配给实验组。在37°c 时, 以 1.5 mgml 浓度的胶原酶 ii 或 iv 进行酶消化, 搅拌10分钟。(b-e)直方图图, 描绘从 pp 中分离出的细胞的表面分子 (cxcr5、cd19、pd-1、cd4) 的表达, 这些细胞经过胶原蛋白的消化。(f-i)在斑马地块中, 在胶原酶管理的组和对照组内显示 tfh 门控。数据代表三个独立的实验。请点击这里查看此图的较大版本.

图 6: 根据抗 cxcr5 抗体克隆的不同, 胶原酶对 cxcr5 表达的影响有很大差异.从6个月大的小鼠中收集的 pp 淋巴细胞, 结合使用的抗体克隆和酶消化应用, 汇集并分离成不同的组。(a-f)tfh 细胞的比例描述在斑马地块内的前门控活, cd19-cd4+ t 细胞. (a、c和e) pp 细胞被生物素共轭抗小鼠 cxcr5 抗体 (2g8 克隆) 和链旋替维丁与 bv421 氟铬结合。 (b、d和f) pp 细胞用主要共轭抗小鼠抗 xcr5 抗体 (l138d7 克隆) 染色。 (a-b) tfh 门控图从未消化的 pp 淋巴细胞。 (c-d) ppp 在37°c 下用胶原酶 ii (消化混合物的 20 mg ml) 消化并搅拌10分钟。数据代表两个独立的实验。请点击这里查看此图的较大版本.

图 7: 在37°c 下, 基于胶原蛋白的消化和搅拌会影响细胞活力、恢复和细胞内染色效率.牺牲了3个月大的 c57bl6 小鼠;如图 5a所示, 收集和汇集了 pp。(a) 收集 pp 后, 在胶原酶 ii (37.5 mg/25 ml) 存在的情况下, 组织被搅动 10分钟, 固定 pp 细胞的 fsc 和 ssc 特性在 (a) 中描述, 可行性染色图 (d). (b, e) 收集 pp 后, 组织被保存在冰上, 没有搅拌或酶消化;在 (b) 中描述了固定 pp 细胞的 fsc 和 ssc 特征, 并在 (e) 中描述了活力染色。(c, f)收集 pp 后, 在没有胶原酶的情况下, 在37°C 时, 组织在125-150 转/分处搅拌 10分钟;分别描述了固定 pp 细胞的 fsc 和 ssc 特征及活力染色 (c, f)。(g) 直方图图中描述了从不使用胶原酶的激动和不激动的 pp 分离出的调节 t 细胞中 foxp3 表达的比较。(h-j)从6个月大的 c57bl6 小鼠收集的 pp, 并使用不同浓度的胶原酶 ii/25 毫克, 每25毫升消化混合物15毫克, 或无胶原酶。介绍了 fsc 和 ssc 图, 揭示了酶消化对聚丙烯细胞恢复和产量的影响。请点击这里查看此图的较大版本.

图 8: cxcr5 的分子模型和完整氨基酸序列.(a) 建立了 cxcr5 的七通跨膜蛋白结构。 (b) 证明了 cxcr5 的完整氨基酸序列。细胞外区域的序列用红色表示, 细胞外氨基酸与可能的胶原酶敏感化学键被证明在黄色。请点击这里查看此图的较大版本.
| 抗原 | 克隆 | 氟铬 | 稀释 |
| cd4 | gk1.5 rm4-5 | apc, pecy7, perccy5.5, fitc | 1: 100 |
| cd19 | 6d5 | fitc, apccy7 | 1: 100 |
| pd-1 | j43 | pe f 610 (得克萨斯红) | 1: 100 |
| icos | 15 f9, 7e.17g9 | 体育 | 1: 100 |
| gl7 | gl7 | percp/cy5。5 | 1:75 |
| cxcr5 | 2g8,l138d7 * | 素 | 1:50 |
| bcl-6 | 7d1 | pecy7 | 1:50 |
| foxp3 | fjk-16 | apc, pe | 1: 100 |
| 斯特雷普塔维丁 | - | bv421, pe | 1: 100 |
| 固定性染料 | - | bv 510(AQUA) | 1:1000 |
| 7aad | - | percp/cy5。5 | 1: 500 |
| fcblock (cc16/32) | 2.4 g2 | - | 1: 200 |
表 1: 抗体摘要.指出了相关抗体和活力染料的稀释、克隆和荧光铬共轭。最佳稀释可能因实验条件和产品的批量生产质量而异。主要 bv421 共轭 l138d7 克隆在1:20 稀释时显示 cxcr5 检测能力与生物素共轭2g8 克隆在1:50 稀释时相当。因此, 初级共轭 l138d7 可作为生物素共轭2g8 克隆的替代品。
图补充 1 (s1): tfh 和 gc b 单元的替代门控策略.(a) 描述了 c57bl6 背景下3个月大的小鼠的活 pp 淋巴细胞。(b-c)gc b 细胞被门控为 cd38-gl7+ (b) 和 bcl-6 + gl7+ b细胞(c)。(d-e)tfh 细胞被描述为 pd-1hi cxcr5+ (d) 和 icos+cxcr5+ cd4+ t 细胞 (e)。请点击此处下载此文件.
未申报利益冲突。
在这项研究中, 我们提出了一个新的和有效的方案, 从 peyer 的补丁 (pp) 的淋巴细胞分离, 随后可用于体内和体外功能分析, 以及流式细胞仪研究的卵泡 t辅助和萌发中心 b 细胞。
我们要感谢劳拉·施特劳斯和彼得·萨奇对流式细胞术分析的有益讨论和支持。
| 抗小鼠 CD4 抗体 | eBioscience,Biolegend* | 17-0041-81,10054* | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 CD19 抗体 | eBioscience | MA5-16536 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 PD-1 抗体 | eBioscience | 61-9985-82 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 ICOS 抗体 | eBioscience | 12-9942-82 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 GL7 抗体 | Biolegend | 144610 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 CXCR5 抗体 | Biolegend*, BD Bioscience | 145512*, 551960 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 BCL-6 抗体 | Biolegend | 358512 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 抗小鼠 Foxp3抗体 | eBioscience | 17-5773-82 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 链霉亲和素-BV421 | BD Bioscience | 563259 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| FixableViability 染料 | eBioscience | L34957 | ,有关详细信息,请参见表 1 |
| 7AAD | Biolegend | 420404 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| FcBlock (CD16/32) | BD Bioscience | 553141 | 有关详细信息,请参见表 1 |
| 胶原酶 II | Worthington | LS004176 | |
| 胶原酶 IV | Worthington | LS004188 | |
| Foxp3/转录因子染色缓冲液套装 | eBioscience | 00-5523-00 | |
| 6 孔、12 孔和 96 孔板 | Falcon/Corning | 353046,353043/3596 | |
| 50 mL 锥形管 | Falcon | 3520 | |
| 40 µm 细胞过滤器 | Falcon | 352340 | |
| 10 mL 注射器柱塞 | Exel INT | 26265 | |
| RPMI | 康宁 | 15-040-CV | |
| PBS | 康宁 | 21-040-CM | |
| FBS | 亚特兰大生物制剂 | S11150 | |
| 轨道摇床 | VWR | 型 200 | |
| 型弯头剪刀 | |||
| 细锯齿镊 | |||
| 小弯剪刀 |