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Research Article
Meng Wang*1, Yuanyuan Huang*1, Wangpeng Gu2,3, Haikun Wang1
1CAS Key Laboratory of Molecular Virology and Immunology, Institut Pasteur of Shanghai, Chinese Academy of Sciences,University of Chinese Academy of Sciences, 2School of Life Science,University of Science and Technology of China, 3State Key Laboratory of Cell Biology, CAS Center for Excellence in Molecular Cell Science, Shanghai Institute of Biochemistry and Cell Biology, Chinese Academy of Sciences,University of Chinese Academy of Sciences
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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Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology.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
Este documento describe los protocolos de evaluación de la respuesta Tfh y GC B en el modelo de ratón de infección por el virus de la gripe.
Las células T Follicular Helper (Tfh) son un subconjunto independiente de células CD4+ T especializado en proporcionar ayuda para el desarrollo del centro germinal (GC) y la generación de anticuerpos de alta afinidad. En la infección por el virus de la gripe, se inducen respuestas sólidas de células Tfh y GC B para facilitar la erradicación eficaz del virus, lo que confiere un modelo de ratón cualificado para el estudio asociado a Tfh. En este artículo, describimos protocolos en la detección de la respuesta inmune básica asociada a Tfh durante la infección por el virus de la gripe en ratones. Estos protocolos incluyen: inoculación intranasal del virus de la gripe; flujo de tinción de citometría y análisis de células Tfh policlonales y específicas de antígenos, células GC B y células plasmáticas; detección de inmunofluorescencia de GCs; ensayo inmunosorbente vinculado a enzimas (ELISA) de anticuerpos específicos del virus de la gripe en suero. Estos ensayos básicamente cuantifican la diferenciación y la función de las células Tfh en la infección por el virus de la gripe, proporcionando así ayuda para estudios sobre el mecanismo de diferenciación y estrategia de manipulación.
En la última década, numerosos estudios se han centrado en el subconjunto de células CD4+ T recientemente identificado, subconjunto de células Tfh, por sus funciones esenciales en el desarrollo del centro germinal (GC) B. El linfoma de células B 6 (Bcl6), que se considera principalmente como represor genético, es el factor definitorio del linaje de las células Tfh para la evidencia de que la expresión ectopic de Bcl6 es suficiente para impulsar la diferenciación tfh, mientras que la deficiencia de Bcl6 resulta en la diferenciación tfh desaparecida1,2,3. A diferencia de otros subconjuntos auxiliares CD4+ T que realizan su función de efector mediante la migración a los sitios de inflamación, las células Tfh proporcionan la ayuda celular B principalmente en la zona folicular de células B de bazo y ganglio linfático. Las moléculas co-estimulantes ICOS y CD40L, desempeñan un papel significativo en la interacción entre las células Tfh y GC B. Durante la diferenciación tfh, ICOS transmite las señales necesarias de las células B del cognato y también actúa como un receptor que recibe señales de migración de las células B del transeúnte para la localización de la zona celular B4,5. CD40L es un mediador de señales de células Tfh para la proliferación de células B y supervivencia6. Otro factor que juega el papel similar a CD40L es la citoquina IL21, que es secreta principalmente por las células Tfh. IL21 regula directamente el desarrollo de células GC B y la producción de anticuerpos de alta afinidad, pero su papel en la diferenciación de Tfh sigue siendo controvertido7,8. PD-1 y CXCR5, que ahora se utilizan con mayor frecuencia en la identificación de células Tfh en el análisis de citometría de flujo, también desempeñan un papel significativo en la diferenciación y función de este subconjunto. CXCR5 es el receptor de la quimiocina folicular de células B y media la localización de células Tfh en folículos celulares B9. Pd-1 ahora se identifica no sólo para tener la función de orientación folicular, sino también transmitir señales críticas en el proceso de maduración de afinidad de células GC B10. Sobre la base de estos hallazgos, evaluar la expresión de estas moléculas podría básicamente reflejar la maduración y la función de las células Tfh.
El GC es una estructura microanatomical transitoria inducida en órganos linfoides secundarios y altamente dependiente de las células Tfh, siendo así una lectura perfecta para evaluar la respuesta de Tfh. En GC, después de recibir señales mediadas por citoquinas y moléculas co-estimulantes, las células B están sujetas a conmutación de clases e hipermutación somática para generar anticuerpos de alta afinidad11. La conmutación diferencial de la clase de anticuerpos se produce en el nicho diferencial de citoquinas, en el que IL4 e IL21 inducen la conmutación de la clase IgG1 mientras que el IFNḥ induce el cambio de clase IgG212. Las células plasmáticas son los productores de anticuerpos secretos y son células diferenciadas terminalmente. Al igual que las células Tfh, el desarrollo de células B en GC se asocia con la expresión dinámica de muchas moléculas significativas. Según el estudio actual, las células GC B se pueden identificar como B220+PNA+Fas+ o B220+GL7+Fas+ células y células plasmáticas, en comparación con sus precursores, expresión downregulate de B220 y cd138 upregulate expresión133. Además, ambas características se pueden detectar en el análisis de citometría de flujo e inmunofluorescencia, siendo así una evaluación adecuada de la respuesta de GC.
Respuestas celulares y humorales robustas son inducidas en la infección por el virus de la gripe, con células Tfh y Th1 dominando CD4+ T respuesta celular14,lo que lo convierte en un modelo perfecto para el estudio de diferenciación de células Tfh. Influenza A/Puerto Rico/8/34 H1N1(PR8), que es una cepa adaptada al ratón de uso común, se utiliza con frecuencia en este estudio14,15,16. Aquí, describimos algunos protocolos básicos del ensayo relevante para el estudio de Tfh en la infección por el virus de la gripe: 1) inoculación intranasal del virus PR8; 2) células Tfh específicas de antígenos, células GC B y plasma y detección IL21 con citometría de flujo; 3) visualización histológica de GC; 4) detección de titer de anticuerpos específicos de antígenos en suero con ELISA. Estos protocolos proporcionan las técnicas necesarias para nuevos investigadores en el estudio asociado a Tfh.
Los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Institut Pasteur de Shanghai, China. Todos los experimentos se realizaron sobre la base de los protocolos de animales aprobados por la Comisión Institucional de Cuidado y Uso de Animales.
NOTA: La infección por virus de ratones y el aislamiento de órganos deben realizarse bajo condición ABSL2.
1. Inoculación del virus de la gripe PR8 y registro del peso de los ratones
2. Aislamiento de linfocitos del bazo y el ganglio linfático mediastinal (mLN)
3. Inmunodetención de células Tfh policlonales con PD-1 y CXCR5
4. Inmunodetención de células Tfh específicas del virus de la gripe PR8 NP
NOTA: Este protocolo de tinción de células Tfh específicas np es de estudios anteriores15,17.
5. Inmunodetención de Bcl6 en células tfh policlnales
6. Tinción intracelular de IL21
7. GC B y células plasmáticas manchadas
8. Aislamiento del suero de la sangre
9. Ensayo del titer de anticuerpos específico de HA con ELISA
10. Histología
Caracterización de la morbilidad del ratón en la infección por el virus de la gripe
Después de la infección por el virus de la gripe, los ratones son menos activos y anoréxicos debido a una enfermedad, que se refleja en la pérdida de peso grave, un síntoma comúnmente utilizado para controlar la morbilidad del ratón19. Como se muestra en la Figura 1a , ratones infectados por el virus PR8 comenzaron a perder peso en el día 6, alcanzaron el nivel de pérdida más alto en el día 8 y regresaron al nivel inicial el día 10. Como era de esperar, la pérdida de peso no se observó durante todo el período en ratones de control tratados con PBS. Para los síntomas in vivo, la infección por virus conduce a una expansión robusta de los linfocitos en el ganglio linfático agotador, mLN en este caso. Por lo tanto, se observó un tamaño significativamente mayor de mLNs en ratones infectados por el virus PR8 que en ratones de control (Figura 1b). En conjunto, todos estos ratones mostraron síntomas esperados y fueron calificados para el estudio posterior de respuesta inmune asociada a Tfh.
Detección de la diferenciación de Tfh y moléculas asociadas a la función
Para analizar la diferenciación de Tfh, los ratones fueron sacrificados el día 5, 7, 10 y 14 después de que la infección y los mLNs o bazos fueron aislados para el análisis de citometría de flujo. La Figura 2a y la Figura 2b muestran la estrategia de gating de la población Tfh, con Tfh cerrado como PD-1hi CXCR5hi células y no-Tfh como PD-1células bajasCXCR5. Con esta estrategia de gating, se adivino la cinética de la diferenciación de Tfh durante la infección por el virus de la gripe. Como se muestra en la Figura 2c, la diferenciación Tfh se inicializó en el día 5 y alcanzó su punto máximo en el día 10. Así que tomamos muestras del día 10 para su posterior análisis. Como se muestra en la Figura 3a,se indujo una sólida diferenciación celular Tfh en ratones infectados por el virus de la gripe en comparación con ratones de control. Para analizar las células Tfh específicas del virus de la gripe, se añadieron tetrameros IAbNP311-325 MHC clase II etiquetados con fluorocromo (NP311-325)en el panel de tinción de células Tfh policlonales (Tabla 1). Tanto en los mLNs como en los bazos de ratones infectados por el virus de la gripe, las células NP311-325-específicas CD4+ T fueron significativamente inducidas y las células Tfh específicas NP311-325pudieron ser analizadas mediante la adición de PD-1 y CXCR5 en el análisis (Figura 3e). Debido a los roles esenciales de Bcl6 en la diferenciación tfh, Bcl6+CXCR5+ celdas también pueden representar la población Tfh. Consistentemente, las células Tfh identificadas con esta estrategia también fueron inducidas con solidez(Figura 3b). Analizamos más a fondo la expresión de Bcl6 en celdas Tfh y no Tfh. Como se muestra en la Figura 3c, mayor expresión de Bcl6 en las celdas Tfh que en las células no Tfh indica la tinción exitosa Bcl6. Con una estrategia similar, ICOS, también se analizó otra molécula asociada a Tfh(Figura 3d). Debido al papel especializado de las células Tfh en proporcionar ayuda para las células B, el ensayo de la expresión de IL21, que es secretado principalmente por las células Tfh y demostrado para regular directamente la supervivencia y proliferación de células B, podría revelar que las células Tfh funcionan hasta cierto punto. Como se muestra en la Figura 3f,la tinción intracelular de IL21 reveló que la infección PR8 indujo una producción significativamente mayor de esta citoquina, con células no instimuladas como control de gating. En conjunto, estos ensayos podrían reflejar información básica de la diferenciación de Tfh y proporcionar la información sobre la capacidad de ayuda celular B.
Detección del desarrollo de células GC B y plasmáticas y anticuerpos específicos del virus de la gripe en suero
La función principal de las células Tfh es proporcionar ayuda celular B en los GCs, en los que se producen la conmutación de clases de anticuerpos y la maduración de afinidad. Así que el desarrollo de GC B podría reflejar indirectamente la diferenciación y la función de las células Tfh. Las celdas GC B podrían ser cerradas como B220+PNA+Fas+ celdas (Figura 2d). A través de esta estrategia de gating, asestamos la cinética de la respuesta celular gc B y encontramos que la respuesta gc B comenzó en el día 10 y continuó aumentando en el día 14 (Figura 2e). La comparación entre ratones infectados por el virus PR8 y los ratones de control mostró que el robusto GC B se indujo tanto en mLN como en bazo después de la infección por el virus de la gripe(Figura 4a),que es consistente con la diferenciación inducida de Tfh en ratones infectados por el virus PRB. Además, la tinción de inmunofluorescencia con IgD y PNA proporciona imágenes visualizadas que indican la reacción inducida del GC (áreas verdes) en ratones infectados por el virus PR8(Figura 4d). Las células plasmáticas, identificadas como IgDlowCD138+ cells(Figura 2d),también se generaron en ratones infectados por el virus PR8 (Figura 4b). Estudios anteriores han identificado que IFNƳ e IL21 podrían ser secretados de células Th1 y Tfh en la infección por virus e inducir el cambio de clase IgG2 e IgG1, respectivamente20. La Figura 4c representa la generación de anticuerpos específicos del virus de la gripe por ensayo ELISA de IgM específico de HA, IgG total, IgG1, IgG2b e IgG2C. Juntos, todos estos ensayos reflejan las respuestas de células B asociadas a Tfh en la infección por el virus de la gripe.

Figura 1: Caracterización de la morbilidad del ratón. Los ratones machos de 8 semanas de edad fueron infectados con 40 PFU del virus de la gripe PR8 por inoculación intranasal. Los ratones se pesaban diariamente durante 10 días(a)y los mLNs estaban aislados en d.p.i 10 (b). Las barras de error de (a) representan la media ± SD. n = 4 ratones por grupo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 2: Estrategia de Gating de células Tfh y células GC B. (a) Los linfocitos son definidos por FSC-A y SSC-A, y los singletes celulares están cerrados con FSC-A, FSC-H y SSC-A, SSC-W. (b) Después de gating en células CD4+ T, los marcadores de superficie CD62L y CD44 se utilizan para distinguir las ingenuas células T (CD44loCD62Lhi)y las células T activadas (CD44hiCD62Llo). Las células Tfh policlonales se pueden bloquear de las células T activadas como pd-1hi CXCR5alta población, por el contrario, células no Tfh como PD-1bajoCXCR5bajo. Las células Tfh específicas del virus PR8 se definen como CÉLULAS CD4+CD44+ NP311-325 tetramer+PD-1hi CXCR5hi. (c,e) Cinética de frecuencia Tfh en células activadas (c) y frecuencia GC B en B220+ células (e). (d) Las células GC B están cerradas como células B220+ PNA+FAS+ , y las células plasmáticas son IgD-CD138+ células. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 3: Análisis de la diferenciación tfh en ratones infectados por el virus PR8. Los ratones fueron sacrificados en d.p.i 10 y los mLNs y bazos fueron aislados para el análisis de diferenciación de Tfh. (a) Porcentaje de tfh en mLNs y bazos en ratones infectados por el virus PR8 y ratones tratados con PBS (panel superior). Las estadísticas de las células Tfh (panel inferior). (b) La tinción intracelular de Bcl6 en células CD4+CD44hi T (panel superior). Las estadísticas de Bcl6+CXCR5+ celdas (panel inferior). (c) Expresión Bcl6 y (d) ICOS en celdas Tfh (rojo línea) y no Tfh (gris sólido). (e) Gating de NP311-325-específico CD4+ células T en mLNs y bazos de ratones infectados por virus PR8 y tratados con PBS (panel izquierdo). El porcentaje de células Tfh específicas del virus PR8 en mLNs y bazos (panel medio). "Isotipo" indica tinción con control de tetramer irrelevante. Las estadísticas de NP311-325-específica CD4+ células T (panel derecho). (f) Tinción intracelular de IL-21 en células CD4+ T esplénicas de ratones infectados por el virus PR8 y tratados con PBS, la no estimulación mostrada como control (izquierda). Las estadísticas de tinción IL-21 (derecha). **P < 0.01, ***P < 0.001 y **** P < 0.0001 (prueba t del estudiante de dos colas). Las barras de error representan la media ± SD. n = 3 ratones por grupo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 4: Análisis de la respuesta asociada a células GC B en ratones infectados por el virus PR8. Los ratones fueron sacrificados en d.p.i 10 y los mLNs y bazos fueron aislados para su análisis. (a) El porcentaje de celdas GC B (panel superior). Las estadísticas de las células GC B (panel inferior). (b) El porcentaje de células plasmáticas (panel superior). Las estadísticas de las células plasmáticas (panel inferior). (c) Cuantificación del virus PR8 HA específico IgG, IgM, IgG1, IgG2b e IgG2c en el suero (d.p.i 14) de ratones infectados por el virus PR8 y ratones tratados con PBS. (d) Microscopía confocal de folículos celulares B (IgD+, Rojo) y GCs (PNA+, Verde) en las muestras de bazo de ratones infectados por el virus PR8 y ratones tratados con PBS (d.p.i 10). *P < 0.5, **P < 0.01 y ***P < 0.001 (prueba t del estudiante de dos colas). Las barras de error representan la media ± SD. n = 3 ratones por grupo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| marcador de superficie | fluorocromo | Clon | volumen por muestra(ul) |
| CD4 | Percp-eFluor 710 | GK1.5 | 0.2 |
| CD44 | eVolve 605 | IM7 | 0.2 |
| CD62L | FITC | MEL-14 | 0.2 |
| ICOS | BV421 | 7E.17G9 | 0.2 |
| PD1 | PE/Cy7 | 29F.1A12 | 0.3 |
| Streptavidin | Pe | 0.2 |
Tabla 1: Panel de anticuerpos marcador de superficie (excepto CXCR5) para manchar células Tfh (PD-1hiCXCR5hi).
| marcador de superficie | fluorocromo | Clon | volumen por muestra(ul) |
| CD4 | Percp-eFluor 710 | GK1.5 | 0.2 |
| CD44 | FITC | IM7 | 0.2 |
| PD1 | PE/Cy7 | 29F.1A12 | 0.3 |
| Streptavidin | BV421 | 0.5 |
Tabla 2: Panel de anticuerpos marcadores de superficie (excepto CXCR5) para manchar Bcl6 en células Tfh.
| marcador de superficie | fluorocromo | Clon | volumen por muestra(ul) |
| CD4 | Percp-eFluor 710 | GK1.5 | 0.2 |
| CD44 | FITC | IM7 | 0.2 |
Tabla 3: Panel de anticuerpos marcadores de superficie para la tinción intracelular de IL21.
| marcador de superficie | fluorocromo | Clon | volumen por muestra(ul) |
| B220 | Apc | RA3-6B2 | 0.2 |
| Ngc | eFluor 450 | 11-26c | 0.2 |
| CD95 | PE/Cy7 | Hop | 0.3 |
| Pna | FITC | 0.3 | |
| CD138 | Pe | 281-2 | 0.2 |
Tabla 4: Panel de anticuerpos marcadores de superficie para manchar células GC B y B plasmáticas.
Los autores no tienen nada que revelar.
Este documento describe los protocolos de evaluación de la respuesta Tfh y GC B en el modelo de ratón de infección por el virus de la gripe.
Agradecemos al personal de las instalaciones de citometría de flujo, las instalaciones de ABSL2 y las instalaciones de animales SPF del Institut Pasteur de Shanghai por su ayuda técnica y asesoramiento. Este trabajo fue apoyado por las siguientes subvenciones: Programa de Investigación Estratégica Prioritaria de la Academia China de Ciencias (XDB29030103), Programa Nacional clave de I+D de China (2016YFA0502202), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31570886).
| Immunostaining de células Tfh, células Tfh específicas de NP y Bcl-6 | |||
| 37% Sigma | F1635 | ||
| Anti-CD16/32 ratón | Thermo Fisher Scientific | 14-0161-86 | |
| APC-conjugado-IAbNP311-325 MHC tetrámero de clase II | NIH | ||
| BCL-6 PE | Biolegend | 358504 | clon:7D1 |
| Biotina-CXCR5 | Thermo Fisher Scientific | 13-7185-82 | clon: SPRCL5 |
| CD4 Percp-eFluor 710 | Thermo Fisher Scientific | 46-0041-82 | clon:GK1.5 |
| CD44 eVolve 605 | Thermo Fisher Scientifi | 83-0441-42 | clon:IM7 |
| CD44 FITC | Thermo Fisher Scientifi | 11-0441-82 | clon:IM7 |
| CD62L FITC | BD Pharmingen | 553150 | clon:MEL-14 |
| ICOS BV421 | Biolegend | 564070 | clon:7E.17G9 |
| PD1 PE/Cy7 | Biolegend | 135216 | clon:29F.1A12 |
| Estreptavidina BV421 | BD Pharmingen | 563259 | |
| Estreptavidina PE | BD Pharmingen | 554081 | |
| 37% formaldehído | Sigma | F1635 | |
| anti-humano IgG | JacksonImmunoResearch Laboratories | 109-605-098 | |
| Brefeldin A | Sigma | B6542 | |
| humano FCc IL-21 receptor | R& D System | ||
| ionomicina | Sigma | I0634 | |
| Kit de tinción de células muertas Aqua vivos/muertos fijables | Thermo Fisher Scientific | L34966 | |
| PMA | Sigma | P1585 | |
| Saponina | MP | 102855 | |
| GC Tinción de células B y plasmáticas | |||
| B220 APC | Thermo Fisher Scientific | 17-0452-81 | clon:RA3-6B2 |
| CD138 PE | BD Pharmingen | 561070 | clon:281-2 |
| CD95 (FAS) PE/Cy7 | BD Pharmingen | 557653 | clon:Jo2 |
| IgD eFluor 450 | Thermo Fisher Scientific | 48-5993-82 | clon:11-26c |
| PNA FITC | Sigma | L7381 | |
| PR8-HA | Sino Biological | 11684-V08H | |
| BSA | SSBC | ||
| Ig anti ratón de cabra (SBA Clonotyping System-HRP) | SouthernBiotech | 5300-05 | |
| IgM anti ratón de cabra (SBA Clonotyping System-HRP) | SouthernBiotech | 5300-05 | |
| ratón de cabra IgG1 (Sistema de clontipado SBA-HRP) | SouthernBiotech | 5300-05 | |
| ratón de cabra IgG2b (Sistema de clontipado SBA-HRP) | SouthernBiotech | 5300-05 | |
| ratón de cabra IgG2c (Sistema de clontipado SBA-HRP) | SouthernBiotech | 5300-05 | |
| TMB Juego de reactivos de sustrato | BD Pharmingen | 555214 | |
| Histology | |||
| Alexa Fluor 555-Goat-anti rat IgG | Life Technology | A21434 | |
| IgD anti-ratón | Biolegend | 405702 | |
| PNA biotinilado | Vector laboratories | B-1075 | |
| diluido Alexa Fluor 488-estreptavidina | Life Technology | S11223 | |
| suero de cabra normal | SouthernBiotech | 0060-01 | |
| Reactivo antidecoloración de oro Pro-long | Thermo Fisher Scientific | P3630 | |
| Kit de bloqueo STREPTAVIDIN/BIOTIN | Laboratorios vectoriales | SP-2002 |