Qui, presentiamo un metodo semplice e standardizzato per analizzare il sottogruppo di T helper produttori di fattori stimolanti le colonie di granulociti-macrofagi in vivo.
Articolo metodologico
Qui, presentiamo un metodo semplice e standardizzato per analizzare il sottogruppo di T helper produttori di fattori stimolanti le colonie di granulociti-macrofagi in vivo.
Parallelamente alle tradizionali linee Th1/Th2/Th17/Treg, le cellule T helper produttrici di fattori stimolanti le colonie di granulociti-macrofagi (Th-GM) sono state identificate come un sottoinsieme distinto di cellule T helper (cellule T CD4+ effettrici GM-CSF+ IFN-γ- IL-17A- IL-22-) nell'uomo e nei topi. L'ipersensibilità da contatto (SIC) è considerata un eccellente modello animale per la dermatite allergica da contatto (ACD) nell'uomo, che manifesta una risposta immunitaria mediata dalle cellule T intatta. Per fornire un test standardizzato e completo per analizzare il sottogruppo di cellule Th-GM nella risposta immunitaria dipendente dalle cellule T in vivo, un modello murino di CHS è stato indotto mediante sensibilizzazione/provocazione con un aptene organico reattivo, a basso peso molecolare, 2,4-dinitrofluorobenzene (DNFB). Il sottogruppo Th-GM nelle cellule T effettrici CD4+ generate dopo l'immunizzazione con l'aptene è stato analizzato mediante citometria a flusso. Abbiamo scoperto che il Th-GM era principalmente espanso nelle lesioni e nei linfonodi drenanti nel modello murino di CHS indotto da DNFB. Questo metodo può essere applicato per studiare ulteriormente la biologia delle cellule Th-GM e la ricerca farmacologica di strategie terapeutiche incentrate su GM-CSF in varie condizioni, come l'ACD.
Le cellule T helper produttrici di fattore stimolante le colonie di granulociti-macrofagi (GM-CSF) - il sottogruppo Th-GM - stanno emergendo come un sottoinsieme distinto di cellule T helper nell'uomo e nei topi e si ritiene che comprendano cellule T CD4 "che esprimono solo GM-CSF" (GM-CSF+ IFN-γ- IL-17A- IL-22-) identificate mediante analisi dell'RNA a singola cellula, citometria di massa e topi mappatori del destino GM-CSF 1,2,3. Nel 2014, Sheng et al. hanno riportato la programmazione del trasduttore di segnale e attivatore della trascrizione 5 (STAT5) del sottoinsieme Th-GM e hanno concettualizzato per la prima volta il sottoinsieme "Th-GM" 4,5. Le cellule Th-GM sono caratterizzate dall'espressione citochinica di GM-CSF, IL-2, TNF-α, IL-3, CCL20 e dei recettori delle chemochine C-X-C tipo di recettore delle chemochine (CXCR) 4 o CXCR6 1,2. STAT e/o la via NF-κB sono essenziali per il differenziamento del lignaggio Th-GM. È stato stabilito un metodo in vitro per differenziare le cellule T CD4 naive in cellule Th-GM utilizzando IL-7 in presenza di stimoli TCR6. Nel frattempo, le citochine IL-23 e IL-1β hanno dimostrato di mantenere l'espressione e la patogenicità delle cellule Th-GM ex vivo 3,7.
L'aumento delle cellule Th-GM è stato associato a diverse malattie autoimmuni, come la sclerosi multipla e l'artrite reumatoide 2,8,9, suggerendo un potenziale ruolo nella patogenesi dell'autoimmunità10. Prove crescenti suggeriscono che il GM-CSF può funzionare come mediatore infiammatorio. I topi che sovraesprimono geneticamente Csf2 (gene che codifica per GM-CSF) nelle cellule T CD4+ hanno sviluppato spontaneamente deficit neurologici accompagnati dall'infiltrazione di fagociti nel sistema nervoso centrale. In un modello di colite con trasferimento di cellule T, il trasferimento adottivo di cellule T Csf2−/- in topi Rag1−/− ha ridotto significativamente le caratteristiche cliniche e istopatologiche della malattia. Tuttavia, ci sono pochi rapporti sul ruolo del sottogruppo Th-GM nelle malattie allergiche, come l'ACD.
L'ACD è tra le condizioni dermatologiche infiammatorie più comuni con un'elevata prevalenza negli ambienti di lavoro e di vita11,12. Si tratta di una risposta di ipersensibilità di tipo IV di tipo ritardato mediata da un circuito immunitario intatto che si sviluppa in due fasi temporalmente segmentate: sensibilizzazione ed elicitazione. L'ACD umano è innescato dall'esposizione ad alcune sostanze chimiche (apteni o metalli) che portano alla sensibilizzazione. Durante questa fase, una risposta mediata dalle cellule T è innescata da complessi apten-proteina presentati dalle cellule presentanti l'antigene. Dopo la successiva esposizione allo stesso aptene, le cellule T effettrici apten-specifiche e di memoria vengono riattivate e localizzate sulla pelle, un processo che comporta l'infiltrazione di una varietà di popolazioni di cellule immunitarie. Questa risposta infiammatoria acuta è nota come elicitazione, con conseguente pieno sviluppo delle lesioni13. L'ACD umano può essere studiato utilizzando modelli animali di ipersensibilità da contatto (CHS)14.
Il modello CHS indotto da un aptene organico reattivo, a basso peso molecolare, 2,4-dinitrofluorobenzene (DNFB), è un modello murino comunemente usato che è stato utilizzato nello studio della patologia e nei potenziali interventi terapeutici dell'ACD 15,16. Pertanto, questo modello dipendente dalle cellule T potrebbe essere applicato per studiare la generazione del sottogruppo Th-GM nelle malattie allergiche. Qui, abbiamo indotto un modello murino di CHS con DNFB, analizzato la generazione di Th-GM nelle lesioni e nei linfonodi drenanti e abbiamo scoperto che il sottogruppo Th-GM si espandeva principalmente dopo la riesposizione allo stesso aptene. Ciò suggerisce che il sottogruppo Th-GM potrebbe essere essenziale per lo sviluppo dell'ACD e rappresenta un bersaglio terapeutico specifico nell'ACD.
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Tutti i topi utilizzati in questo protocollo erano sul background genetico C57BL/6, mantenuti in specifiche condizioni prive di agenti patogeni e forniti di cibo e acqua ad libitum. Tutti gli esperimenti sono stati approvati dall'ente di revisione etica del benessere animale del West China Medical Center, Sichuan University (20210302059).
1. Preparazione del reagente e del materiale
2. Induzione di CHS nei topi
3. Raccolta di campioni di topi CHS
4. Preparazione della sospensione unicellulare dalle orecchie
5. Preparazione di sospensioni unicellulari da linfonodi drenanti (dLN)
6. Restimolazione del sottogruppo di Th-GM con 12-miristato 13-acetato (PMA)/ionomicina in presenza di un inibitore del trasporto proteico
7. Analisi di sottogruppi di Th-GM generati in vivo mediante colorazione della superficie cellulare e intracellulare
8. Strategia di gating per identificare il sottoinsieme Th-GM
9. Analisi statistica
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CHS (ipersensibilità da contatto) indotta da DNFB nei topi
Per indurre la SIC nei topi, i topi sono stati sensibilizzati e sottoposti a test con DNFB applicato sulla pelle dell'orecchio, come illustrato nella Figura 1A. Lo spessore dell'orecchio, un indicatore di spongiosi epidermica, è stato notevolmente aumentato nei topi con DNFB rispetto ai topi trattati con veicolo (Figura 1B, 70 vs 3 μm al giorno 1, 203 vs 7,5 μm al giorno 2, 276 vs 5 μ...
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Questo protocollo fornisce un semplice saggio in vivo per analizzare la generazione e l'espansione del sottogruppo di cellule Th-GM. È essenziale utilizzare un modello di malattia mediata dalle cellule T nei topi avviati da apteni o antigeni, imitando tale attivazione nell'uomo. DNFB è un aptene a piccola molecola che è più economico e fa risparmiare tempo rispetto agli antigeni peptidici o proteici per innescare la risposta immunitaria delle cellule T in vivo
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Natural Science Foundation of China (n. 81602763, 81803142, 82003347), dall'Excellent Researcher Program della China Postdoctoral Science Foundation (n. 2017T100700) e dal Regular Researcher Program della China Postdoctoral Science Foundation (n. 2016M592673). Gli autori desiderano ringraziare Yan Wang e Meng-Li Zhu (Core Facilities of West China Hospital, Sichuan University) per il supporto tecnico della citometria a flusso in questo studio.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| REAGENTE | BT 2,4-dinitrofluorobenzene | P0001746 | CAS NO: 70-34-8 |
| Acetone | CHRON CHEMICALS/ | 67-64-1 | |
| anticorpo anti-CD4 | Biolegend | 300506 | 1:100 |
| Anticorpo anti-CD44 | Biolegend | 103012 | 1:100 |
| Anticorpo anti-CD62L | Biolegend | 104417 | 1:100 Diluito |
| anticorpo anti-GM-CSF | BD Bioscience | 554507 | 1:100 |
| Anticorpo anti-IFN-gamma | Biolegend | 505836 | 1:100 |
| Anticorpo anti-IL-17A | BD Bioscience | 563354 | 1:100 |
| Anticorpo anti-IL-22 | Biolegend 516411 | 5 &; L/test | |
| CD45 | Biolegend | 103101 | 1:200 |
| Idrato di cloralio | CHRON CHEMICALS | / | 302-17-0 |
| Misuratore di spessore del quadrante (tipo 0,01 mm) | PEACOCK | G-1A | / |
| DMSO | LIFESCIENCES | D8371 | 67-68-5 |
| EDTA Na2 | Solarbio | E8030 | 6381-92-6 |
| F4/80 | Biolegend | 123102 | 1:200 |
| Colorante di vitalità fissabile diluito 780 | BD Bioscience | 565388 | 1:1.000 Citometro a flusso diluito con colorante di vitalità |
| BD Bioscience | BD FACS ARIA II Sorp | / | |
| GraphPad Prism | Software GraphPad | Prism 7 | Software per la statistica e la grafica |
| Set di tamponi per la fissazione e la permeablazione intracellulare | Thermo Fisher | 88-8824-00 | preparato fresco |
| Ionomicina | Sigma-Aldrich | 407951 | CAS NO: 56092-81-0 |
| Ly6G | Biolegend | 127602 | 1:200 Dilutied |
| NovoExpress | Agilent | / | Software per l'analisi dei dati di citometria a flusso; https://www.agilent.com.cn/zh-cn/product/research-flow-cytometry/flow-cytometry-software/novocyte-novoexpress-software-1320805 |
| Olio d'oliva | YUANYE BIO | S30503 | 8001-25-0 |
| PMA | Sigma-Aldrich | P8139 | CAS NO: 16561-29-8 |
| Inibitore del trasporto proteico (contenente Brefeldina A) | BD Bioscience | 555029 | 1 µ L/mL |
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