Hier presenteren we een eenvoudige en gestandaardiseerde methode voor het analyseren van de granulocyt-macrofaagkolonie-stimulerende factorproducerende T-helper-subset in vivo.
Methodenartikel
Hier presenteren we een eenvoudige en gestandaardiseerde methode voor het analyseren van de granulocyt-macrofaagkolonie-stimulerende factorproducerende T-helper-subset in vivo.
Parallel aan traditionele Th1/Th2/Th17/Treg-lijnen zijn granulocyt-macrofaagkoloniestimulerende factorproducerende T-helpercellen (Th-GM) geïdentificeerd als een afzonderlijke subset van T-helpercellen (GM-CSF+ IFN-γ- IL-17A-IL-22-effector CD4+ T-cellen) bij mensen en muizen. Contactovergevoeligheid (CHS) wordt beschouwd als een uitstekend diermodel voor allergische contactdermatitis (ACD) bij de mens, die een intacte T-cel-gemedieerde immuunrespons manifesteert. Om een gestandaardiseerde en uitgebreide test te bieden voor de analyse van de Th-GM-celsubset in de T-celafhankelijke immuunrespons in vivo, werd een muizen CHS-model geïnduceerd door sensibilisatie/provocatie met een reactief, organisch hapteen, 2,4-dinitrofluorbenzeen (DNFB) met een laag moleculair gewicht. De Th-GM-subset in effector CD4+ T-cellen gegenereerd na immunisatie met het hapteen werd geanalyseerd door middel van flowcytometrie. We ontdekten dat Th-GM voornamelijk werd verlengd in laesies en drainerende lymfeklieren in het DNFB-geïnduceerde CHS-muismodel. Deze methode kan worden toegepast om de biologie van Th-GM-cellen verder te bestuderen en farmacologisch onderzoek naar therapeutische strategieën gericht op GM-CSF bij verschillende aandoeningen, zoals ACD.
De granulocyt-macrofaagkoloniestimulerende factor (GM-CSF)-producerende T-helpercellen - de Th-GM-subset - is naar voren gekomen als een afzonderlijke subset van T-helpercellen bij mensen en muizen en wordt beschouwd als "alleen GM-CSF-expressie" (GM-CSF+ IFN-γ- IL-17A- IL-22-) CD4 T-cellen geïdentificeerd door eencellige RNA-analyse, massacytometrie en GM-CSF fate mapper muizen 1,2,3. In 2014 rapporteerden Sheng et al. signaaltransducer en activator van transcriptie 5 (STAT5) programmering van de Th-GM-subset en conceptualiseerden voor het eerst de "Th-GM"-subset 4,5. Th-GM-cellen worden gekenmerkt door cytokine-expressie van GM-CSF-, IL-2-, TNF-α-, IL-3-, CCL20- en chemokinereceptoren C-X-C chemokinereceptortype (CXCR) 4 of CXCR6 1,2. STAT en/of de NF-κB-route zijn essentieel voor de differentiatie van de Th-GM-lijn. Er werd een in vitro methode ontwikkeld om naïeve CD4 T-cellen te differentiëren tot Th-GM-cellen met behulp van IL-7 in aanwezigheid van TCR-stimuli6. Ondertussen werd aangetoond dat de cytokines IL-23 en IL-1β de expressie en pathogeniteit van Th-GM-cellen ex vivo 3,7 behouden.
Verhoging van Th-GM-cellen is in verband gebracht met verschillende auto-immuunziekten, zoals multiple sclerose en reumatoïde artritis 2,8,9, wat een mogelijke rol suggereert in de pathogenese van auto-immuniteit10. Steeds meer bewijs suggereert dat GM-CSF kan functioneren als een ontstekingsmediator. Muizen die Csf2 (gen dat codeert voor GM-CSF) genetisch tot overexpressie brachten in CD4+ T-cellen ontwikkelden spontaan neurologische stoornissen die gepaard gingen met de infiltratie van fagocyten in het centrale zenuwstelsel. In een T-cel-overdracht colitismodel verminderde de adoptieve overdracht van Csf2-/--T-cellen naar Rag1-/-muizen de klinische en histopathologische kenmerken van de ziekte aanzienlijk. Er zijn echter weinig meldingen van de rol van de Th-GM-subgroep bij allergische aandoeningen, zoals ACD.
ACD is een van de meest voorkomende inflammatoire dermatologische aandoeningen met een hoge prevalentie in werk- en leefomgevingen11,12. Het is een type IV vertraagde overgevoeligheidsrespons die wordt gemedieerd door een intact immuuncircuit dat zich ontwikkelt in twee temporeel gesegmenteerde fasen: sensibilisatie en elicitatie. Menselijke ACD wordt veroorzaakt door blootstelling aan bepaalde chemicaliën (haptenen of metalen) die tot sensibilisatie leiden. Tijdens deze fase wordt een T-cel-gemedieerde respons geprimed door hapteen-eiwitcomplexen die worden gepresenteerd door antigeenpresenterende cellen. Bij daaropvolgende blootstelling aan hetzelfde hapteen worden hapteenspecifieke effector- en geheugen-T-cellen gereactiveerd en gelokaliseerd in de huid, een proces waarbij een verscheidenheid aan immuuncelpopulaties wordt geïnfiltreerd. Deze acute ontstekingsreactie staat bekend als elicitatie, wat resulteert in de volledige ontwikkeling van laesies13. Menselijke ACD kan worden bestudeerd met behulp van diermodellen van contactovergevoeligheid (CHS)14.
Het CHS-model geïnduceerd door een reactief, laag moleculair gewicht, organisch hapteen, 2,4-dinitrofluorbenzeen (DNFB), is een veelgebruikt muizenmodel dat is gebruikt bij de studie van de pathologie en mogelijke therapeutische interventies van ACD15,16. Dit T-celafhankelijke model zou dus kunnen worden toegepast om de generatie van de Th-GM-subset bij allergische aandoeningen te bestuderen. Hier hebben we een muizenmodel van CHS met DNFB geïnduceerd, de generatie van Th-GM in laesies en drainerende lymfeklieren geanalyseerd en vastgesteld dat de Th-GM-subset voornamelijk werd uitgebreid bij hernieuwde blootstelling aan hetzelfde hapteen. Dit suggereert dat de Th-GM-subset essentieel zou kunnen zijn voor de ontwikkeling van ACD en een specifiek therapeutisch doelwit is bij ACD.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Alle muizen die in dit protocol werden gebruikt, hadden een genetische achtergrond van C57BL/6, werden onder specifieke pathogeenvrije omstandigheden gehouden en waren ad libitum voorzien van voedsel en water. Alle experimenten werden goedgekeurd door de ethische beoordelingsinstantie voor dierenwelzijn van het West China Medical Center, Sichuan University (20210302059).
1. Reagens en materiaalvoorbereiding
2. Inductie van CHS bij muizen
3. Monsterafname van CHS-muizen
4. Bereiding van eencellige suspensie uit de oren
5. Bereiding van eencellige suspensies van drainerende lymfeklieren (dLN's)
6. Restimulatie van de Th-GM-subgroep met 12-myristaat 13-acetaat (PMA)/ionomycine in aanwezigheid van een eiwittransportremmer
7. Analyse van Th-GM-subsets die in vivo worden gegenereerd door celoppervlak en intracellulaire kleuring
8. Poortstrategie voor het identificeren van de Th-GM-subset
9. Statistische analyse
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
DNFB-geïnduceerde CHS (contactovergevoeligheid) bij muizen
Om CHS bij muizen te induceren, werden de muizen gesensibiliseerd en uitgedaagd met DNFB op de oorhuid, zoals geïllustreerd in figuur 1A. De oordikte, een indicator van epidermale spongiose, was duidelijk verhoogd bij muizen met DNFB-provocatie in vergelijking met met vehiculum behandelde muizen (Figuur 1B, 70 versus 3 μm op dag 1, 203 versus 7,5 μm o...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Dit protocol biedt een eenvoudige in vivo test om de generatie en uitbreiding van de Th-GM-celsubset te analyseren. Het is essentieel om een T-cel-gemedieerd ziektemodel te gebruiken bij muizen die worden geïnitieerd door haptenen of antigenen, en die activering bij de mens na te bootsen. DNFB is een hapteen met een klein molecuul dat zuiniger en tijdbesparender is dan peptide- of eiwitantigenen voor het opwekken van de T-cel-immuunrespons in vivo18,19...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs verklaren dat zij geen concurrerende financiële belangen hebben.
Dit werk werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (nr. 81602763, 81803142, 82003347), het Excellent Researcher Program van de China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2017T100700) en het reguliere onderzoeksprogramma van de China Postdoctoral Science Foundation (nr. 2016M592673). De auteurs willen Yan Wang en Meng-Li Zhu (Core Facilities of West China Hospital, Sichuan University) bedanken voor de technische ondersteuning van flowcytometrie in deze studie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 2,4-dinitrofluorobenzene | BT REAGENT | P0001746 | CAS NO: 70-34-8 |
| Aceton | CHRON CHEMICALS | / | 67-64-1 |
| anti-CD4-antilichaam | Biolegend | 300506 | 1:100 Verdund |
| anti-CD44-antilichaam | Biolegend | 103012 | 1:100 Verdund |
| anti-CD62L-antilichaam | Biolegend | 104417 | 1:100 Verdund |
| anti-GM-CSF-antilichaam | BD Bioscience | 554507 | 1:100 Verdund |
| anti-IFN-γ-antilichaam | Biolegend | 505836 | 1:100 Verdund |
| anti-IL-17A-antilichaam | BD Bioscience | 563354 | 1:100 Verdund |
| anti-IL-22-antilichaam | Biolegend | 516411 | 5 µL/test |
| CD45 | Biolegend | 103101 | 1:200 Verdund |
| Choralhydraat | CHRON CHEMICALS | / | 302-17-0 |
| Meter voor dikte van diaal (type 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 Verdund |
| Fixable Viability Stain 780 | BD Bioscience | 565388 | 1:1.000 Verdund, levensvatbaarheidskleurstof |
| Flowcytometer | BD Bioscience | BD FACS ARIA II SORP | / |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Prism 7 | Software voor statistiek en grafieken |
| Set voor intracellulaire fixatie en permeabilisatie | Thermo Fisher | 88-8824-00 | vers vers bereid |
| Ionomycine | Sigma-Aldrich | 407951 | CAS NO: 56092-81-0 |
| Ly6G | Biolegend | 127602 | 1:200 Verdund |
| NovoExpress | Agilent | / | Software voor flowcytometrie-gegevensanalyse; https://www.agilent.com.cn/zh-cn/product/research-flow-cytometry/flow-cytometry-software/novocyte-novoexpress-software-1320805 |
| Olijfoliën | YUANYE BIO | S30503 | 8001-25-0 |
| PMA | Sigma-Aldrich | P8139 | CAS NO: 16561-29-8 |
| Remmer voor eiwittransport (met brefeldine A) | BD Bioscience | 555029 | 1 µL/mL |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen