$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Na los i funkcjonalność komórek odpornościowych znaczący wpływ mają metabolizm, zużycie oksydacyjne i oddychanie beztlenowe1,2,3,4. Ostatnio wzrosło zainteresowanie modulacją metaboliczną jako strategią przeprogramowania lub ożywienia losu limfocytów T CD8 i funkcji efektorowej oraz poprawy klirensu wirusa lub wzmocnienia endogennej odporności przeciwnowotworowej5,6,7,8,9. Warto zauważyć, że sygnalizacja receptora antygenowego przez receptor limfocytów T (TCR) jest kluczowym wymogiem różnicowania limfocytów T CD8, co skutkuje dalszą sygnalizacją i aktywacją10,11,12 (Rysunek 1). Długotrwałe narażenie na uszkodzenia immunologiczne powoduje uporczywą stymulację TCR specyficzną dla antygenu, co ostatecznie prowadzi do przewlekłych stanów zapalnych, zmęczenia limfocytów T, przebudowy mikrośrodowiska immunologicznego i ucieczki immunologicznej11,13,14,15,16,17,18,19.
Metabolizm wyczerpanych limfocytów T CD8 zasadniczo różni się od metabolizmu funkcjonalnych efektorowych limfocytów T CD82,3,14,15,18,20. Różnicowanie limfocytów T, wydzielanie γ interferonu (IFNγ) i zdolność przypominania są częściowo determinowane przez funkcję mitochondriów i produkty rozpadu β-oksydacji. Limfocyty T IFNγ+ CD8 są krytycznymi składnikami zarówno przeciwnowotworowej, jak i przeciwwirusowej odpowiedzi immunologicznej21,22,23. Specyficzny strumień metaboliczny poprzez glikolizę i łańcuch transportu elektronów jest ważny dla aktywacji limfocytów T CD8, wydzielania cytokin i odpowiedzi pamięciowych4,11,13,15,18,24,25,26,27,28. Optymalne odpowiedzi, w tym aktywacja limfocytów T i różnicowanie efektorów, wymagają skoordynowanej i specyficznej odpowiedzi mitochondrialnej, podczas gdy defekty mitochondrialne i nadmierne reaktywne formy tlenu (ROS) charakteryzują wyczerpane lub dysfunkcyjne limfocyty T9,29. Ostatnio, uporczywa stymulacja TCR limfocytów T CD8 in vitro sprzyja wyczerpującemu różnicowaniu limfocytów T CD8 częściowo poprzez indukowanie stresu oksydacyjnego i przeprogramowanie metabolizmu oksydacyjnego i zdolności metabolicznych wymaganych do proliferacji limfocytów T1,2,13,20,24,29. Ogólnie rzecz biorąc, osie kontroli metabolicznej są kluczowymi elementami w kierowaniu różnicowaniem limfocytów T CD8 i ich progresją do fenotypów efektorowych, pamięciowych lub wyczerpania/dysfunkcji.
Związki metaboliczne również kierują odpowiedzią komórek odpornościowych, działając jako autokrynne lub parakrynne cząsteczki sygnałowe9,30,31,32,33,34,35. Sfingozyno-1-fosforan (S1P) i kwas lizofosfatydowy (LPA) są bioaktywnymi i zapalnymi lipidami, które sygnalizują za pośrednictwem receptorów sprzężonych z białkiem G (GPCR) modulowanie wyjścia limfocytów i cytotoksyczności przez limfocyty T CD836. Sygnalizacja LPA za pośrednictwem receptorów GPCR LPA na limfocytach T CD8 przeprogramowuje metabolizm w celu zwiększenia lipolizy, utleniania kwasów tłuszczowych i wycieku protonów9. Ogólnie rzecz biorąc, bioenergetyka i metabolizm limfocytów T CD8 są w dużej mierze napędzane przez dostępność substratu, sygnały środowiskowe i wymagania energetyczne.
Metodologie badania metabolizmu limfocytów T CD8 stały się coraz ważniejsze. Test stresu Cell Mito zapewnia kompleksową ocenę bioenergetyki i jest obecnie uznawany za technikę charakterystyczną w dziedzinie immunometabolizmu i energetyki komórek T CD89,37. Komórki adherentne były historycznie używane do testu Mito Stress Test38; jednak rośnie zainteresowanie stosowaniem tego protokołu do komórek hodowanych w zawiesinie, a konkretnie przy użyciu komórek odpornościowych do testu stresu Cell Mito. Tutaj przedstawiamy szczegółowy protokół pomiaru aktywności metabolicznej limfocytów T CD8 w oparciu o naszą najnowszą publikację9. Zapewniamy szczegółowe wyjaśnienie ekspansji limfocytów T CD8, naiwnej izolacji limfocytów T CD8, przygotowania testu i leczenia za pomocą protokołów zarówno leczenia wstępnego, jak i ostrych wstrzyknięć w teście Cell Mito Stress Test. Co ważne, porównujemy i kontrastujemy wiele metod stymulacji TCR i aktywacji limfocytów T CD8, w tym stymulację poliklonalną i specyficzną dla antygenu TCR.
Ten protokół szczegółowo opisuje stymulację specyficzną dla antygenu przy użyciu transgenicznych myszy OT-I (klasyczny transgeniczny model myszy), dla których wszystkie mysie limfocyty T wyrażają te same geny Vα2 i Vβ539. Wszystkie mysie limfocyty T CD8 OT-I zawierają ten sam TCR, który jest specyficzny wobec oktapeptydu albuminy jaja kurzego (OVA257-264, zapisywany również jako sekwencja aminokwasowa SIINFEKL lub N4, szeroko badany epitop, który po prezentacji przez główny kompleks zgodności tkankowej (MHC) klasy I aktywuje cytotoksyczne limfocyty T CD8 39 (Rysunek 1A). Ogólnie rzecz biorąc, transgeniczny model myszy OT-I jest szeroko stosowany przez immunologów do badania sygnalizacji TCR i funkcji efektora limfocytów T specyficznych dla antygenu. W przeciwieństwie do aktywacji monoklonalnej za pomocą mysiego modelu OT-I, poliklonalne limfocyty T CD8 mogą być generowane z przeciwciałami anty-CD3 / CD28 przeciwko podjednostkom TCR CD3 i cząsteczce kostymulującej CD2840 (Figura 1B). Przeciwciała anty-CD3/CD28 omijają specyficzny dla antygenu komponent sygnalizacji TCR, aby aktywować poliklonalną populację limfocytów T40. Ostatecznie wyniki opisane w tym raporcie porównują wiele metod wykorzystania testu wysiłkowego Cell Mito do ilościowego określenia dynamicznego przepływu metabolicznego w limfocytach T CD8.