Isolatie en Th17 Differentiatie van naïeve CD4 T-lymfocyten
Summary
Met effector functies te onderscheiden van andere T-cel subsets, zijn Th17 cellen centraal zijn betrokken bij inflammatoire auto-immuniteit. Deze in vitro Th17 differentiatie protocol verschaft een middel om te bepalen of naïeve CD4 + T-lymfocyten kunnen differentiëren in Th17 cellen en hun rol bij auto-immuniteit en gastheerrespons verder te onderzoeken.
Abstract
Th17 cellen zijn een afzonderlijke subset van T-cellen die zijn gevonden produceren interleukine 17 (IL-17) en verschillen in functie van het andere T-cel subsets zoals Th1, Th2 en regulatoire T-cellen. Th17 cellen hebben zich ontwikkeld tot een centrale boosdoener in overijverige inflammatoire immuunreacties geassocieerd met vele auto-immuunziekten. In deze methode zuiveren we T-lymfocyten uit de milt en lymfeknopen van C57BL / 6 muizen, en onder controle en Th17-inducerende omgevingen stimuleren gezuiverde CD4 + T-cellen. De Th17 inducerende omgeving omvat stimulatie in aanwezigheid van anti-CD3 en anti-CD28 antilichamen, IL-6 en TGF-β. Na incubatie gedurende ten minste 72 uur en tot vijf dagen bij 37 ° C worden de cellen vervolgens geanalyseerd op het vermogen om IL-17 te produceren door middel van flowcytometrie, qPCR en ELISA. Th17 gedifferentieerde CD4 + CD25-T-cellen kunnen worden gebruikt voor de opheldering van de rol die Th17 cellen spelen in het ontstaan en de progressie van auto-immuniteit en de ontvangendefense. Bovendien kan Th17 differentiatie van CD4 + CD25-lymfocyten van verschillende muizen knockout / ziektemodellen tot ons begrip van cellot plasticiteit.
Introduction
CD4 + T-lymfocyten (T-cellen) spelen een cruciale rol in het immuunsysteem gemedieerde bescherming tegen infectieuze micro-organismen. Omgekeerd T-cellen zijn ook nauw verbonden met het begin en de progressie van auto-immuunziekten zoals type 1 diabetes, systemische lupus erythematosus en reumatoïde artritis. CD4 + T-lymfocyten geactiveerd worden door een combinatie van T-celreceptor (TCR) interacties met verwant antigeen / transplantatieantigenen II (MHCII) moleculen en CD28 receptor interacties met B7.1/B7.2 liganden 15. Naast het leveren van TCR stimulatie en CD28 co-stimulatie, antigeenpresenterende cellen ook een cytokine omgeving, waarin de differentiatie status van T lymfocyten bepaalt, waardoor de reactie van de T-lymfocyt aan de leiding bepaald antigeen. Verschillende pathogeen / antigeen-presenterende cel interacties maken verschillende cytokine omgeving, die scheef T lymfocyten beneden verschillende paden gericht op het eliling van het initiëren ziekteverwekker. Helaas, T-lymfocyten effector signaalwegen, oorspronkelijk ontworpen om te roeien binnendringende ziekteverwekkers, kunnen worden ten onrechte gericht tegen eigen weefsels-15. Daarom is een beter begrip van differentiatie staat elke afzonderlijke CD4 + T cel subsets is van cruciaal belang voor ons begrip van hoe de balans tussen de eliminatie van ziekteverwekkers en tolerantie om zelf te moduleren.
Naast de Th1, Th2 en induceerbare regulatoire T cel differentiatie signaalwegen, kan naïeve T-lymfocyten ook worden aangedreven door cytokinen door het Th17 weg. Dat Th1-cellen bestrijden intracellulaire pathogenen, Th2 cellen te elimineren extracellulaire pathogenen en regulerende T-cellen (Tregs) minimaliseren ontstekingsreacties 1, 16, Th17 cellen een belangrijke rol spelen bij de eliminatie van extracellulaire bacteriën en schimmels. Th17 cellen worden algemeen aangeduid door expressie van het geslacht-specifieke transcriptiefactor RORγT en productie van IL-17A, die de activatie van macrofagen en neutrofielen 1, 7 bevordert.
Th17 cellen zijn betrokken bij verschillende auto-immuunziekten en bijbehorende diermodellen. Zo is aangetoond dat IL-23 (die nodig is om de Th17 fenotype sustain), maar niet IL-12, was de centrale schuldige in experimentele autoimmune encefalitis (EAE), het knaagdier ziektemodel voor MS. Het is vervolgens aangetoond dat een verlaging van IL-17 productie samenhangen met EAE preventie 2, 6, 17. Bovendien zijn Th17 cellen geassocieerd met andere auto-immuunziekten zoals artritis en systemische lupus erythematosus (SLE) 10, 16. IL-23 deficiënte p19 – / – muizen bleken zeer lage aantallen Th17 cellen, en zijn bestand tegen de ontwikkeling niet alleen EAE, maar ook collageen-geïnduceerde artritis, een model voor reumatoïde artritis 10, 18. Bovendien muizen behandeld met neutraliserende antilichamen IL-17A after het begin van de collageen-geïnduceerde artritis werden ook gevonden op de resolutie van gewrichtsschade 18 hebben. Opgemerkt zij dat de rol van Th17 cellen in de progressie van auto-immuunziekte nog worden gekarakteriseerd als recent onderzoek heeft ook aangetoond een beschermende rol van Th17 cellen bij type 1 diabetes 9, 11 en darmontsteking 14. Deze studies bevestigen het belang van Th17 differentiatie in auto-immuniteit.
In vitro Th17 differentiatie is een noodzakelijke methode in T-cel onderzoek, omdat er ten minste twee verwarrende vragen die nader onderzoek vereisen: 1) Hoe precies doet IL-6 regelen de balans tussen Treg en Th17 differentiatie, en 2) wat zijn de exacte mechanismen achter IL-17-geïnduceerde inflammatoire aandoeningen? Onze methode maakt gebruik van CD4 + CD25-T-cellen van de milt en de lymfeklieren van de C57BL / 6 muis. Het is belangrijk op te merken dat, hoewel het mogelijk is Th17 differentiatie induceren met een onzuiverebevolking, het verwerven van tenminste een 80% zuivere CD4 + CD25-T-cel populatie ontkent enige zorg van verontreiniging en zorgt voor meer succes Th17 differentiatie resultaten. Om een goede Th17 differentiatie bereiken zijn CD4 + CD25-T-cellen geïncubeerd in de aanwezigheid van anti-CD3 en anti-CD28, die activatie signalen, 1 en 2, respectievelijk, en IL-6, en TGF-β. Hoewel is beschreven dat IL-23 alleen kan worden gebruikt om Th17 differentiatie bereiken, werd later aangetoond dat IL-23 is noodzakelijk voor de stabiliteit van de Th17 celpopulatie, maar IL-6 en TGF-β zijn essentieel voor Th17 differentiatie 3, 18, 19. Murine studies hebben aangetoond dat IL-23 receptor tot expressie wordt gebracht op CD4 + T-cellen nadat ze zijn gestimuleerd met IL-6 en TGF-β 13, 18. Ook zal Th17 cellen succesvol ontwikkelen in de aanwezigheid van IL-23-blokkerende antilichamen zolang IL-6 en TGF-β heden 18, 19 zijn. Als zodanig is deze Th17 differentiatie protocol provIdes de juiste voorwaarden om Th17 differentiatie succes induceren. Ontwikkeling van een beter begrip van de mechanismen die ten grondslag liggen Th17 differentiatie en IL-17 productie voor te stellen de mogelijkheid voor de ontwikkeling van betere therapieën die gericht zijn op auto-immuunziekten 13.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier hebben we het protocol om in vitro Th17 differentiatie bereiken beschreven. De studie van Th17 differentiatie is belangrijk, omdat differentiatie van T-lymfocyten in de Th17 deelverzameling is van cruciaal belang voor de effectieve uitbanning van menselijke ziekteverwekkers 13. Omgekeerd is IL17 productie geassocieerd met auto ziekteprogressie 13. Werkwijze Th17 differentiatie is toepasbaar op veel onderzoek instellingen kan worden toegepast op tal van verschillende muismodellen van i…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk wordt mede ondersteund door de NIH / NCATS klinisch en translationeel Science Awards aan de Universiteit van Florida TL1 TR000066 en UL1 TR000064, een diversiteit supplement van Parent Grant R01AI056152 van het National Institute of Health, een BD Biosciences reagens subsidie, en de Universiteit van Florida.
Materials
| Reagent/Material | |||
| Sterile Polyestrene Petri Dish | Fisher Scientific | 0875713A | 60 mm x 15 mm |
| autoMACS Running Buffer | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
| Premium Microscope Slides, Frosted | Fisher Scientific | 12-544-3 | 3″ x 1″1 mm |
| 5 ml 21G1 Latex Free Syringe and Needle | BD Biosciences | 309632 | |
| Corning 15 ml Centrifuge Tubes | Sigma-Aldrich | CLS430791 | |
| Nylon 40 microns | Miami Aquaculture | Nylon 40/26 | |
| Microtest tissue culture plate 96 well U bottom | BD Biosciences | 35-3077 | |
| Corning Costar 24 well cell culture plates | Sigma-Aldrich | CL3524 | |
| Eppendorf Tubes 1.5 ml | Fisher Scientific | 05-408-129 | |
| Purified NA/LE Hamster Anti-Mouse CD3e | BD Biosciences | 553057 | |
| Purified NA/LE Hamster Anti-Mouse CD28 | BD Biosciences | 553294 | |
| Mouse IL-6 Recombinant Protein | eBioscience | 14-8061-62 | |
| TGFbeta | R&D Systems | 240-B-002 | |
| Trypan blue solution 0.4 % | Sigma-Aldrich | 66H2364 | |
| Pac Blue Rat Anti-Mouse CD4 | BD Biosciences | 558107 | |
| APC Rat Anti-Mouse CD8a | BD Biosciences | 553035 | |
| PE Conjugated Anti-mouse CD25 | eBioscience | E01155-516 | |
| Alexa Fluor 700 Rat Anti-mouse IL-17 | BD Biosciences | 560820 | |
| Intracellular Cytokine Staining Starter Kit-Mouse | BD Biosciences | 51-2041AK (559311) | |
| MACS CD4+CD25+ regulatory T cell isolation kit, mouse | Miltenyi Biotec | 130-091-221 | |
| ABAM | Cellgro | 30-004-CI | |
| RPMI | Corning, Cellgro | 10-040-CM | |
| B 2-MercaptoEthanol | MP Biomedical | 194834 | Hazardous |
| Phorbol 12-Myristate 13-Acetate (PMA) | |||
| Ionomycin Calcium Salt | Sigma-Aldrich | 13909-1ML | Hazardous |
| Brefeldin A (BFA) | MP Biomedicals | 159027 | |
| ELISA IL-17A Capture mAb | BD Biosciences | 555068 | |
| ELISA IL-17A Detection mAb | BD Biosciences | 555067 | |
| ELISA IL-17A Standard | eBioscience | 14-8171-80 | |
| IL-2 ELISA Kit | BD Biosciences | 555148 | |
| TMB Substrate Reagent Set | BD Biosciences | 555214 | |
| Equipment | |||
| autoMACS Pro Cell Separator | Miltenyi Biotec | 130-092-545 | |
| Sorvall Legend RT+ Centrifuge | ThermoScientific | ||
| Napco series 8000 WJ CO2 Incubator | ThermoScientific | ||
| PTC-200 Peltier Thermal Cycler | Biorad |
Referências
- Chen, Z., Lin, F., et al. Foxp3 and RORγT: transcriptional regulation of Treg and Th17. International Immunopharmacology. 11, 536-542 (2011).
- Cua, D. J., Sherlock, J., et al. Interleukin-23 rather than interleukin-12 is the critical cytokine for autoimmune inflammation of the brain. Nature. 421, 742-748 (2003).
- El-Behi, M., Rostami, A., et al. Current views on the roles of Th17 and Th17 cells in experimental autoimmune encephalitis. J. Neuroimmune Pharmacol. 5, 189-197 (2010).
- Inaba, K., Kroide, S., et al. Properties of memory T lymphocytes isolated from the mixed leukocyte reaction. Proc Natl Acad Sci. 82, 7686-7690 (1985).
- L, I. v. a. n. o. v. F. r. u. t. o. s. R., et al. Specific microbiota direct the differentiation of IL-17-producing T-helper cells in the mucosa of the small intestine. Cell Host Microbe. 16, 337-349 (2008).
- Jager, L. D., Dabelic, R., et al. The Kinase Inhibitory Region of SOCS-1 is Sufficient to Inhibit T helper-17 Function in Experimental Allergic Encephalomyelitis. J. Neuroimmunol. 232, 08-18 (2011).
- Kimura, A., Kishimoto, T. IL-6: regulator of Treg/Th17 balance. Eur. J. Immunol. 40, 1830-1835 (2010).
- Korn, T., Bettelli, E., et al. IL-17 and Th17 Cells. Annu Rev Immunol. 27, 485-517 (2009).
- Kriegel, M. A., Seflk, E., et al. Naturally transmitted segmented filamentous bacteria segregate with diabetes protection in nonobese diabetic mice. PNAS. 108, 11548-11553 (2011).
- Langrish, C. L., Chen, Y., et al. IL-23 drives a pathogenic T cell population that induces autoimmune inflammation. J. Exp. Med. 201, 233-240 (2005).
- Lau, K., Benitez, P., et al. Inhibition of type 1 diabetes by a Lactobacillus johnsonii mediated Th17 bias. J. Immunol. 186, 3538-3546 (2011).
- Lee, Y., Awasthi, A., et al. Induction and molecular signature of pathogenic TH17 cells. Nat Immunol. 13, 991-999 (2012).
- Litmann, D. R., Rudensky, A. Y. Th17 and regulatory T cells in mediating and restraining inflammation. Cell. 140, 845-858 (2010).
- O’Connor, W., Kamanaka, M., et al. A protective function for interleukin 17A in T cell-mediated intestinal inflammation. Nat Immunol. 10, 603-609 (2009).
- Picca, C. C., Larkin, J., et al. Role of TCR specificity in CD4+CD25+ regulatory T cell selection. Immunol Rev. 212, 74-85 (2006).
- Shah, K., Lee, W. W., et al. Disregulated balance of Th17 and Th1 cells in systemic lupus erythematosus. Arthritis Research & Therapy. 12, R53 (2010).
- Sospedra, M., Martin, R. Immunology of Multiple Sclerosis. Annu. Rev. Immunol. 23, 683-747 (2005).
- Stockringer, B., Veldhoen, M. Differentiation and function of Th17 T cells. Current Opinion in Immunology. 19, 281-286 (2007).
- Veldhoen, M., Hocking, R. J., et al. TGFβ in the context of an inflammatory cytokine milieu supports de novo differentiation of IL-17-producing T cells. Immunity. 24, 179-189 (2006).
- Zou, Y., Zhang, H., et al. Strain-dependent production of interleukin-17/interferon-γ and matrix remodeling-associated genes in experimental Candida albicans keratitis. Mol Vis. 18, 1215-1225 (2012).
