T-Zellen erfassen Bakterien durch Transinfection von dendritischen Zellen

Summary

Hier wird ein Protokoll vorgestellt, um Bakterienerfassung durch CD4 ⁺ T-Zellen, die während der Antigenpräsentation über transinfection aus bereits infizierten dendritischen Zellen (DC) auftritt, zu messen. Wir zeigen, wie man die notwendigen Schritte durchführen: Isolierung von primären Zellen, Infektion von DC, DC / T-Zell-Konjugat-Bildung, und die Messung der bakteriellen T-Zell-Transfektion.

Abstract

Recently, we have shown, contrary to what is described, that CD4⁺ T cells, the paradigm of adaptive immune cells, capture bacteria from infected dendritic cells (DCs) by a process called transinfection. Here, we describe the analysis of the transinfection process, which occurs during the course of antigen presentation. This process was unveiled by using CD4⁺ T cells from transgenic OTII mice, which bear a T cell receptor (TCR) specific for a peptide of ovoalbumin (OVAp), which therefore can form stable immune complexes with infected dendritic cells loaded with this specific OVAp. The dynamics of green fluorescent protein (GFP)-expressing bacteria during DC-T cell transmission can be monitored by live-cell imaging and the quantification of bacterial transinfection can be performed by flow cytometry. In addition, transinfection can be quantified by a more sensitive method based in the use of gentamicin, a non-permeable aminoglycoside antibiotic killing extracellular bacteria but not intracellular ones. This classical method has been used previously in microbiology to study the efficiency of bacterial infections. We hereby explain the protocol of the complete process, from the isolation of the primary cells to the quantification of transinfection.

Introduction

Wenn ein Erreger infiziert seinen Wirt, gibt es normalerweise eine Aktivierung der angeborenen und adaptiven Immunreaktionen, für die bakterielle Clearance erforderlich. Angeborene Immunität ist die erste Verteidigungslinie, die meisten Infektionen verhindert. Angeborenen Immunität zu unterscheiden in einer präzisen Art und Weise Elemente, die in breiten Gruppen von Mikroorganismen konserviert sind (pathogen-associated molecular patterns, PAMPS) ^1. Die Mechanismen der angeborenen Immunität umfassen physikalische Barrieren, wie Haut, Chemikalien Barrieren (antimikrobielle Peptide, Lysozym) und die angeborenen Leukozyten, der die Phagozyten (Makrophagen, Neutrophile, und dendritische Zellen), Mastzellen, Eosinophile, Basophile und natürliche Killerzellen umfassen ^2. Diese Zellen identifizieren und zu beseitigen Krankheitserreger, entweder durch einen Angriff auf sie durch den Kontakt oder über die Phagozytose, die Erreger engulfing und Tötung umfasst. Dieses System erlaubt keine lebenslange Verteidigung, im Gegensatz zum adaptiven Immunität, die immunologisches Gedächtnis gegen p zu verleihenathogens. Die adaptiven Immunsystems ist die zweite Linie der Verteidigung und in der Lage zu erkennen und zu reagieren, um spezifische Antigene von mehreren mikrobiellen und nicht-mikrobielle Substanzen ^3. Die Hauptkomponenten des adaptiven Immunsystems sind die Lymphozyten, die B und T-Zellen enthalten. B-Zellen werden in der humoralen Antwort beteiligt sind, die Antikörper gegen Pathogene oder exogenen Proteinen. Jedoch T-Zellen stellen die zellvermittelte Immunität, die Modulation der Immunantwort mit Cytokinen Sekretion oder Tötung pathogen-infizierten Zellen ^4.

Antigen-präsentierende Zellen (APCs), die dendritischen Zellen oder Makrophagen, Bestandteile des angeborenen Immunsystems kann phagozytieren Pathogene und Prozess bakteriellen Komponenten in Antigene, die an der Zelloberfläche durch den Haupthistokompatibilitätskomplex (MHC) präsentiert werden ^5-7 erkennt. Nach APCs haben Krankheitserreger phagozytiert, sie in der Regel zu den Lymphknoten, wo sie mit T interagieren migrierenZellen. T Lymphozyten spezifischen Peptid-MHC-Komplexe mit ihren T-Zell-Rezeptoren erkennen. Die Immun Synapse (IS) geschieht in der Grenzfläche zwischen einem Antigen-beladenen APC und einem Lymphozyten während der Antigenpräsentation ^8,9. Einige Bakterien können Phagozytose überleben und systematisch zu verbreiten innerhalb von APCs. In dieser Ansicht dienen infizierte APCs als bakterielle Reservoirs oder "Trojanische Pferde", die bakterielle Ausbreitung ¹⁰ zu erleichtern. Der innige Kontakt zwischen APCs und Lymphozyten, die im Laufe des IS Bildung stattfinden, ebenfalls als Plattform für den Austausch eines Teils der Membranen, genetisches Material und Exosomen und kann für einige Viren, um T-Zellen zu infizieren missbraucht werden; Dieser Vorgang wird als transinfection ^11-13.

Einige pathogene Bakterien (Listeria monocytogenes, Salmonella enterica und Shigella flexneri) sind in der Lage, T-Lymphozyten in vivo überfallen und ihr Verhalten ^14-16 modifizieren. Wir habenkürzlich beschrieben, dass T-Lymphozyten können auch Bakterien durch transinfection von zuvor infizierten dendritischen Zellen (DCs) im Verlauf der Antigen-Präsentation ¹⁶ zu erfassen. T-Zell-bakterielle Gefangennahme durch transinfection überaus effektiver (1,000-4,000x) als direkte Infektionen. T-Zellen-Capture pathogen und nicht-pathogene Bakterien anzeigt als transinfection ist ein Prozess, durch T-Zellen angetrieben. Auffallend ist, transinfected T (TIT) Zellen rasch getötet die aufgenommenen Bakterien und tat dies effizienter als professionelle Phagozyten ^16. Diese Ergebnisse, die ein Dogma der Immunologie zu brechen, zu zeigen, dass die Zellen der adaptiven Immunität Funktionen, die vermeintlich exklusive der angeborenen Immunität waren durchführen können. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass Zellen sezer TIT große Mengen von pro-inflammatorischen Zytokinen und zum Schutz vor bakteriellen Infektionen in vivo.

Hier die verschiedenen Protokolle verwendet, um die bakterielle transinfection Prozess studieren präsentieren wirein Mausmodell. Dieses Modell basiert auf der Verwendung von CD4 ⁺ T-Zellen von transgenen OTII Mäusen, die einen TCR spezifisch für Peptid 323-339 von OVA (OVAp) im Kontext mit I-Ak ^17, die spezifisch mit bakteriell-infizierten Knochen in Wechselwirkung zu tragen basierend marrow- abgeleiteten DCs (BMDCs) ^18,19 mit OVAp geladen, Bildung stabiler Immun Synapsen.

T-Zell-transinfection visualisiert werden können und verfolgt mittels Fluoreszenzmikroskopie. Zusätzlich Durchflusszytometrie zur Detektion infizierten Zellen unter Ausnutzung der Fluoreszenz durch Bakterien grün fluoreszierende Protein (GFP) exprimieren, ^16,20 emittiert werden. Darüber hinaus können T-Zell transinfection durch eine empfindlichere Ansatz, der Gentamicin-Überlebenstests, die Messung einer großen Anzahl von Ereignissen kann quantifiziert werden. Gentamicin ist ein Antibiotikum, das nicht eukaryotischen Zellen eindringen kann. Daher ist die Verwendung dieses Antibiotikums erlaubt die Unterscheidung von intrazellulären Bakterien, die das Antibiotikum Zusätzlich fr lebtenom extrazellulären diejenigen, die getötet wurden ^21.

Protocol

Hinweis: Experimentelle Verfahren wurden vom Ausschuss für Forschungsethik der Universidad Autónoma de Madrid genehmigt und in Übereinstimmung mit spanischen und europäischen Richtlinien unter der Aufsicht von der Universidad Autónoma de Madrid Leiter der Tierschutz und Tiergesundheit durchgeführt. Die Mäuse wurden in spezifischen pathogenfreien (SPF) Gehäuse gezogen und sie von geschultem und qualifiziertem Personal unter Verwendung von Kohlendioxid (CO 2) Inhalationsmethode eingeschläfert wurden. <…

Representative Results

Hier beschrieben wir, wie man murine T-Zell-bakterielle transinfection von infizierten Knochenmark-DCs und wie bakterielle transinfection über zwei verschiedene Ansätze Messung durchführen: Durchflusszytometrie und Gentamicin-Überlebenstests Abbildung 1 fasst die Vorgehensweise, um die Zellen zu erhalten.. DCs werden durch Inkubation der Knochenmarkszellen, die mit GM-CSF für 9 Tage erzeugt. Dann werden DCs mit LPS gereift zu MHCII auf ihrer Membran zu erhöhen, um …

Discussion

T-Zellen oder T-Lymphozyten sind eine Art von Leukozyten, die eine zentrale Rolle bei der zellvermittelten Immunität spielen und gehören zu der adaptiven Immunantwort ^26. T-Zellen sind resistent gegen in vitro infiziert aber einige Berichte zeigen, dass sie in vivo ^14,15 infiziert werden. Die intime Kontakte des APC und T-Zellen während der Immunsynapse als Plattform für den Austausch von biologischem Material ^13, darunter auch einige Viren wie HIV ^{11 …}

Materials

RPMI	Fisher Scientific	SH3025501
r-GMCSF	Peprotech	315-03
LPS	SIGMA	L2630-10mg
Na Pyruvate	Thermo Scientific	SH3023901
2-ME	Gibco	31350-010
OVAp OTII (323–339)	GenScript	—
Cell Strainer 70uM	BD	352350
30uM Syringe Filcons Sterile	BD	340598
AutoMacs Classic	Miltenyi Biotec	130-088-887
Gentamicin	Normon	624601.6
Transwell	Costar	3415
LB	Pronadisa	1231
Agar	Pronadisa	1800
Paraformaldehyde 16%	Electron Microscopy Sciences	15710
Triton X-100
CD8 biot	BD Biosciences	553029
IgM Biot	ImmunoStep	Clone RMM-1
B220 Biot	BD Biosciences	553086
CD19 biot	BD Biosciences	553784
MHC-II Biot (I-A/I-E)	BD Biosciences	553622
CD11b biot	Immunostep	11BB-01mg
CD11c biot	Immunostep	11CB3-01mg
DX5 biot	BD Biosciences	553856
Gr-1 biot	BD Biosciences	553125
CD16/CD32	ImmunoStep	M16PU-05MG
anti Salmonella	ABD Serotec	8209-4006
CD11cPE	BD Biosciences	553802
CD4-APC	Tonbo Biosciences	20-0041-U100
Gr-1 APC	BD Biosciences	553129
MHC-II (I-A/I-E) FITC	BD Biosciences	553623
Alexa-Fluor 647 Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Antibody, highly cross-adsorbed	Invitrogen	A-21245
CMAC (7-amino-4-chloromethylcoumarin)	Life technologies	C2110
BSA	SIGMA	A7030-100G
Streptavidin MicroBeads	Miltenyi Biotec	130-048-101
BD FACSCanto II	BD Biosciences	—