As células T Capturar Bactérias por Transinfection das dendríticas
Summary
Aqui é apresentado um protocolo para medir a captura de bactérias por células T CD4 +, o qual ocorre durante a apresentação de antigénio através de células dendríticas transinfection pré-infectadas (DC). Mostramos como executar os passos necessários: isolamento de células primárias, infecção de formação conjugado celular DC, DC / T, e medição da transfecção de células T bacteriana.
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
Quando um agente patogénico infecta o seu hospedeiro, geralmente há uma ativação da resposta imune inata e adaptativa, necessários para o apuramento bacteriana. A imunidade inata é a primeira linha de defesa que impede a maioria das infecções. A imunidade inata em distinguir a maneira como os elementos precisos que são conservadas entre grandes grupos de microrganismos (padrões moleculares associados a agentes patogénicos, PAMPS 1). Os mecanismos da imunidade inata incluem barreiras físicas tais como a pele, as barreiras químicas (péptidos antimicrobianos, lisozima) e os leucócitos inatos, que incluem os fagócitos (macrófagos, neutrófilos, e células dendríticas), mastócitos, eosinófilos, basófilos e células assassinas naturais 2. Estas células identificar e eliminar patógenos, quer por atacá-los através do contato ou via fagocitose, que inclui patógeno engolindo e matando. Este sistema não permite a defesa ao longo da vida, em contraste com a imunidade adaptativa, que conferem memória imunológica contra pathogens. O sistema imune adaptativo é a segunda linha de defesa e é capaz de reconhecer e de reagir a antigénios específicos de múltiplos microbiana e substâncias não-microbianos 3. Os principais componentes do sistema imunitário adaptativo são linfócitos, que incluem células B e T. As células B estão envolvidos na resposta humoral, que segregam anticorpos contra os agentes patogénicos ou proteínas exógenos. No entanto, as células T representar a imunidade mediada por células, modulando a resposta imunitária com citocinas secreção ou matando as células infectadas com agentes patogénicos 4.
Células apresentadoras de antígenos (APCs) incluindo os macrófagos ou células dendríticas, dos componentes do sistema imune inato, pode reconhecer patogénios fagocitam e processos componentes bacterianos em antigénios, que são apresentados na superfície da célula pelo complexo principal de histocompatibilidade (MHC) de 5-7. Depois de APCs foram fagocitados patogénios, eles usualmente migram para os gânglios linfáticos de drenagem, onde eles interagem com Tcélulas. Os linfócitos T podem reconhecer complexos MHC-péptido específicos pelos seus receptores de células T. A sinapse imune (IS) ocorre na interface entre uma APC carregadas com antigénio e um linfócito durante a apresentação do antigénio 8,9. Algumas bactérias podem sobreviver fagocitose e divulgar sistematicamente dentro APCs. Nesta visão, APCs infectados servem como reservatórios de bactérias ou "cavalos de tróia" que facilitam a propagação de bactérias 10. O contato íntimo entre APCs e os linfócitos que ocorrem durante o curso de formação é também funcionar como uma plataforma para a troca de parte das membranas, material genético e exossomos e pode ser sequestrado por alguns vírus para infectar células T; este processo é chamado transinfection 11-13.
Algumas bactérias patogénicas (Listeria monocytogenes, Salmonella enterica e Shigella flexneri) são capazes de invadir os linfócitos T in vivo e alterar o seu comportamento 14-16. Nós temosdescrito recentemente que os linfócitos T também são capazes de capturar as bactérias por transinfection a partir de células dendríticas infectadas anteriormente (DCs) durante o curso de apresentação de antigénio 16. T célula bacteriana captura por transinfection muito mais eficaz (1,000-4,000x) do que infecções diretos. T patógeno células captura e bactérias não-patógeno indicando que transinfection é um processo impulsionado por células T. Surpreendentemente, transinfected T (TIT) células mortas rapidamente as bactérias capturados e fê-lo de forma mais eficiente do que os fagócitos profissionais 16. Estes resultados, que quebram um dogma de imunologia, mostram que as células de imunidade adaptativa pode executar funções que foram supostamente exclusiva da imunidade inata. Além disso, mostrámos que as células tit secretar grandes quantidades de citocinas pró-inflamatórias e proteger de infecções bacterianas in vivo.
Aqui apresentamos os diferentes protocolos utilizados para estudar o processo transinfection bacteriana emum modelo de rato. Este modelo baseia-se na utilização de células T CD4 + a partir de ratinhos transgénicos OTII, que carregam um TCR específico para o péptido 323-339 de OVA (OVAp) no contexto de I-Ab 17 que interagem especificamente com o osso bacteriana infectada marrow- DCs derivadas BMDCs (18,19) carregados com OVAp, que formam sinapses imunes estáveis.
T transinfection célula pode ser visualizado e rastreados utilizando microscopia de fluorescência. Além disso, a citometria de fluxo pode ser usado para a detecção de células infectadas por aproveitando a fluorescência emitida por bactérias que expressam a proteína fluorescente verde (GFP) 16,20. Além disso, T transinfection célula pode ser quantificada por um método mais sensível, a gentamicina ensaio de sobrevivência que permite a medição de um grande número de eventos. A gentamicina é um antibiótico que não podem penetrar nas células eucarióticas. Portanto, utilizando este antibiótico permite a diferenciação de bactérias intracelulares que sobreviveram à adição de antibiótico FRos extracelulares om que foram mortas 21.
Protocol
Representative Results
Discussion
As células T ou linfócitos T são um tipo de leucócitos que desempenham um papel central na imunidade mediada por células e pertencem a resposta imune adaptativa 26. As células T são refractários à infecção in vitro, mas alguns relatórios indicam que eles podem ser infectadas in vivo 14,15. Os contatos íntimos de células T e APC durante sinapse imune servir de plataforma para o intercâmbio de material biológico 13, incluindo alguns vírus, como o HIV <sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by grants BFU2011-29450, BFU2008-04342/BMC from the Spanish Ministry of Science and Innovation and PIES201020I046 from Consejo Superior de Investigaciones Cientìficas (CSIC).
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 | — |
References
- Medzhitov, R. Recognition of microorganisms and activation of the immune response. Nature. 449 (7164), 819-826 (2007).
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. . Molecular biology of the cell. , (1989).
- Pancer, Z., Cooper, M. D. The evolution of adaptive immunity. Annual Review of Immunology. 24, 497-518 (2006).
- Rhoades, R. A., Bell, D. R. . Medical Phisiology. , (2012).
- Cossart, P. Bacterial Invasion: The Paradigms of Enteroinvasive Pathogens. Science. 304 (5668), 242-248 (2004).
- Kaufmann, S. H., Schaible, U. E. Antigen presentation and recognition in bacterial infections. Current Opinion in Immunology. 17 (1), 79-87 (2005).
- Pizarro-Cerdá, J., Cossart, P. Bacterial Adhesion and Entry into Host Cells. Cell. 124 (4), 715-727 (2006).
- Dustin, M. L. T-cell activation through immunological synapses and kinapses. Immunological Reviews. 221, 77-89 (2008).
- Calabia-Linares, C., Robles-Valero, J., et al. Endosomal clathrin drives actin accumulation at the immunological synapse. Journal of Cell Science. 124 (5), 820-830 (2011).
- Westcott, M. M., Henry, C. J., Cook, A. S., Grant, K. W., Hiltbold, E. M. Differential susceptibility of bone marrow-derived dendritic cells and macrophages to productive infection with Listeria monocytogenes. Cellular Microbiology. 9 (6), 1397-1411 (2007).
- Geijtenbeek, T. B., Kwon, D. S., et al. DC-SIGN, a dendritic cell-specific HIV-1-binding protein that enhances trans-infection of T cells. Cell. 100 (5), 587-597 (2000).
- Izquierdo-Useros, N., Naranjo-Gòmez, M., et al. HIV and mature dendritic cells: Trojan exosomes riding the Trojan horse. PLoS Pathogens. 6 (3), e1000740 (2010).
- Mittelbrunn, M., Sanchez-Madrid, F. Intercellular communication: diverse structures for exchange of genetic information. Nature Reviews. Molecular cell biology. 13 (5), 328-335 (2012).
- McElroy, D. S., Ashley, T. J., D’Orazio, S. E. Lymphocytes serve as a reservoir for Listeria monocytogenes growth during infection of mice. Microbial Pathogenesis. 46 (4), 214-221 (2009).
- Salgado-Pabon, W., Celli, S., et al. Shigella impairs T lymphocyte dynamics in vivo. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (12), 4458-4463 (2013).
- Cruz Adalia, A., Ramirez-Santiago, G., et al. T cells kill bacteria captured by transinfection from dendritic cells and confer protection in mice. Cell Host and Microbe. 15 (5), 611-622 (2014).
- Barnden, M. J., Allison, J., Heath, W. R., Carbone, F. R. Defective TCR expression in transgenic mice constructed using cDNA-based alpha- and beta-chain genes under the control of heterologous regulatory elements. Immunology and Cell Biology. 76 (1), 34-40 (1998).
- Matheu, M. P., Sen, D., Cahalan, M. D., Parker, I. Generation of bone marrow derived murine dendritic cells for use in 2-photon imaging. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (17), (2008).
- Inaba, K., Inaba, M., et al. Generation of large numbers of dendritic cells from mouse bone marrow cultures supplemented with granulocyte/macrophage colony-stimulating factor. Journal of Experimental Medicine. 176 (6), 1693-1702 (1992).
- Thöne, F., Schwanhäusser, B., Becker, D., Ballmaier, M., Bumann, D. FACS-isolation of Salmonella-infected cells with defined bacterial load from mouse spleen. Journal of Microbiological Methods. 71 (3), 220-224 (2007).
- Vaudaux, P., Waldvogel, F. A. Gentamicin antibacterial activity in the presence of human polymorphonuclear leukocytes. Antimicrobial Agents and Chemotherapy. 16 (6), 743-749 (1979).
- Zhang, X., Goncalves, R., Mosser, D. M., Coligan, J. E. Chapter 14, The isolation and characterization of murine macrophages. Current protocols in immunology. , Unit 14.1 (2008).
- Bedoya, S. K., Wilson, T. D., Collins, E. L., Lau, K., Larkin, J. Isolation and th17 differentiation of naïve CD4 T lymphocytes. Journal of Visualized Experiments: JoVE. (79), e50765 (2013).
- Basu, S., Campbell, H. M., Dittel, B. N., Ray, A. Purification of specific cell population by fluorescence activated cell sorting (FACS). Journal of Visualized Experiments: JoVE. (41), (2010).
- Foucar, K., Chen, I. M., Crago, S. Organization and operation of a flow cytometric immunophenotyping laboratory. Seminars in diagnostic pathology. 6 (1), 13-36 (1989).
- Itano, A. A., Jenkins, M. K. Antigen presentation to naive CD4 T cells in the lymph node. Nature Immunology. 4 (8), 733-739 (2003).
