El inducible Modelo BM12 del lupus eritematoso sistémico (LES) en ratones C57BL / 6 ratones

Summary

The transfer of bm12 lymphocytes into a C57BL/6 recipient is an established model of systemic lupus erythematosus. Here we describe how to initiate disease using this model and how to characterize T follicular helper cells, germinal center B cells and plasma cells by flow cytometry.

Abstract

Systemic lupus erythematosus (SLE) is an autoimmune disease with diverse clinical and immunological manifestations. Several spontaneous and inducible animal models mirror common components of human disease, including the bm12 transfer model. Upon transfer of bm12 splenocytes or purified CD4 T cells, C57BL/6 mice rapidly develop large frequencies of T follicular helper cells (Tfh), germinal center (GC) B cells, and plasma cells followed by high levels of circulating anti-nuclear antibodies. Since this model utilizes mice on a pure C57BL/6 background, researchers can quickly and easily study disease progression in transgenic or knockout mouse strains in a relatively short period of time. Here we describe protocols for the induction of the model and the quantitation Tfh, GC B cells, and plasma cells by multi-color flow cytometry. Importantly, these protocols can also be used to characterize disease in most mouse models of SLE and identify Tfh, GC B cells, and plasma cells in other disease models.

Introduction

El lupus eritematoso sistémico (LES) es una enfermedad compleja caracterizada prototípicamente por el anticuerpo antinuclear (ANA) la producción y la glomerulonefritis. Numerosas otras secuelas, incluyendo dérmica, cardio-pulmonar y lesiones hepáticas están asociadas con la enfermedad en algunas personas. Las estimaciones de prevalencia en los EE.UU. varían ampliamente, desde 150,000-1,500,000 ^1,2, con especial incidencia en las mujeres de alto y las minorías ^3. Aunque la etiología de LES ha sido difícil de discernir, se cree que surgen de la interacción de diversos factores genéticos y ambientales, que culminan en la autoinmunidad sistémica.

Se han empleado numerosos modelos animales para estudiar los factores que conducen a la aparición de enfermedades y la progresión. Los modelos clásicos de ratón de LES incluyen cepas de ratones genéticamente predispuestos incluido el NZB x NZW modelo F1 y sus derivados NZM, la cepa / lpr MLR, y la cepa BXSB / Yaa, y los sistemas inducibles, tales como el penfermedad crónica de injerto contra huésped (cGVHD) modelos de ⁴ y ristane. Los primeros informes de la producción de autoanticuerpos en los modelos de EICH utilizan diversas cepas de ratón o cepas de hámster para padres en las transferencias de F1 ^{5 – 8;} métodos más comunes utilizados para estudiar la enfermedad similar al lupus incluyen actualmente el DBA / 2 padres → (C57BL / 6 x DBA / 2) F1, y el modelo de transferencia BM12 se describe aquí. Cada modelo tiene sus propias advertencias, pero generalmente comparten un conjunto común de características que se correlacionan con las características clínicas de la enfermedad humana. Los parámetros más frecuentemente reportados en modelos de ratón incluyen esplenomegalia, linfadenopatía, la nefritis, la producción de ANA, y en el nivel celular, la expansión de las células T helper (foliculares TFH), centro (GC) células B germinales y células plasmáticas.

El modelo BM12 inducible se consigue mediante la transferencia adoptiva de linfocitos de IA ^BM12 B6 (C) – H2 – Ab1 ^BM12 / KhEgJ (BM12) ratones, una cepa identical de C57BL / 6 a excepción de 3 sustituciones de aminoácidos en el MHC de clase II, en IA ^{b /} 6 (B6) ratones C57BL. Alloactivation de donantes de células T CD4 por destinatario APC lleva a cGVHD con síntomas muy parecidas a LES. Específicamente, éstos incluyen expansión de donante derivado Tfh, la expansión de las células B GC receptores derivados y células plasmáticas, y la producción de ANAs incluyendo anti-dsDNA, anti-ssDNA, anti-cromatina, y los anticuerpos anti-RBC ^9. Con el tiempo, los ratones receptores desarrollan glomerulonefritis asociada con depósitos de IgG en el glomerular, intersticial, y regiones vasculares de los riñones ^10. Recientemente hemos demostrado que, similar a la enfermedad humana, también hay un papel crítico para la IFN de tipo I en este modelo ^11. En particular, los criterios que definen para SLE humano incluyen el desarrollo de nefritis compatible con SLE ​​en presencia de anticuerpos anti-dsDNA ^12, ambos de los cuales son características prominentes de este modelo de ratón.

Hay seVeral ventajas del modelo BM12 en los modelos espontáneos. Los modelos clásicos que se desarrollan signos-LES como espontáneamente se basan en cualquiera de las cepas de ratón híbridos, cepas puras ratón no en el fondo B6, o grande loci genéticos en el fondo B6, que hacen que cruzan a octavos de final, o de lo contrario los ratones modificados genéticamente difícil y lleva mucho tiempo. Con el modelo inducible BM12, los ratones modificados genéticamente pueden servir ya sea como el donante o el receptor, lo que permite más rápida identificación del compartimento celular en el que genes en particular puede ser importante para la enfermedad. Además, el desarrollo de la enfermedad en el modelo BM12 es mucho más rápido, que requiere sólo 2 semanas hasta la aparición de ANA, en comparación con varios meses para los modelos más espontáneas. Además, en contraste con los modelos espontáneos que se desarrollan la enfermedad en diferentes puntos de tiempo, el inicio de la enfermedad y la progresión en el modelo B6 BM12 → es altamente sincronizadas. Esto permite la generación de cohortes de tamaño apropiado que se be utiliza para estrategias de intervención o terapéuticos en cualquier etapa del desarrollo de la enfermedad.

Lo que sigue es un protocolo detallado para iniciar-LES como autoinmunidad por la transferencia adoptiva de linfocitos BM12, los cuales en ratones C57BL / 6, o variantes genéticas en el fondo B6. Además, se describe un protocolo de tinción de citometría de flujo para enumerar Tfh, las células B GC, y los tipos de células células plasmáticas asociadas con la enfermedad humana. Es importante destacar que estos protocolos también pueden ser utilizados para caracterizar la enfermedad en la mayoría de los modelos de ratón de SLE e identificar Tfh, las células B GC y células plasmáticas en otros modelos de enfermedad.

Protocol

Trabajo con animales se realizó en condiciones libres de patógenos específicos, de acuerdo con las directrices establecidas por la Asociación para la Evaluación y Acreditación de Laboratorio Animal Care International y nuestra Institucional Cuidado de Animales y el empleo Comisión (IACUC). NOTA: Incorporar los ratones que expresan un marcador congenic como CD45.1 a cada donante o animales receptores, si es posible, ya que esto permite la monitorización de la eficiencia de injerto don…

Representative Results

Ratones enfermos desarrollan esplenomegalia en tan sólo 14 días, exhibiendo bazos 2-3 veces el tamaño de ratones sanos en términos de masa y celularidad (Figura 2). Los esplenocitos se secuencialmente cerrada en dispersión de la luz (FSC-A por SSC-A), la eliminación de dobletes (FSC-W o -H por FSC-A), células viables (bajo tinción de colorante de viabilidad) y CD4 + TCRβ + (Figura 3A). Las células donantes se distinguen de las…

Discussion

El modelo inducible BM12 es una manera relativamente fácil y eficiente para estudiar los procesos celulares y moleculares de la LES. La activación crónica de las células T CD4 adoptivamente transferidas dirigidas contra antígenos propios conduce a la acumulación de Tfh, las células B GC, y las células plasmáticas que puede ser medida por citometría de flujo, tal como se describe aquí. Futuros estudios que utilizan este modelo de forma rápida y sencilla puede interrogar al papel de los genes candidatos y nuev…

Materials

B6.SJL-Ptprca Pepcb/BoyJ	The Jackson Laboratory	001162	CD45.1+ BoyJ mouse strain
B6(C)-H2-Ab1bm12/KhEgJ	The Jackson Laboratory	001162	Bm12 mouse strain
FastDigest PsuI	Life Technologies	FD1554	Restriction digest enzyme for genotyping
1X RBC Lysis Buffer	eBioscience	00-4333-57
IMDM	GE Healthcare	SH30228.01
Plasma Separation Tube (PST)	BD	365974	Blood collection tube with Dipotassium EDTA
Serum Separation Tube (SST)	BD	365967	Blood collection tube with Clot activator / SST Gel
Ficoll	GE Healthcare	17-1440-02	High density cell separation solution
Lympholyte-M	Cedarlane	CL5030	High density cell separation solution
GL-7-biotin	eBioscience	13-5902-82
Streptavidin-BUV395	BD	564176
CD138-BV421	BioLegend	142508
CD4-BV510	BioLegend	100559
TCRβ-BV605	BD	562840
CD45.1-BV711	BioLegend	110739
CD45.2-FITC	BioLegend	109806
PD-1-PE	BioLegend	135206
CD19-PerCP	BioLegend	115532
Fas-PE-Cy7	BD	557653
CXCR5-APC	BioLegend	145506
Fixable Viability Dye ef780	eBioscience	65-0865-18
CD4-BV421	BioLegend	100443
1.2 ml FACS tube inserts, racked	USA Scientific	1412-1400
BD Falcon™ Round-Bottom Tubes	BD	352017