Summary

Fenotípica e análise funcional de células reguladoras T ativadas isolados de ratinhos infectados com o vírus da coriomeningite linfocítica crônica

Published: June 22, 2016
doi:

Summary

Here, we describe a protocol to analyze the phenotype of regulatory T (Treg) cells isolated from naïve and chronic lymphocytic choriomeningitis virus-infected mice. In addition, we provide a process to evaluate the suppressive activity of the Treg cells.

Abstract

As células T reguladoras (Treg), que expressam Foxp3 como um factor de transcrição, são subconjuntos de células T CD4 +. Células T reg desempenham um papel crucial na tolerância imunitária e a manutenção da homeostasia através da regulação da resposta imunitária. A função primária de células T REG é o de suprimir a proliferação de células T (FEP) T efectoras e a produção de citocinas tais como IFN-γ, TNF-α, e IL-2. Tem sido demonstrado que a capacidade das células T reg 'para inibir a função das células T ef é aumentada durante a infecção persistente de agentes patogénicos e o desenvolvimento do cancro. Para esclarecer a função das células T reg sob repouso ou inflamadas condições, uma variedade de ensaios in vitro utilizando células de supressão de reg do mouse ou T humana foram concebidas. O principal objetivo deste estudo é desenvolver um método para comparar as diferenças de fenótipo e função supressora entre descanso e reg T ativadascélulas. Para isolar as células T ativadas reg, camundongos foram infectados com o vírus da coriomeningite linfocítica (LCMV) clone 13 (CL13), a tensão crônica de LCMV. Células T reg isoladas a partir do baço de ratinhos infectados por LCMV-CL13 exibiu tanto o fenótipo activada e actividade supressora melhorada em comparação com as células em repouso reg T isoladas a partir de ratinhos ingénuos. Aqui, descrevemos o protocolo básico para ex vivo análise de fenótipo para distinguir células T ativadas reg de descansar células T reg. Além disso, descreve-se um protocolo para a medição da actividade supressora de células T reg totalmente activadas.

Introduction

As células T reguladoras (T reg) expressam caixa de forkhead P3 (Foxp3) como um fator de transcrição para o seu desenvolvimento e função 1. Além disso, as células reg T expressam várias outras moléculas, tais como CD25 2, gene de linfócitos-activação 3 (LAG-3) 3, tumor do receptor do factor de necrose induzida por glucocorticóides 4, e citotóxica-T-linfócito proteína associada 4 (CTLA-4) 5 na sua superfície ou a região intracelular. Durante a infecção crónica com vários tipos de agentes patogénicos, tais como vírus, bactérias 6,7 8,9 e parasitas 10-12, ou no curso de desenvolvimento de câncer 13,14, as células T reg tornar-se diferenciado em células ativadas, exibindo função supressora reforçada As células alvo efetoras CD4 + e CD8 +. Um número de estudos sugerem que as células T reg expandido e de contribuir para os respons de células T CD8 + com deficiênciae durante amigo retrovírus (FV) infecção por 15-17. As células T-reg induzidas FV inibir IFN-γ ou expressão granzima B e reactividade citotóxica de células T CD8 + 15-17. Além disso, num modelo de infecção pelo vírus herpes simplex, foi relatado que a depleção de células T CD4 + reg CD25 + resultou na expansão das células T CD8 + específicas do vírus e lesões graves no tecido por infiltração de células T CD4 + imunopatogênicos 18-20.

Os ratinhos infectados cronicamente com o clone 13 de estirpe do vírus da coriomeningite linfocítica (LCMV CL13) 21-24 têm sido amplamente utilizados para caracterizar o fenótipo e função de células T efectoras (T) e células eff reg T durante a infecção crónica de vírus. Durante a infecção LCMV persistente, células eff específico do vírus T progressivamente perdem a sua função efetora e tornar-se células esgotadas T (T exh). Por outro lado, tcélulas reg reforçar a sua capacidade de suprimir a resposta de células específicas do vírus T 25. A diminuição da capacidade de funcionamento das células eff T pode ser explicada por vários factores, tais como sobre-regulação de receptores inibitórios sobre células eff T, função alterada das células apresentadoras de antigénio, da produção de citocinas imunorreguladoras, e frequência aumentada ou função aumentada de reg t As células 26. Entre os factores envolvidos na supressão de células T, a morte celular programada proteína-1 (DP-1) -expressing EXH células T e células T reg têm sido amplamente consideradas como características de persistência do antigénio e ambiente supressiva. Recentemente, relatou-se que o bloqueio da via de DP-1 e de ablação de células T reg levar a função de células T aumentada e diminuição da carga virai durante a infecção crónica por LCMV 27. Além disso, as células T reg são activadas durante a infecção crónica de ratos com LCMV 23,25 </sup> e sua função supressora é reforçada 25. DP-1 é altamente expressa em células T reg, bem como células T de escape, e o nível de DP-1 expressa por células T reg correlaciona-se com a força da sua função supressora de inibir a proliferação de células T 25.

Aqui, nós descrevemos um método para comparar as características de células T activadas reg isolados a partir de camundongos infectados com LCMV CL13 e as células T em repouso reg isoladas a partir de ratinhos ingénuos. Além disso, vamos explicar uma série de processos para separar as células T activadas e reg examinar o seu fenótipo ex vivo, bem como medir a sua actividade supressora in vitro.

Protocol

Neste estudo, os ratos foram mantidos em uma instalação livre de patógenos específicos do Centro de Pesquisa Animal Yonsei Laboratory da Universidade de Yonsei. Todos os experimentos com animais foram conduzidos de acordo com as diretrizes Korean Food and Drug Administration usando protocolos aprovados pelo Comitê Internacional Animal Care e Uso do Centro de Pesquisa Animal Yonsei Laboratory da Universidade de Yonsei. 1. Preparação de Soluções Preparar 2% de meio RPMI por…

Representative Results

Geramos camundongos com infecção pelo vírus persistente injetando-os com 2 x 10 6 pfu de LCMV CL13 por via intravenosa. Para investigar as alterações fenotípicas em células reg T e células T conv durante a infecção crónica de vírus, linfócitos do baço obtidas a partir de ratinhos não afectados e infectados foram coradas com anticorpos diferentes e analisadas por citometria de fluxo. Aos 16 d pi, PD-1 foi regulada positivamente em ambos Foxp…

Discussion

Embora apenas um pequeno número de células T reg existir em ratos e seres humanos, é importante compreender a sua função que desempenham um papel crucial na regulação da resposta imunitária e manutenção da tolerância imunológica. Os números e supressivas funções de T reg células aumenta durante uma infecção pelo vírus crônica 15-20, bem como a progressão do câncer 13,14. Isto é provavelmente devido à estimulação com antigénio continuou. Para avaliar …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by Basic Science Research Program through the National Research Foundation of Korea (NRF) funded by the Ministry of Education (2015R1A6A3A01020610 to HJP) and a grant from the Korean Health Technology R&D Project, Ministry for Health, Welfare and Family Affairs, Republic of Korea (HI15C0493 to SJH).

Materials

FITC Rat Anti-Mouse CD4 RM4-5 BD Biosciences 553047 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 100X in FACS buffer.
Cytofix/Cytoperm BD Biosciences 554714 Use this reagent for cell surface staining.
U-Bottom Tissue Culture Plates BD Biosciences 353077
Fixation buffer BD Biosciences 554655 Use this reagent for cell surface staining.
FITC Rat Anti-Mouse CD25 7D4 BD Biosciences 553072 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 100X in FACS buffer.
Cell strainer, 70mm BD Biosciences 352350 Use this strainer for grinding the whole spleen.
Cell strainer, 40mm BD Biosciences 352340 Use this strainer for filtering the cells before column enrichment.
Brilliant Violet 421 Anti-mouse CD279 (PD-1) 29F.1A12 BioLegend 135217 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 100X in FACS buffer.
Brilliant Violet 605 Anti-Mouse CD4 RM4-5 Biolegend 100547 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 100X in FACS buffer.
APC Anti-Mouse/Rat Foxp3  FJK-16s eBioscience 17-5773 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 100X in FACS buffer.
Foxp3 / Transcription Factor Staining Buffer Set eBioscience 00-5223
PerCP-Cyanine5.5 Anti-Mouse CD8a 53-6.7 eBiosicence 45-0081 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 100X in FACS buffer.
Mouse IFN-gamma Platinum ELISA eBiosicence BMS606
RPMI 1640 GE Life Sciences SH30027
PBS (1X) GE Life Sciences SH30256
ACK Lysing Buffer Gibco A10492-01
L-Glutamine, 200mM solution Gibco  25030
Penicillin-Streptomycin, 10,000U/mL Gibco  10378-016
LIVE/DEAD Fixable Near-IR Dead Cell Stain Kit Life technologies L-34975 Please determine appropriate concentration. In this protocol, this reagent was diluted 500X in FACS buffer.
CD8a+ T Cell Isolation Kit, mouse Miltenyibiotec 130-104-075
CD4+CD25+ Regulatory T Cell Isolation Kit, mouse Miltenyibiotec 130-091-041
MACS Separation Columns, LD columns Miltenyibiotec 130-042-901 Use this column for Treg cell isolation
MACS Separation Columns, LS columns Miltenyibiotec 130-042-401 Use this column for CD8+ T cell and Treg cell isolation
EDTA, 0.5M (pH 8.0) Promega V4231
2-Mercaptoethanol Sigma Life Science M7522
Fetal Bovine Serum Thermo Fisher Scientific SH30919.03
CellTrace Violet Cell Proliferation Kit Thermo Fisher Scientific C34557
BD Canto II flowcytometer BD Biosciences Flow cytometer*
Flowjo TreeStar Flow cytometry software†
Hematocytomer Marienfeld superior

References

  1. Hori, S., Nomura, T., Sakaguchi, S. Control of regulatory T cell development by the transcription factor Foxp3. Science. 299 (5609), 1057-1061 (2003).
  2. Sakaguchi, S., Sakaguchi, N., Asano, M., Itoh, M., Toda, M. Immunologic self-tolerance maintained by activated T cells expressing IL-2 receptor alpha-chains (CD25). Breakdown of a single mechanism of self-tolerance causes various autoimmune diseases. J Immunol. 155 (3), 1151-1164 (1995).
  3. Huang, C. T., et al. Role of LAG-3 in regulatory T cells. Immunity. 21 (4), 503-513 (2004).
  4. McHugh, R. S., et al. CD4(+)CD25(+) immunoregulatory T cells: gene expression analysis reveals a functional role for the glucocorticoid-induced TNF receptor. Immunity. 16 (2), 311-323 (2002).
  5. Takahashi, T., et al. Immunologic self-tolerance maintained by CD25(+)CD4(+) regulatory T cells constitutively expressing cytotoxic T lymphocyte-associated antigen 4. J Exp Med. 192 (2), 303-310 (2000).
  6. Manigold, T., et al. Foxp3+CD4+CD25+ T cells control virus-specific memory T cells in chimpanzees that recovered from hepatitis. C. Blood. 107 (11), 4424-4432 (2006).
  7. Andersson, J., et al. The prevalence of regulatory T cells in lymphoid tissue is correlated with viral load in HIV-infected patients. J Immunol. 174 (6), 3143-3147 (2005).
  8. Chen, X., et al. CD4(+)CD25(+)FoxP3(+) regulatory T cells suppress Mycobacterium tuberculosis immunity in patients with active disease. Clin Immunol. 123 (1), 50-59 (2007).
  9. Shafiani, S., Tucker-Heard, G., Kariyone, A., Takatsu, K., Urdahl, K. B. Pathogen-specific regulatory T cells delay the arrival of effector T cells in the lung during early tuberculosis. J Exp Med. 207 (7), 1409-1420 (2010).
  10. Belkaid, Y., Piccirillo, C. A., Mendez, S., Shevach, E. M., Sacks, D. L. CD4+CD25+ regulatory T cells control Leishmania major persistence and immunity. Nature. 420 (6915), 502-507 (2002).
  11. Grainger, J. R., et al. Helminth secretions induce de novo T cell Foxp3 expression and regulatory function through the TGF-beta pathway. J Exp Med. 207 (11), 2331-2341 (2010).
  12. Taylor, M. D., van der Werf, N., Maizels, R. M. cells in helminth infection: the regulators and the regulated. Trends Immunol. 33 (4), 181-189 (2012).
  13. You, Z. Tumor regulatory T cells potently abrogate antitumor immunity. J Immunol. 182 (10), 6160-6167 (2009).
  14. Curiel, T. J., et al. Specific recruitment of regulatory T cells in ovarian carcinoma fosters immune privilege and predicts reduced survival. Nat Med. 10 (9), 942-949 (2004).
  15. Dittmer, U., et al. Functional impairment of CD8(+) T cells by regulatory T cells during persistent retroviral infection. Immunity. 20 (3), 293-303 (2004).
  16. Robertson, S. J., Messer, R. J., Carmody, A. B., Hasenkrug, K. J. In vitro suppression of CD8+ T cell function by Friend virus-induced regulatory T cells. J Immunol. 176 (6), 3342-3349 (2006).
  17. Iwashiro, M., et al. Immunosuppression by CD4+ regulatory T cells induced by chronic retroviral infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 98 (16), 9226-9230 (2001).
  18. Suvas, S., Kumaraguru, U., Pack, C. D., Lee, S., Rouse, B. T. CD4+CD25+ T cells regulate virus-specific primary and memory CD8+ T cell responses. J Exp Med. 198 (6), 889-901 (2003).
  19. Suvas, S., Azkur, A. K., Kim, B. S., Kumaraguru, U., Rouse, B. T. CD4+CD25+ regulatory T cells control the severity of viral immunoinflammatory lesions. J Immunol. 172 (7), 4123-4132 (2004).
  20. Veiga-Parga, T., et al. On the role of regulatory T cells during viral-induced inflammatory lesions. J Immunol. 189 (12), 5924-5933 (2012).
  21. Wherry, E. J., et al. Molecular signature of CD8+ T cell exhaustion during chronic viral infection. Immunity. 27 (4), 670-684 (2007).
  22. Jin, H. T., et al. Cooperation of Tim-3 and PD-1 in CD8 T-cell exhaustion during chronic viral infection. Proc Natl Acad Sci U S A. 107 (33), 14733-14738 (2010).
  23. Punkosdy, G. A., et al. Regulatory T-cell expansion during chronic viral infection is dependent on endogenous retroviral superantigens. Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (9), 3677-3682 (2011).
  24. Blackburn, S. D., et al. Coregulation of CD8+ T cell exhaustion by multiple inhibitory receptors during chronic viral infection. Nat Immunol. 10 (1), 29-37 (2009).
  25. Park, H. J., et al. PD-1 upregulated on regulatory T cells during chronic virus infection enhances the suppression of CD8+ T cell immune response via the interaction with PD-L1 expressed on CD8+ T cells. J Immunol. 194 (12), 5801-5811 (2015).
  26. Virgin, H. W., Wherry, E. J., Ahmed, R. Redefining chronic viral infection. Cell. 138 (1), 30-50 (2009).
  27. Penaloza-MacMaster, P., et al. Interplay between regulatory T cells and PD-1 in modulating T cell exhaustion and viral control during chronic LCMV infection. J Exp Med. 211 (9), 1905-1918 (2014).
  28. Chang, M., et al. The ubiquitin ligase Peli1 negatively regulates T cell activation and prevents autoimmunity. Nat Immunol. 12 (10), 1002-1009 (2011).
  29. Krishnamoorthy, N., et al. Early infection with respiratory syncytial virus impairs regulatory T cell function and increases susceptibility to allergic asthma. Nat Med. 18 (10), 1525-1530 (2012).
  30. Yadav, M., et al. Neuropilin-1 distinguishes natural and inducible regulatory T cells among regulatory T cell subsets in vivo. J Exp Med. 209 (10), 1713-1722 (2012).
  31. Tai, X., et al. Basis of CTLA-4 function in regulatory and conventional CD4(+) T cells. Blood. 119 (22), 5155-5163 (2012).
  32. Rushbrook, S. M., et al. Regulatory T cells suppress in vitro proliferation of virus-specific CD8+ T cells during persistent hepatitis C virus infection. J Virol. 79 (12), 7852-7859 (2005).
  33. Sekiya, T., et al. The nuclear orphan receptor Nr4a2 induces Foxp3 and regulates differentiation of CD4. T cells. Nat Commun. 2 (269), (2011).
  34. Merianos, D. J., et al. Maternal alloantibodies induce a postnatal immune response that limits engraftment following in utero hematopoietic cell transplantation in mice. J Clin Invest. 119 (9), 2590-2600 (2009).
  35. Allakhverdi, Z., et al. Expression of CD103 identifies human regulatory T-cell subsets. J Allergy Clin Immunol. 118 (6), 1342-1349 (2006).
  36. Camisaschi, C., et al. LAG-3 expression defines a subset of CD4(+)CD25(high)Foxp3(+) regulatory T cells that are expanded at tumor sites. J Immunol. 184 (11), 6545-6551 (2010).
  37. Wang, R., et al. Expression of GARP selectively identifies activated human FOXP3+ regulatory T cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 106 (32), 13439-13444 (2009).
  38. Myers, L., et al. IL-2-independent and TNF-alpha-dependent expansion of Vbeta5+ natural regulatory T cells during retrovirus infection. J Immunol. 190 (11), 5485-5495 (2013).
check_url/54138?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Park, H. J., Oh, J. H., Ha, S. Phenotypic and Functional Analysis of Activated Regulatory T Cells Isolated from Chronic Lymphocytic Choriomeningitis Virus-infected Mice. J. Vis. Exp. (112), e54138, doi:10.3791/54138 (2016).

View Video