An assay in mice to track cell migration from skin to draining lymph node is described which enables the characterization of skin Dendritic cells mobilized to the lymph node after footpad infection with Bacille Calmette-Guérin.
Dendritische cellen (DCs) zijn belangrijk voor het initiëren van immuunresponsen, mede door hun vermogen tot verwerven en shuttle antigeen aan de drainerende lymfeklier (DLN). De mobilisatie van DCs aan de DLN is complex en blijft niet volledig opgehelderd tijdens infectie. Hierin beschreven is het gebruik van een innovatieve, eenvoudige test die is gebaseerd op het fluorochroom 5- en 6-carboxyfluoresceïne diacetaat succinimidyl ester (CFSE) om de migratie van DCs volgen tijdens voetzool infectie met Mycobacterium bovis Bacille Calmette-Guérin (BCG) in C57BL / 6 muizen. Deze test maakt de karakterisering van huid DC subpopulaties die actief verplaatsen wegvloeien, knieholte LN reactie op BCG. Dit protocol is ontstaan uit een BCG model waar trekkende huid DCs werden geïdentificeerd door middel van flowcytometrie. De test is vriendelijk de studie en identificatie van DC's of andere cellen die thuis van de knieholte LN na inoculatie van microben, metabolieten of andere inflammatoirestimuli in de voetzool en derhalve factoren die de migratie van deze cellen reguleren bestuderen.
DCs gelokaliseerd in lichaamsoppervlakken voelen microben of hun producten, en zo te mobiliseren via de lymfevaten naar de drainerende LN (DLN) 1,2. Deze verplaatsing is noodzakelijk voor het transport van microbiële antigeen aan de DLN en de daaruit priming van immuunresponsen tegen de binnenvallende microbe. Inderdaad, blokkade of falen van DCs te migreren van het geïnfecteerde weefsel de DLN dempt de T-celrespons 3-5. Dienovereenkomstig assays ontwikkeld om de migratie in de single-cell niveau te volgen zijn nuttig om toeschrijven trekkende functie helpen om een bepaalde DC deelverzameling.
Er is een grote hoeveelheid gegevens over het gebruik van huid DCs aan de DLN. Dit laatste is goed voor een groot deel van de kennis over de DC migratie van ontstoken of geïnfecteerde websites 2. Dit is niet verrassend aangezien de huid herbergt een grote populatie van DCs en is een zeer toegankelijke oppervlak voor experimenten in het laboratorium muis. Verschillende technieken zijn derhalve ontwikkeld om te beoordelende migratie van muizen DCs van de huid naar de DLN 2. FITC huid schilderij is veruit de meest gebruikte aanpak. In deze test het fluorochroom fluoresceïne-5-isothiocyanaat (FITC) wordt bereid in een mengsel van aceton en een contact irriterend. Deze cocktail wordt toegepast op onthaarde of geschoren huid en de accumulatie van FITC-gemerkte cellen weer in de DLN geanalyseerd. Migratie kan ook worden onderzocht door het injecteren van de huid met fluorochroom gelabeld nano- of microdeeltjes, die het volgen van fagocytische cellen die de fluorescerende deeltjes in de huid hebben geïnternaliseerd maakt. Lymfevaten kan ook worden voorzien van een canule om direct te extraheren migreren DCs van lymfe. Dit is echter technisch moeilijk, vooral bij muizen. Het aantal DCs verkregen voor daaropvolgende analyse ook een beperkende factor.
Ondanks de vele eerdere studies op de huid DC migratie, blijft er een gebrek aan informatie met betrekking tot de huid DC mobilisatie DLN volgende gevaccineerdnatie met Bacille Calmette-Guérin (BCG), de levende, verzwakte stam van Mycobacterium bovis gebruikt om te vaccineren tegen M. tuberculose. BCG is geïnoculeerd in de huid, waardoor een beperkte infectie die een soort helper T-cel respons 1 triggers. Gelijk- subpopulaties die mobiliseren om de DLN van de BCG-geïnfecteerde huid en de factoren die de migratie reguleren tijdens dit proces niet volledig begrepen. Gezien het bovenstaande werd een eenvoudige maar nieuwe werkwijze ontwikkeld waarbij het fluorochroom 5- en 6-carboxyfluoresceïne diacetaat succinimidyl ester (CFSE) geïnjecteerd in situ om de migratie van DCs volgen in de DLN 3. C57BL / 6 muizen worden geïnjecteerd in de voetzool met een inoculum van BCG en de dag vóór opoffering worden de dieren geïnjecteerd in dezelfde voetzool met een hoge concentratie van CFSE. Vierentwintig uur later worden de dieren opgeofferd en de afvoerende knieholte LN (PLN) verwijderd en geprepareerd voor flowcytometrie. Deze test maakt de identification cellen die overnacht migreren van de voetzool huid aan de DLN (figuur 1).
Verder kan van transgene muizen worden gebruikt om factoren te identificeren die nodig is voor cellen te mobiliseren om de DLN. Met behulp van deze test, hebben de auteurs van dit rapport eerder geconstateerd dat EpCAM laag CD11b hoge trekkende huid DCs vervoer BCG aan de DLN in een proces geregeld door interleukine-1 receptor en de intracellulaire adapter molecule MyD88 3. Het protocol voor deze CFSE-gebaseerde migratieanalyse dat afkomstig is van het bovengenoemde verslag door Bollampalli et al. 3 waarin flowcytometrie werd gebruikt voor het detecteren en analyseren trekkende huid DCs, wordt hierin beschreven. De voor- en nadelen van deze test worden besproken.
noDCs zijn gespecialiseerde antigen presenterende cellen die kunnen reageren op microbiële op lichaamsoppervlakken door het verwerven microbiële antigenen en migreren naar DLN via lymfevaten. Er DCs presenteren dit antigeen aan T-cellen op een wijze die primaire T-celreacties drijft. De DC migratie van weefsel DLN is derhalve zeer belangrijk om te begrijpen hoe een productieve T-celrespons geïnitieerd. Methoden om DC migratie meten dus zeer nuttig in ontvouwen bovenstaande.
Een muis model werd gebruikt om de huid DC migratie naar DLN na infectie met BCG, een levend vaccin dat klinisch wordt geïnjecteerd in de huid te bestuderen. In lijn, is BCG geïnjecteerd in de achterste voetzool om dit cutane route van vaccinatie na te bootsen. Een eenvoudige test ontwikkeld en derhalve verwerkt dit model om de migratie van de huid DC subpopulaties van BCG inoculatie bij voetzool huid wegvloeien pLN onderzoeken. Dit protocol relies injecteren op het fluorochroom CFSE in dezelfde voetzool die eerder BCG ontvangen en vervolgens het isoleren van het aftappen pLN 24 uur later op de aanwezigheid van CFSE-gelabelde cellen cytometrie geanalyseerd door flow. Hoewel niet in het protocol beschreven, kan LNS van deze opstelling ook worden bereid voor analyse door confocale microscopie, migratie processen te bestuderen zoals de ligging van migrerende cellen in de LN 3. Bovendien zijn vergelijkbare resultaten op BCG-getriggerd huid DC migratie is verkregen met behulp van zowel BCG Pasteur 1173P2 3 en BCG SSI 1331 14.
CFSE wordt vaak gebruikt om cellen in vitro labelen en dergelijke gelabelde cellen in vivo te volgen nadat cellen 15 transfers. In het huidige protocol echter, werd het gebruikt om huidcellen direct te labelen in situ. De moleculaire basis van CFSE labeling is vergelijkbaar met FITC, die eveneens een amine-reactieve fluorescerende kleurstof. CFSE heeft echter de voorkeur boven FITC om de vervoeging als het creates zeer stabiele bindingen carboxamide 16. Bovendien CFSE zeer permeabel membraan en passief diffundeert in cellen. Eenmaal binnen vormt intracellulaire amine (TL) conjugaten die worden vastgehouden in de gelabelde cel 15.
De CFSE-gebaseerde migratieanalyse ontwikkeld door de auteurs maakt de identificatie van cellen verhuizen van huid DLN binnen een 24-uurs periode in reactie op BCG. Het meet dus acute migratie gedurende een bepaalde periode en maakt het mogelijk om het vermogen van verschillende onderzoeken, geïnjecteerd stimuli migratie veroorzaken. Deze test verschilt van de klassieke techniek van FITC huidstudies, die een cumulatieve migratie gebeurtenis veroorzaakt door cutane, topicale contact sensibiliserend middel meet. Aldus kan de CFSE-gebaseerde assay migratie worden gebruikt om trekkende huid DCs of andere cellen die de thuisbasis van de pLN na de injectie van microben, microbiële of andere inflammatoire stimuli in de F identificerenootpad. Inderdaad, zowel neutrofielen en γ: δ T-cellen hebben aangetoond dat het verplaatsen van huid DLN als reactie op BCG 17,18. In feite werd de bepaling recent gebruikte in een co-infectie instelling om aan te tonen dat een darm gelokaliseerde nematodeninfectie BCG-getriggerd huid DC migratie kan dempen tot DLN 14.
DC migratie wordt vaak bepaald tussen 24 tot 72 uur bij FITC huidstudies aangezien FITC-gelabelde DCs moeilijk is om 4 tot 5 dagen na het schilderen 19. Verlies van de CFSE signaal op het label DC is niet een probleem in de test hier gepresenteerde sinds analyse van de migratie werd beperkt tot 24 uur; De reden hierachter is dat de auteurs wilden specifiek studeren "overnight" migratie evenementen. Anderen die geïnteresseerd zijn in deze test worden echter aangemoedigd om eerder of zelfs latere tijdstippen voor CFSE-based tracking onderzoeken. Aangezien CFSE geïntroduceerd door injectie kan worden toegediend op elk bepaalde tijd. Deze flexibiliteit mag het eenuthors naar DC migratie tussen dag 5 en 6 na BCG infectie (figuur 2C) 3 te beoordelen. Injecteren CFSE zou kunnen beperken de celtypen toegankelijk in situ de labelingsreactie. Bijvoorbeeld Langerhans cellen (LC), die DCs die op de bovenste laag van de huid bevinden zijn, de epidermis, migreren slecht in reactie op BCG in de CFSE-gebaseerde assay migratie (figuur 3) 3. Tijdens FITC huidstudies, DCs gelegen in de dermis, de laag onder de epidermis, kunnen gemakkelijk gelabeld en migreren naar de DLN sneller dan LCs 20,21. Dit suggereert dat cellen fluorochroom-gemerkt kan worden zonder het noodzakelijkerwijs te lokaliseren om de laag van de huid waar de labelingoplossing wordt toegepast.
Als model voor BCG-infectie, de muis oor biedt een bona fide intradermale route van inoculatie die meer in lijn met de klinische toediening van BCG als een tuberculose-vaccin. footpad injectie anderzijds, is waarschijnlijk een combinatie van de intradermale en subcutane routes. Dat gezegd hebbende, vereist vaardigheid en training correct en reproduceerbaar leveren BCG de dermis 22, dus in de klinische praktijk niet altijd worden gespeeld intradermale gegeven maar subcutaan of een combinatie van beide. Als een inenting site van de voetzool heeft wel twee zeer duidelijke voordelen ten opzichte van het oor die verdienste vermelden. Eerst wordt de immuunrespons geconcentreerd wegvloeien pLN na een voetzool injectie en dit vergemakkelijkt het onderzoek van de reacties. De auteurs van dit rapport vond de pLN de eerste en belangrijkste LN aftappen van de voetzool 3 zijn. Anderen hebben split drainage tussen de knieholte en subiliac LNS stelde na injectie van Evan's blue 23. Niettemin met betrekking tot het oor, is er meer dan één oor DLN bij muizen en deze kunnen niet regelmatig aanwezig of 24 gemakkelijk te vinden zijn. Laatstgenoemde introduceert duidelijk een liabiliteit in studies op zoek naar antwoorden in DLN onderzoeken. Ten tweede, kunnen grotere volumes worden geïnoculeerd in de voetzool (10-50 pl) vergeleken met het oor. Dit op zijn beurt zowel minimaliseert de aansprakelijkheid van de invoering van de belangrijkste veranderingen in lymfatische flow en van het hebben om te werken met zeer kleine injectie volumes, dat is op zich al een probleem als het gaat om het enten van grote hoeveelheden mycobacteriën. In het oor bij injectievolume kleine (1-10 pi) worden, zelfs 5 pl lymfestroom veranderen en mogelijk een grotere hoeveelheid van het geïnjecteerde materiaal dwingen rechtstreeks in de DLN op een ongecontroleerde wijze. Daarom is het belangrijk om rekening te houden injectievolume. Dit is vooral belangrijk in proeven omtrent de bijdrage van cellen in ferrying bacteriën aan de LN. In de BCG voetzool model, kunnen sommige BCG de DLN in afwezigheid van cellulaire transport bereikt. Dit is gebaseerd op de waarneming dat men nog BCG kan detecteren in de DLN muizen waarin celmigratie van de voetpad werd volledig teniet gedaan door de lokale injectie van pertussis toxine 3. Of dit een indicatie dat BCG direct lymfevaten toegang en bereiken de DLN in een echt celvrije wijze te bepalen aangezien niet kan worden uitgesloten dat mycobacteriën blijft in dit geval toegang krijgen tot lymfevaten met geweld van het geïnjecteerde volume.
Een praktische overweging voor inentingen in het oor of voetzool is dat dieren dienen adequaat te worden geïmmobiliseerd voor injecties correct en op een reproduceerbare wijze worden uitgevoerd. Isofluraan gas wordt in de huidige protocol als methode om dieren te beperken ter voorbereiding voetkusseninjecties. De relatief snelle inductie en herstel tijden voor isofluraan gemedieerde anesthesie maken het een populaire methode, maar vergelijkbaar met andere anesthetica, het beïnvloedt de fysiologie, die kunnen interfereren met experimentele resultaten 25. Sterker nog, zowel vluchtige en injecteerbare anesthetica verminderen lymfestroom door het afschaffenvrijwillige spierbewegingen, het verminderen van spierspanning, en het verminderen van lymfangion contractie 26. Bovendien is een 5-voudige verlaging van migratie naar DLN van DCs adoptief overgedragen in de voetzool gerapporteerd bij geanesthetiseerde dieren 27. Gezien het bovenstaande en aangezien de afhandelingsprocedures voor de anesthesie waarschijnlijk meer stress bij de dieren dan de injectie zelf, die zowel snel te beheren en geen recuperatiestap vereisen, de mogelijkheid om adequaat beperken de dieren zonder verdoving moet beschouwd. Een muis weerhouder aangepast voor voetkusseninjecties, waar het dier kan snel een geïmmobiliseerd positie in de voetzool binnen 30 tot 40 seconden gebracht en geënt zou ideaal zijn om de muis in de voetzool injecteren zonder dat andere aspecten van de fysiologie in de werkwijze en zou zeer nuttig zijn in onderzoeken naar cel migratie door lymphatics zijn.
Kortom, dit verslagwijst op een nieuw protocol voor het bijhouden van de huid DCs tijdens hun mobilisatie aan de DLN gebruik van een test dat migratie controleert gedurende een bepaalde 24-uur-venster. Deze CFSE assay gebaseerd migratie maakt detectie en analyse van migrerende cellen door flowcytometrie, zoals hier beschreven, en door confocale microscopie 3. Het biedt een flexibel platform voor het bestuderen van diverse stimuli geïnjecteerd en hun vermogen om DC migratie veroorzaken, en belangrijker, kan worden gebruikt om niet alleen DCs ook andere populaties verplaatsen van huid DLN in verschillende experimentele instellingen volgen.
The authors have nothing to disclose.
This work was supported by Karolinska Institutet, a project grant from the Swedish Research Council VR (Dnr 2014-2794) and a KID Doctoral Grant from Karolinska Institutet (All to A.G.R). The funders had no role in study design, data collection and analysis, decision to publish, or preparation of the manuscript.
Isoflurane | Baxter | 1001936060 | |
5- and 6-carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester (CFSE) |
Invitrogen | C1157 | |
Dimethyl sulphoxide (DMSO) | Sigma | D2650 | |
Fetal bovine serum (FBS) | Sigma | F7524 | |
Bacille Calmette-Guérin (BCG) | strain Pasteur, in house | ||
Trypan blue solution | Sigma | T8154 | |
EDTA | In house | ||
Sodium azide | Sigma | S2002 | |
PBS | In house | ||
Filtered water | In house | ||
BD Plastipak 3 ml syringe | BD Medical Surgical Systems | 309658 | alternative: 5 ml syringe |
6 well plates | TPP | 92006 | |
15 ml centrifuge tubes | TPP | 91015 | Polypropylene |
5 ml round bottom tubes | BD Falcon | 3272948 | Polystyrene |
Univentor 400 anaesthesia unit | Univentor | 8323001 | |
Monojet 3/10ml syringe | Medicarrier | 8881511144 | 29 G x 1/2 in. |
Sterile filter unit | TPP | 99500 | PES membrane |
EPPI-Pistill homogenizer | Schuett biotech | 3.200 512 | Polypropylene |
Allegra X-30R centrifuge | Beckman Coulter | B01145 | |
Bürker counting chamber | VWR | 631-0920 | |
0.5 ml screw cap microtube | Sarstedt | 72.730 | Polypropylene |
1.5 ml Eppendorf microcentrifuge tube | VWR | 700-5239 | Polypropylene |
70 micron cell strainers | VWR | 734-0003 | |
BD LSR-II flow cytometer, operated with FACSDiva software | BD Biosciences | Discontinued. Other Flow cytometers available, minimum detection of 6 fluorochromes needed | |
FlowJo cell analysis software | Tree Star | ||
Antibody | Clone | Company | |
Antibodies | |||
MHC-II I-A/I-E | M5/114.15.2 | BD Biosciences | |
CD11b | M1/70 | BD Biosciences | |
CD11c | HL3 | BD Biosciences | |
CD16/CD32 (Fc-block) | 2.4G2 | BD Biosciences | |
CD326/EpCAM | G8.8 | Biolegend | |
CD103 | 2E7 | Biolegend | |
CD80 | 16-10A1 | Biolegend | |
CD86 | GL-1 | Biolegend |