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.
Le cellule dendritiche (DC) sono importanti per l'avvio risposte immunitarie, in parte attraverso la loro capacità di acquisire e l'antigene navetta per il linfonodo drenante (DLN). La mobilitazione delle DC al DLN è complesso e deve ancora essere completamente chiarito durante l'infezione. Qui descritto è l'uso di un innovativo, semplice test che si basa sulla fluorocromo 5 e 6 carboxyfluorescein diacetato succinimidyl ester (CFSE) per monitorare la migrazione delle cellule dendritiche durante l'infezione da Mycobacterium bovis zampa Bacille Calmette-Guérin (BCG) in C57BL / 6 topi. Questo test consente la caratterizzazione di pelle DC sub-popolazioni che trasferiscono attivamente il drenaggio, LN poplitea in risposta al BCG. Questo protocollo ha origine da un modello in cui BCG DC pelle migratori sono stati identificati mediante citometria a flusso. Il saggio è amabile per lo studio e l'identificazione di DC o di altre cellule che ospita la LN popliteo dopo l'inoculazione di microbi, i loro metaboliti o altri infiammatoriastimoli nella zampa, e di conseguenza per studiare i fattori che regolano la migrazione di queste cellule.
DC localizzati nelle superfici Body Sense microbi o dei loro prodotti, e così facendo mobilitare tramite vasi linfatici alla LN drenaggio (DLN) 1,2. Questo trasferimento è necessario per il trasporto di antigene microbica al DLN e la conseguente innesco delle risposte immunitarie al microbo invasore. Infatti, il blocco o il fallimento di DC di migrare dal tessuto infetto al DLN disattiva la risposta delle cellule T 3-5. Di conseguenza, saggi progettati per monitorare la migrazione a livello di singola cellula sono utili per aiutare attribuire la funzione migratoria ad un dato sottoinsieme DC.
C'è una grande quantità di dati sulla mobilizzazione delle cellule dendritiche pelle al DLN. La seconda rappresenta il gran parte delle conoscenze sulla migrazione DC infiammate o infette siti 2. Ciò non è sorprendente poiché la pelle ospita una grande popolazione di DC ed è una superficie altamente accessibile per sperimentazione nel topo di laboratorio. Diverse tecniche sono state così sviluppato per valutarela migrazione delle cellule dendritiche murini dalla pelle al DLN 2. FITC pittura pelle è di gran lunga l'approccio più comunemente usato. In questo test il fluorocromo fluoresceina-5-isotiocianato (FITC) viene preparato in una miscela di acetone e irritante contatto. Questo cocktail è applicato alla pelle depilata o rasata e l'accumulo di cellule FITC marcate è a sua volta analizzato nel DLN. La migrazione può anche essere studiata iniettando la pelle con nano o microparticelle fluorocromo-tag, che permette il monitoraggio dei fagociti che hanno interiorizzato le particelle fluorescenti nella pelle. I vasi linfatici possono anche essere cannulate per estrarre direttamente DC migrazione da linfa. Questo è però tecnicamente impegnativo, soprattutto nei topi. Il numero di cellule dendritiche ottenute per successiva analisi è anche un fattore limitante.
Nonostante molti studi precedenti sulle migrazioni DC pelle, rimane una scarsità di informazioni per quanto riguarda la pelle DC mobilitazione per DLN seguente Vaccinazione con bacillo di Calmette-Guérin (BCG), il live, ceppo attenuato di Mycobacterium bovis utilizzato per la vaccinazione contro M. la tubercolosi. BCG viene inoculato nella pelle, causando un'infezione limitata che innesca una T helper di tipo 1-cell risposta. Entrambe le sottopopolazioni DC che mobilitano al DLN dalla pelle BCG-infettati e dei fattori che regolano la loro migrazione durante questo processo non sono pienamente compresi. Alla luce di quanto sopra, un metodo semplice ma novella stato sviluppato dove il fluorocromo 5 e 6 carboxyfluorescein estere diacetato succinimidyl (CFSE) viene iniettato in situ per monitorare la migrazione delle DC nel DLN 3. Topi C57BL / 6 vengono iniettate nella zampa posteriore con un inoculo di BCG e il giorno prima del sacrificio, gli animali vengono iniettati nella stessa zampa con un'alta concentrazione di CFSE. Ventiquattro ore più tardi gli animali vengono sacrificati e il drenaggio popliteo LN (PLN) rimossi e preparati per citometria a flusso. Questo test consente l'IDEntification di cellule che migrano overnight dalla pelle zampa al DLN (Figura 1).
Inoltre, i topi del gene-mirati possono essere utilizzati per aiutare a identificare i fattori necessari per le cellule di mobilitarsi per la DLN. Usando questo test, di questo rapporto gli autori hanno scoperto che in precedenza EpCAM basso CD11b alta migratoria trasporto DC pelle BCG alla DLN in un processo regolato da recettore dell'interleuchina-1 e l'adattatore intracellulare molecola MyD88 3. Il protocollo per questo saggio la migrazione CFSE-based che ha origine dalla relazione di cui sopra da Bollampalli et al. 3 dove citometria di flusso è stato utilizzato per rilevare e analizzare DC pelle migratori, viene qui descritto. I vantaggi e svantaggi di questo test sono discussi.
noDCs sono cellule specializzate che presentano l'antigene in grado di rispondere alla sfida microbica alle superfici del corpo con l'acquisizione di antigene microbica e la migrazione a DLN via linfatica. Ci, DC presentano questo antigene alle cellule T in modo che guida le risposte T-cellulari primarie. Il processo di migrazione DC da tessuto a DLN è quindi estremamente importante per comprendere come si avvia una risposta T-cellulare produttivo. Metodi per misurare la migrazione DC sono quindi molto utili nel dispiegamento sopra.
Un modello di topo è stato impiegato per studiare pelle migrazione CC per DLN dopo infezione con BCG, un vaccino vivo che viene iniettato clinicamente nella pelle. In linea, BCG viene iniettato nella zampa posteriore di imitare questo percorso cutanea della vaccinazione. Un semplice test è stato sviluppato e quindi incorporato in questo modello per studiare la migrazione di pelle DC sottopopolazioni dal sito di inoculazione BCG nella pelle zampa al pln drenaggio. Questo protocollo relies sulla iniettare il fluorocromo CFSE nella stessa zampa che precedentemente ricevuto BCG e quindi isolare il drenaggio PLN 24 ore dopo per analizzare la presenza di cellule CFSE etichettati mediante citometria di flusso. Anche se non è descritto nel protocollo, LNs da questa configurazione possono anche essere preparati per l'analisi al microscopio confocale, per studiare i processi di migrazione, come il posizionamento delle cellule migratorie nel LN 3. Inoltre, i risultati simili in materia di migrazione DC pelle BCG-triggered sono stati ottenuti utilizzando sia BCG Pasteur 1173P2 3 e BCG SSI 1331 14.
CFSE è comunemente usato per etichettare le cellule in vitro e per tenere traccia di tali cellule marcate in vivo dopo i trasferimenti di cella 15. Nel protocollo attuale, però, è stato utilizzato per etichettare direttamente le cellule della pelle in situ. La base molecolare di etichettatura CFSE è simile a FITC, che è anche un colorante fluorescente ammina reattiva. CFSE è comunque preferibile rispetto FITC per coniugazione come creAtes obbligazioni carbossamide molto stabili 16. Inoltre, CFSE è altamente membrana permeabile e diffonde passivamente nelle cellule. Una volta dentro, si forma ammina intracellulare (fluorescente) coniugati che vengono conservati nella cella con l'etichetta 15.
Il test di migrazione CFSE-based sviluppato dagli autori consente l'identificazione delle cellule trasferirsi dalla pelle a DLN entro un periodo di 24 ore in risposta alla BCG. Misura quindi la migrazione acuta nel corso di un periodo di tempo definito e permette di indagare la capacità di diverso, iniettato stimoli per innescare la migrazione. Questo test è diverso dalla tecnica classica di FITC pittura pelle, che misura un evento di migrazione cumulativa innescato da cutanea, applicazione topica di un agente contatto sensibilizzante. Così, il saggio di migrazione CFSE-based può essere impiegato per identificare DC pelle migratori o altre cellule che ospita il pln dopo l'iniezione di microbi, prodotti microbici o altri stimoli infiammatori nel footpad. Infatti, entrambi i neutrofili e γ: δ cellule T hanno dimostrato di trasferirsi dalla pelle al DLN in risposta al BCG 17,18. In realtà, il test è stato recentemente utilizzato in un ambiente co-infezione per dimostrare che una infezione nematode gut-localizzato potrebbe disattivare migrazione DC pelle BCG-triggered per DLN 14.
Migrazione DC è spesso valutato tra i 24 a 72 ore a FITC pittura pelle in quanto coniugati con fluoresceina DC sono difficili da individuare 4 o 5 giorni dopo la verniciatura 19. Perdita del segnale CFSE su etichetta DC non è un problema nel test qui presentata poiché l'analisi della migrazione è stato limitato a 24 ore; La ragione di questo è che gli autori hanno voluto studiare specificamente "di notte" eventi di migrazione. Altri interessati a questo test sono comunque invitati a verificare precedenti o anche più tardi punti di tempo per il monitoraggio CFSE-based. Inoltre, poiché CFSE è introdotto per iniezione può essere somministrato in qualsiasi tempo definito. Questa flessibilità ha permesso l'unauthors per valutare la migrazione continua tra il giorno 5 e 6 dopo l'infezione BCG (Figura 2C) 3. Iniettare CFSE potrebbe potenzialmente limitare i tipi di cellule accessibili in situ per la reazione di marcatura. Ad esempio cellule di Langerhans (LCS), che sono cellule dendritiche che risiedono nello strato superiore della pelle, l'epidermide, migrano male in risposta al BCG nel test di migrazione CFSE-based (Figura 3) 3. Tuttavia, durante FITC pittura pelle, DC posizionati nel derma, lo strato sotto l'epidermide, sono facilmente etichettati e migrare verso il DLN più veloce di LC 20,21. Questo suggerisce che le cellule possono diventare fluorocromo marcato senza necessariamente dover localizzare allo strato di pelle in cui viene applicata la soluzione di etichettatura.
Come modello per l'infezione BCG, l'orecchio del mouse fornisce una via intradermica in buona fede di inoculazione che è più in linea con l'amministrazione clinica di BCG come vaccino tubercolosi. foiniezione otpad invece, è probabile che una combinazione di intradermica e via sottocutanea. Detto questo, richiede abilità e formazione correttamente e riproducibile fornire BCG al derma 22, quindi in pratica clinica non sempre può essere dato veramente intradermica bensì sottocutanea o una combinazione di entrambi. Come un sito di inoculazione della zampa ha due vantaggi molto chiari sopra l'orecchio che il merito di nota. Innanzitutto, la risposta immunitaria viene concentrato a PLN scarico dopo un'iniezione zampa e questo facilita l'esame delle risposte. Gli autori di questo rapporto ha trovato il pln di essere il primo e principale LN scaricare la zampa 3. Altri hanno suggerito di drenaggio spaccatura tra i poplitea e subiliac LNs dopo l'iniezione di Evan di blu 23. Tuttavia, per quanto riguarda l'orecchio, vi è più di un orecchio DLN nei topi e questi possono non essere presenti regolarmente o facile da individuare 24. Quest'ultimo presenta chiaramente un liability in studi che cercano di indagare le risposte a DLN. In secondo luogo, i volumi più grandi possono essere inoculati nella zampa (10 – 50 ml), rispetto per l'orecchio. Questo a sua volta riduce al minimo sia la responsabilità di introdurre importanti modifiche nel flusso linfatico e di dover lavorare con molto piccoli volumi di iniezione, che è di per sé un problema quando si tratta di inoculando grandi quantità di micobatteri. In dell'orecchio dove volumi di iniezione devono essere piccoli (1-10 ml), anche 5 microlitri possono alterare il flusso linfatico e potenzialmente forzare una maggiore quantità di materiale iniettato direttamente nel DLN in modo incontrollato. È quindi importante tenere conto di volumi di iniezione. Ciò è particolarmente importante in esperimenti affrontano il contributo delle cellule in traghettare batteri alla LN. Nel modello zampa BCG, alcuni BCG può aver raggiunto il DLN in assenza di trasporto cellulare. Questo si basa sull'osservazione che si può ancora rilevare BCG nel DLN di topi in cui migrazione delle cellule dal piedepad è stato interamente ablated da iniezione locale di tossina della pertosse 3. Se questa è un'indicazione che BCG può accedere direttamente linfatici e raggiungere il DLN in maniera veramente acellulare resta da determinare poiché non si può escludere che i micobatteri in questo caso dato accesso linfatici forza del volume iniettato.
Una considerazione pratica per vaccinazioni nell'orecchio o zampa è che gli animali devono essere adeguatamente immobilizzato per iniezioni da effettuare correttamente e in modo riproducibile. gas isoflurano è descritto nel protocollo corrente come metodo per trattenere gli animali in preparazione per iniezioni zampa. I tempi di induzione e di recupero relativamente rapido per l'anestesia isoflurano mediata rendono un metodo popolare, ma simile ad altri agenti anestetici, colpisce la fisiologia, che può interferire con i risultati sperimentali 25. Infatti, anestetici sia volatili e iniettabili diminuiscono il flusso linfatico attraverso l'abolizionemovimenti muscolari volontari, riducendo il tono muscolare, e la diminuzione linfangione contrazione 26. Inoltre, una riduzione di 5 volte nella migrazione a DLN delle DC adoptively trasferito nella zampa è stato riportato in animali anestetizzati 27. Ciò premesso, e poiché le procedure di manipolazione prima dell'anestesia sono suscettibili di causare più stress per gli animali che l'iniezione stessa, che è rapida da gestire e non richiede una fase di recupero, la possibilità di trattenere adeguatamente l'animale senza anestesia dovrebbe essere considerato. Un dispositivo di immobilizzazione del mouse personalizzato per iniezioni zampa, dove l'animale può essere rapidamente portato ad una posizione immobilizzato e inoculata nella zampa in 30 a 40 sec sarebbe ideale per iniettare il mouse nella zampa posteriore senza alterare altri aspetti della sua fisiologia nel processo e sarebbe estremamente utile in studi che riguardano la migrazione delle cellule attraverso i vasi linfatici.
In conclusione, questo rapportomette in evidenza un nuovo protocollo per il monitoraggio DC pelle durante la loro mobilitazione per il DLN utilizzando un test che controlla migrazione durante una finestra di 24 ore definito. Questo test migrazione CFSE-based permette la rilevazione e l'analisi di cellule migranti mediante citometria di flusso, come descritto qui, nonché mediante microscopia confocale 3. Esso fornisce una piattaforma flessibile per studiare una varietà di stimoli iniettati e la loro capacità di attivare la migrazione DC, e soprattutto, può essere impiegato per monitorare non solo controller, ma anche altre popolazioni spostano dalla pelle al DLN durante diverse impostazioni sperimentali.
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 |