Summary

Isolamento e differenziazione di Th17 Naïve linfociti T CD4

Published: September 26, 2013
doi:

Summary

Con le funzioni effettrici distinto da altri sottoinsiemi di cellule T, le cellule Th17 sono stati implicati nel centro di autoimmunità infiammatoria. Questo protocollo vitro la differenziazione di Th17 fornisce un mezzo per determinare se naïve linfociti T CD4 + in grado di differenziarsi in cellule Th17, e di esaminare ulteriormente il loro ruolo nella autoimmunità e risposta dell'ospite.

Abstract

Cellule Th17 sono un sottoinsieme distinto di cellule T che sono stati trovati per produrre interleuchina 17 (IL-17), e si differenziano in funzione degli altri sottogruppi di cellule T compreso Th1, Th2, e linfociti T regolatori. Cellule Th17 sono emersi come un colpevole centrale nelle risposte immunitarie infiammatorie troppo zelanti associati a molte malattie autoimmuni. In questo metodo purifichiamo linfociti T dalla milza e nei linfonodi di topi C57BL / 6, e stimolare le cellule T CD4 + purificati sotto controllo e ambienti Th17 inducono. L'ambiente-Th17 indurre comprende stimolazione in presenza di anti-CD3 e anti-CD28 anticorpi, IL-6 e TGF-β. Dopo incubazione per almeno 72 ore e fino a cinque giorni a 37 ° C, le cellule vengono successivamente analizzati per la capacità di produrre IL-17 mediante citometria a flusso, qPCR, ed ELISA. Th17 differenziate cellule CD4 + CD25-T possono essere utilizzati per chiarire ulteriormente il ruolo che le cellule Th17 giocano nella insorgenza e la progressione di autoimmunità e ospite defense. Inoltre, Th17 differenziazione dei CD4 + CD25-linfociti da diversi modelli knockout / malattia murini può contribuire alla nostra comprensione del destino delle cellule plasticità.

Introduction

Linfociti T CD4 + (cellule T) giocano un ruolo fondamentale nella difesa del sistema immunitario mediata contro i microrganismi infettivi. Viceversa, le cellule T sono intimamente associati con l'insorgenza e la progressione di malattie autoimmuni come il diabete di tipo 1, il lupus eritematoso sistemico e artrite reumatoide. CD4 + linfociti T si attivano attraverso una combinazione di recettore delle cellule T (TCR) interazioni con antigene cognate / complesso maggiore di istocompatibilità II (MHCII) molecole e le interazioni recettore CD28 con B7.1/B7.2 ligandi 15. In aggiunta alla disposizione di stimolazione TCR e CD28 co-stimolazione, le cellule presentanti l'antigene forniscono inoltre un ambiente di citochine, che determina lo stato di differenziazione del linfocita T, indirizzando così la risposta del linfocita T all'antigene dato. Interazioni patogeno Distinto cellulari / presentanti l'antigene creare ambienti di citochine distinte, che Skew T linfociti giù distinti percorsi incentrati sulla eliminazione del patogeno avvio. Purtroppo, T percorsi linfociti effettori, originariamente progettato per sradicare invasori patogeni, possono essere erroneamente diretti contro auto-tessuti 15. Pertanto, una migliore comprensione dello stato di differenziazione ciascun distinto di subset di cellule CD4 + T è fondamentale per la nostra comprensione di come modulare l'equilibrio tra eliminazione degli agenti patogeni e la tolleranza di sé.

Oltre al Th1, Th2, e inducibili T regolatori percorsi di differenziazione cellulare, naive linfociti T possono essere causati anche dalle citochine lungo la via Th17. Mentre le cellule Th1 combattimento patogeni intracellulari, cellule Th2 eliminano i patogeni extracellulari, e le cellule T regolatorie (Tregs) minimizzano risposte infiammatorie 1, 16; cellule Th17 svolgono un ruolo importante nella eliminazione dei batteri extracellulari e funghi. Cellule Th17 sono generalmente indicati con l'espressione del fattore di trascrizione specifico lineage RORγT e la produzione di IL-17A, che promuove l'attivazione di macrofagi e neutrofili 1, 7.

Cellule Th17 sono stati implicati in diverse malattie autoimmuni, e loro modelli di roditori associati. Ad esempio, è stato dimostrato che l'IL-23 (che è necessario per sostenere il fenotipo Th17), ma non IL-12, sia il principale responsabile in encefalite autoimmune sperimentale (EAE), il modello di malattia roditore per MS. In seguito è stato dimostrato che la riduzione della produzione di IL-17 sono correlati alla prevenzione EAE 2, 6, 17. Inoltre, le cellule Th17 sono stati associati con altre malattie autoimmuni tra cui l'artrite e lupus eritematoso sistemico (SLE) 10, 16. IL-23 p19 deficienti – / – topi hanno mostrato di avere numeri molto bassi di cellule Th17, e sono resistenti allo sviluppo non solo EAE, ma anche artrite indotta da collagene, un modello per l'artrite reumatoide 10, 18. Inoltre, i topi trattati con anticorpi neutralizzanti IL-17A poppaer l'insorgenza di artrite collagene-indotta sono stati anche trovati ad avere la risoluzione del danno articolare 18. Va notato che il ruolo delle cellule Th17 nella progressione della malattia autoimmune rimane ad essere caratterizzato come recenti ricerche hanno anche dimostrato un ruolo protettivo delle cellule Th17 nel diabete di tipo 1 9, 11 e infiammazione intestinale 14. Questi studi confermano l'importanza di Th17 differenziazione in autoimmunità.

In vitro la differenziazione Th17 è un metodo necessario nella ricerca sulle cellule T, perché ci sono almeno due domande imbarazzanti che richiedono ulteriori indagini: 1) Come funziona esattamente IL-6 regolano l'equilibrio tra Treg e Th17 differenziazione, e 2) quali sono i meccanismi esatti dietro IL-17 indotta da malattie infiammatorie? Il nostro metodo impiega cellule CD4 + CD25-T dalle milze e linfonodi del topo C57BL / 6. È importante notare che, sebbene sia possibile indurre differenziazione Th17 utilizzando un impurola popolazione, l'acquisizione di almeno un puro CD4 + 80% popolazione di cellule CD25-T nega qualsiasi preoccupazione di contaminazione e garantisce risultati più efficaci differenziazione Th17. Al fine di conseguire un'adeguata differenziazione Th17, cellule CD4 + CD25-T vengono incubati in presenza di anti-CD3 e anti-CD28, che forniscono segnali di attivazione, 1 e 2, rispettivamente, e IL-6 e TGF-β. Sebbene sia stato riportato che IL-23 da sola può essere usato per raggiungere la differenziazione Th17, successivamente è stato dimostrato che l'IL-23 è necessario per la stabilità della popolazione di cellule Th17, ma IL-6 e TGF-β sono essenziali per Th17 differenziazione 3, 18, ​​19. Studi murini hanno dimostrato che il recettore di IL-23 è espresso sulle cellule T CD4 + solo dopo che sono state stimolate con IL-6 e TGF-β 13, 18. Inoltre, le cellule Th17 svilupperanno correttamente in presenza di anticorpi IL-23-bloccante finché IL-6 e TGF-β sono presenti 18, 19. Come tale, questa differenziazione Th17 protocollo provIDES le condizioni appropriate per indurre successo Th17 differenziazione. Sviluppo di una migliore comprensione dei meccanismi alla base Th17 differenziazione e IL-17 presenta l'opportunità per lo sviluppo di migliori terapie volte a disturbi autoimmuni 13.

Protocol

Tutte uso animale è stato condotto in conformità con i protocolli approvati dal Comitato Istituzionale cura degli animali ed uso. 1. Preparazione di miscele e media Sterile PBS pH: 7,3 (1 L) 0.23 g NaH 2 PO 4 1.15 g Na 2 HPO 4 9.0 g NaCl Raccogliere volume con acqua deionizzata. Sterilizzare con autoclave. Cellulari Media Cultura (100 ml) 89…

Representative Results

Questo protocollo differenziazione Th17 inizia con la rimozione della milza e ascellare, brachiale, mesenterica, cervicale, e linfonodi inguinali. Una rappresentazione delle posizioni di ciascun possono essere trovate nelle figure 2 e 3. Figure 1 e 5 entrambi forniscono una rappresentazione visiva dei metodi descritti in questo protocollo. Questo protocollo Th17 concentra sulla differenziazione dalla popolazione linfocitaria CD4 + CD25-T. È…

Discussion

Qui abbiamo descritto il protocollo per raggiungere la differenziazione Th17 in vitro. Lo studio di Th17 differenziazione è importante, la differenziazione dei linfociti T nel sottoinsieme Th17 è fondamentale per l'efficace eliminazione di agenti patogeni umani 13. Al contrario, la produzione di IL17 è stato associato a progressione della malattia autoimmune 13. Il metodo di Th17 differenziazione è applicabile a molti ambiti di ricerca in quanto può essere applicata a numerosi mod…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Questo lavoro è supportato in parte dal NIH / NCATS Science Awards clinica e traslazionale alla University of Florida TL1 TR000066 e UL1 TR000064, un supplemento diversità dal padre di Grant R01AI056152 dal National Institute of Health, una borsa di reagente BD Biosciences, e l'Università della Florida.

Materials

Reagent/Material
Sterile Polyestrene Petri Dish Fisher Scientific 0875713A 60 mm x 15 mm
autoMACS Running Buffer Miltenyi Biotec 130-091-221
Premium Microscope Slides, Frosted Fisher Scientific 12-544-3 3″ x 1″1 mm
5 ml 21G1 Latex Free Syringe and Needle BD Biosciences 309632
Corning 15 ml Centrifuge Tubes Sigma-Aldrich CLS430791
Nylon 40 microns Miami Aquaculture Nylon 40/26
Microtest tissue culture plate 96 well U bottom BD Biosciences 35-3077
Corning Costar 24 well cell culture plates Sigma-Aldrich CL3524
Eppendorf Tubes 1.5 ml Fisher Scientific 05-408-129
Purified NA/LE Hamster Anti-Mouse CD3e BD Biosciences 553057
Purified NA/LE Hamster Anti-Mouse CD28 BD Biosciences 553294
Mouse IL-6 Recombinant Protein eBioscience 14-8061-62
TGFbeta R&D Systems 240-B-002
Trypan blue solution 0.4 % Sigma-Aldrich 66H2364
Pac Blue Rat Anti-Mouse CD4 BD Biosciences 558107
APC Rat Anti-Mouse CD8a BD Biosciences 553035
PE Conjugated Anti-mouse CD25 eBioscience E01155-516
Alexa Fluor 700 Rat Anti-mouse IL-17 BD Biosciences 560820
Intracellular Cytokine Staining Starter Kit-Mouse BD Biosciences 51-2041AK (559311)
MACS CD4+CD25+ regulatory T cell isolation kit, mouse Miltenyi Biotec 130-091-221
ABAM Cellgro 30-004-CI
RPMI Corning, Cellgro 10-040-CM
B 2-MercaptoEthanol MP Biomedical 194834 Hazardous
Phorbol 12-Myristate 13-Acetate (PMA)
Ionomycin Calcium Salt Sigma-Aldrich 13909-1ML Hazardous
Brefeldin A (BFA) MP Biomedicals 159027
ELISA IL-17A Capture mAb BD Biosciences 555068
ELISA IL-17A Detection mAb BD Biosciences 555067
ELISA IL-17A Standard eBioscience 14-8171-80
IL-2 ELISA Kit BD Biosciences 555148
TMB Substrate Reagent Set BD Biosciences 555214
Equipment
autoMACS Pro Cell Separator Miltenyi Biotec 130-092-545
Sorvall Legend RT+ Centrifuge ThermoScientific
Napco series 8000 WJ CO2 Incubator ThermoScientific
PTC-200 Peltier Thermal Cycler Biorad

Riferimenti

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Citazione di questo articolo
Bedoya, S. K., Wilson, T. D., Collins, E. L., Lau, K., Larkin III, J. Isolation and Th17 Differentiation of Naïve CD4 T Lymphocytes. J. Vis. Exp. (79), e50765, doi:10.3791/50765 (2013).

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