Summary

Transplantation af Tail Hud til Study Allogen CD4 T-celle respons i mus

Published: July 25, 2014
doi:

Summary

Tail-skin transplantation is a powerful model for studying T cell-dependent rejection and tolerance induction during allogeneic immune responses in mice. The advantages of this protocol are minor invasive surgery, and ease of monitoring with no need to sacrifice the recipient mouse.

Abstract

The study of T cell responses and their consequences during allo-antigen recognition requires a model that enables one to distinguish between donor and host T cells, to easily monitor the graft, and to adapt the system in order to answer different immunological questions. Medawar and colleagues established allogeneic tail-skin transplantation in mice in 1955. Since then, the skin transplantation model has been continuously modified and adapted to answer specific questions. The use of tail-skin renders this model easy to score for graft rejection, requires neither extensive preparation nor deep anesthesia, is applicable to animals of all genetic background, discourages ischemic necrosis, and permits chemical and biological intervention.

In general, both CD4+ and CD8+ allogeneic T cells are responsible for the rejection of allografts since they recognize mismatched major histocompatibility antigens from different mouse strains. Several models have been described for activating allogeneic T cells in skin-transplanted mice. The identification of major histocompatibility complex (MHC) class I and II molecules in different mouse strains including C57BL/6 mice was an important step toward understanding and studying T cell-mediated alloresponses. In the tail-skin transplantation model described here, a three-point mutation (I-Abm12) in the antigen-presenting groove of the MHC-class II (I-Ab) molecule is sufficient to induce strong allogeneic CD4+ T cell activation in C57BL/6 mice. Skin grafts from I-Abm12 mice on C57BL/6 mice are rejected within 12-15 days, while syngeneic grafts are accepted for up to 100 days. The absence of T cells (CD3-/- and Rag2-/- mice) allows skin graft acceptance up to 100 days, which can be overcome by transferring 2 x 104 wild type or transgenic T cells. Adoptively transferred T cells proliferate and produce IFN-γ in I-Abm12-transplanted Rag2-/- mice.

Introduction

Transplantation af faste organer såsom hud, hjerte og nyrer er nu en standard procedure i medicinsk praksis på verdensplan 1. Succesfuld transplanterede organer kan afvises ved aktivering af modtagerens immunsystem, der anerkender de store histokompatibilitetsantigener af donoren. Derfor transplanterede patienter har brug for behandling med immunosuppressive lægemidler 2. Allogen hud-transplantation i mus blev etableret af Medawar og kolleger i 1955 og var nyttige til at identificere de målrettede molekyler senere beskrevet som hovedhistokompatibilitetskompleks (MHC) klasse I og II. Siden da har hudtransplantation model løbende blevet ændret og tilpasset til at studere den rolle, T-celle delmængder, og relevansen af kemiske og biologiske indgreb i at undertrykke afstødning 2-4. Hud fra øret og stammen er vanskeligere at forberede og er mere modtagelige for hypoxi og nekrose end hale-hud 5; imidlertidtransplantation procedure ligner. Desuden er let på grund af den karakteristiske hår tekstur af huden overvågning af hale-hudtransplantater.

Denne artikel giver en detaljeret procedure for MHC klasse II mismatch hale-hud transplantation, der giver mulighed for studiet af forskellige aspekter af CD4 + T-celle-medieret allotransplantatafvisning og tolerance i mus. Den naturlige trepunktsophæng mutation i MHC-klasse II-molekyle IA b (benævnt IA bm12) 6-9 er tilstrækkeligt til at inducere afstødning af hud-allotransplantater i C57BL / 6 mus 8. IA bm12 molekyle aktiverer CD4 +-T-celler med forskellige αβ-T-cellereceptoren (TCR) kæder fra C57BL / 6 mus, blandt hvilke blev identificeret Vα2Vβ8-TcR-specifikke T-celler for at generere en TcR-transgen mus 10. Adoptiv overførsel af Vα2Vβ8-TCR-specifikke T-celler er blevet brugt til at etablere en afvisning model i immunoinsufficiente C57BL / 6 Rag2 – / – mus transplanteret med IA bm12 hud.

Genetiske forskelle mellem donor og modtager påvirke udfaldet af transplantation accept og afvisning. Der findes forskellige typer af transplantationer: autotransplantater er transplantationer fra recipientindividets selv; syngrafts og allotransplantater er transplantationer fra genetisk identiske og genetisk uafhængige individer hhv. Accept af forskellige allogene organtransplantationer er blevet påvist ved kemiske og biologiske indgreb i patienter og musemodeller 11,3,4. I en grundlæggende fremgangsmåde, anti-CD3-antistof-behandlede C57BL / 6 mus viste forlænget overlevelse IA bm12 hale-hud (upublicerede data). Udtømning af CD4 + og CD8 + T-celler inden transplantation i recipientmus resulterede i accept af MHC klasse I-og II uoverensstemmende transplantater (Rev. i 12). Interessant afvisning af hudtransplantater afhænger af tilstedeværelsen af CD4 + </sup> T-celler (Rev. i 12). I denne model kan målrette specifikke interaktioner mellem forskellige immunceller ved at blokere samstimulerende molekyler med antistoffer eller undertrykkelse med regulatoriske T-celler inducere tolerance (upublicerede data). Faktisk blokerer både CD40 og CD28 førte til langsigtet hud allotransplantat tolerance 13,14.

Tail-hudtransplantation er let at udføre og let at kontrollere i forhold til transplantation af andre organer. Desuden er halen-hudtransplantater let at tilberede og er mindre modtagelige for iskæmi end andre hud væv. I modsætning til injicerede anæstetika, anvendelse af narkosegas (isofluoran) under transplantation forkorter både proceduren og modtageren restitutionstid. Curling af halen-hudtransplantation, hvilket kan føre til ufuldstændig sårheling og transplantatafstødning forhindres ved anvendelse af væv klæbemiddel. Desuden IA bm12 hale-hud transplantation model udelukkende aktiverer CD4 <sup> + T-celler i både immunkompetente og immunsvækkede mus (af den samme genetiske baggrund) at lette fortolkningen af resultaterne.

Denne protokol beskriver en pålidelig, reproducerbar og nemt overvåges musemodel, der giver mulighed for kemisk og biologisk indgriben. Modellen er beregnet til at undersøge afvisning og tolerance induktion af hale-hudtransplantater.

Protocol

I denne video publikation og protokol blev alle dyreforsøg gennemføres i overensstemmelse til dyret protokol godkendt af Cantonal Authority Basel-Stadt, Schweiz. Udfør alle procedurer i sterile forhold er muligt. 1.. Preparation of Surgery Autoklavér alle kirurgiske instrumenter og gaze før brug. Varm varm pad og organisere kirurgiske instrumenter på bordet (Table of Materialer / Metoder). Åbn finger striben bandager. Påfør vaseline p?…

Representative Results

I en første tilgang C57BL / 6 mus blev transplanteret med IA bm12 allotransplantater og IA b syngrafts. Efter bandage fjernelse grafts åbenbare tegn på sårheling uden lukning af kontakt zone i C57BL / 6 mus (figur 1a). Efter bandage fjernelse, CD4 + T-celle-medieret inflammation førte til fremkomsten af nekrotiske områder (røde pletter), og afvisning af IA bm12 allotransplantater i C57BL / 6 mus inden for 13 dage efter transplantation (Figur 1B-…

Discussion

Hudtransplantation er en almindeligt anvendt metode til at studere afvisning og tolerance afhænger af T-celler. Da hudtransplantation model blev etableret, har flere tilpasninger og ændringer blevet anvendt. I den beskrevne procedure, er IA bm12 hale-hud transplantation udføres ved hjælp af bedøvende gas (isofluoran). Brugen af ​​gas anæstesi reducerer tidspunktet for udførelse og mus opsving, som mindsker belastningen på transplanterede mus. Proceduren beskæftiger vævsklæbemiddel at fastsætte…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

This work was supported by SNF grants PPOOA-_119204 and PPOOP3_144918 to S.W.R. We thank E. Palmer and B.T.H. Hausmann for mice and technical expertise.

Materials

Name of Material/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Betadine Standard solution Mundipharma
Cotton swab Carl Roth GmbH 31025060
Dafalgan , UPSA Bristol Myers Squibb SA
Hansaplast Finger Strips Beierdorf AG REF.76861
Histoacryl Tissue adhesive Braun REF.1050052
Leukotape classic , 2cm x 10 m BSN Medical SAS REF.02204-00
PBS, Phosphate-Buffered Saline, pH 7.4 Invitrogen 10010015 GIBCO
Sterile gauze, 5 x 5cm, 8ply MaiMed GmbH 21010
Surgical instruments  FST 11003-12 Narrow pattern forceps, 
14095-11 Fine iris scissor curved,
14094-11 Fine iris scissor 
14010-15 Mayo scissors,
14080-11 Artery scissors ball tip 11.5 cm 
11021-14 Tissue forceps
Surgical Blade No.20 Swann-Morton LTD 3006 Carbon Steel
Surgical blade Handles Swann-Morton LTD
Syringe, 1ml ARTSANA disposable
Temgesic , Buprenorphine ESSEX Chemie AG 0.3mg/ml
Tissue Culture dishes 10 cm, 60.1 cm2 TPP
Vaseline Vifor SA
Warm pad Solis Type 223

References

  1. Mahillo, B., Carmona, M., Álvarez, M., White, S., Noel, L., Matesanz, R. Global Data in Organ Donation and Transplantation. transplantation. 92 (10), 1069-1074 (2011).
  2. Halleck, F., et al. New perspectives of immunosuppression. Transplantation proceedings. 45 (3), 1224-1231 (2013).
  3. Wood, K. J., Bushell, A., Jones, N. D. Immunologic unresponsiveness to alloantigen in vivo. a role for regulatory T cells. Immunological reviews. 241 (1), 119-132 (2011).
  4. Sykes, M. Immune tolerance: mechanisms and application in clinical transplantation. Journal of Internal Medicine. 262 (3), 288-310 (2007).
  5. McFarland, H. I., Rosenberg, A. S. Skin allograft rejection.. Current protocols in immunology. , (2009).
  6. McKenzie, I. F., Morgan, G. M., Sandrin, M. S., Michaelides, M. M., Melvold, R. W., Kohn, H. I. B6.C-H-2bm12. A new H-2 mutation in the I region in the mouse. The Journal of experimental medicine. 150 (6), 1323-1338 (1979).
  7. McIntyre, K. R., Seidman, J. G. Nucleotide sequence of mutant I-A beta bm12 gene is evidence for genetic exchange between mouse immune response genes. Nature. 308 (5959), 551-553 (1984).
  8. Stuart, P. M., Beck-Maier, B., Melvold, R. W. Provocation of skin graft rejection across murine class II differences by non–bone-marrow-derived cells. Transplantation. 37 (4), 393-396 (1984).
  9. Hausmann, B., Palmer, E. Positive selection through a motif in the alphabeta T cell receptor. Science. 281 (5378), 835-838 (1998).
  10. Bill, J., Ronchese, F., Germain, R. N., Palmer, E. The contribution of mutant amino acids to alloantigenicity. The Journal of experimental medicine. 170 (3), (1989).
  11. Monaco, A. P. Immunosuppression and tolerance for clinical organ allografts. Current Opinion in Immunology. 1 (6), 1174-1177 (1989).
  12. Rosenberg, A. S., Singer, A. Cellular basis of skin allograft rejection: an in vivo model of immune-mediated tissue destruction. Annual Review of Immunology. 10, 333-358 (1992).
  13. Kingsley, C. I., Nadig, S. N., Wood, K. J. Transplantation tolerance: lessons from experimental rodent models. Transplant international : official journal of the European Society for Organ Transplantation. 20 (10), 828-841 (2007).
  14. Larsen, C. P., et al. Long-term acceptance of skin and cardiac allografts after blocking CD40 and CD28 pathways. Nature. 381 (6581), 434-438 (1996).
  15. Tomura, M., Nakatani, I., Murachi, M., Tai, X. G., Toyo-oka, K., Fujiwara, H. Suppression of allograft responses induced by interleukin-6, which selectively modulates interferon-gamma but not interleukin-2 production. Transplantation. 64 (5), 757-763 (1997).
  16. Ring, G. H., et al. Interferon-gamma is necessary for initiating the acute rejection of major histocompatibility complex class II-disparate skin allografts. Transplantation. 67 (10), 1362-1365 (1999).
  17. Rosenberg, A. S., Finbloom, D. S., Maniero, T. G., Vander Meide, P. H., Singer, A. Specific prolongation of MHC class II disparate skin allografts by in vivo administration of anti-IFN-gamma monoclonal antibody. Journal of immunology. 144 (12), 4648-4650 (1950).
  18. Goes, N., Sims, T., Urmson, J., Vincent, D., Ramassar, V., Halloran, P. F. Disturbed MHC regulation in the IFN-gamma knockout mouse. Evidence for three states of MHC expression with distinct roles for IFN-gamma. Journal of immunology. 155 (10), 4559-4566 (1995).
  19. Surquin, M., et al. IL-4 deficiency prevents eosinophilic rejection and uncovers a role for neutrophils in the rejection of MHC class II disparate skin grafts. Transplantation. 80 (10), 1485-1492 (2005).
  20. Gaylo, A. E., Laux, K. S., Batzel, E. J., Berg, M. E., Field, K. A. Delayed rejection of MHC class II-disparate skin allografts in mice treated with farnesyltransferase inhibitors. Transplant immunology. 20 (3), 163-170 (2009).
  21. Bose, A., Inoue, Y., Kokko, K. E., Lakkis, F. G. Cutting edge: perforin down-regulates CD4 and CD8 T cell-mediated immune responses to a transplanted organ. Journal of immunology. 170 (4), 1611-1614 (2003).
check_url/kr/51724?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Schmaler, M., Broggi, M. A. S., Rossi, S. W. Transplantation of Tail Skin to Study Allogeneic CD4 T Cell Responses in Mice. J. Vis. Exp. (89), e51724, doi:10.3791/51724 (2014).

View Video