نقدم هنا، بروتوكولا للحث على التهاب الشلل وأوبتيكوسبينال بنقل أكوابورين-4 (AQP4)-خلايا T معينة من AQP4–/– الفئران في وزن الفئران. وبالإضافة إلى ذلك، نحن توضح كيفية استخدام التصوير المقطعي التماسك البصري التسلسلي لرصد الخلل في النظام المرئي.
في حين أن من المسلم به أن أكوابورين-4 (AQP4)-محددة من خلايا تي والأجسام المضادة للمشاركة في الآلية المرضية المياليني البصري (نمو)، ومرض دملينتينغ الذاتية البشرية الجهاز العصبي المركزي (CNS)، إنشاء نموذج AQP4 التي تستهدف على حد سواء وقد ثبت المظاهر السريرية ونسيجية للجهاز العصبي المركزي المناعة الذاتية تحديا. تحصين فئران البرية من نوع (WT) مع الببتيدات AQP4 آثار انتشار الخلايا T، على الرغم من أن تلك الخلايا T لا تستطيع نقل المرض إلى الفئران المستفيدة من السذاجة. في الآونة الأخيرة، تم تحديد رواية اثنين [ابيتوبس] خلية AQP4 T والببتيد (ف) 135-153 و p201-220، عند دراسة الاستجابات المناعية ل AQP4 في الفئران تعاني من نقص AQP4 (AQP4–/–)، مما يوحي بمفاعليه خلية T لهذه [ابيتوبس] يتم التحكم عادة بالغدة الصعترية الانتقاء السلبي. AQP4–/– Th17 الاستقطاب خلايا تي جاهزة إلى p135 153 أو p201-220 المستحث شلل في المتلقي WT الفئران، التي كانت مرتبطة بالغالب ليبتومينينجيل التهاب الحبل الشوكي والأعصاب البصرية. التهاب الأعصاب البصرية المحيطة بها ومشاركة طبقات الشبكية الداخلية (أيرلندا) ظهرت تغيرات في التصوير المقطعي التماسك البصري التسلسلي (OCT). وهنا، نحن لتوضيح النهج المستخدمة لإنشاء هذا في فيفو النموذج الجديد للجهاز العصبي المركزي استهدفت AQP4 المناعة الذاتية (ATCA)، التي يمكن أن تستخدم الآن لدراسة الآليات التي تسمح بتطوير خلايا تي الخاصة AQP4 المسببة للأمراض، وكيف أنها قد تتعاون مع ب الخلايا في نمو المرضية.
المياليني البصري (نمو) مرض الجهاز العصبي المركزي (CNS) الذاتية التهاب دملينتينغ تؤدي الحلقات المتكررة من الشلل وفقدان البصرية مما يؤدي إلى العجز الدائم العصبية1. ويعتبر نمو حاليا أساسا أن يكون أمراض المناعة الذاتية خلطيه2 كما أنه يرتبط مع الأجسام المضادة (Igs) استهداف أكوابورين-4 (AQP4)، قناة مياه أعرب عن وفرة في أستروسيتيس3،4. ومع ذلك، التهاب الجهاز العصبي المركزي شرط أساسي لدخول الجهاز العصبي المركزي AQP4 Ig5،6. وهكذا، لم المحتملة وضع نموذج لنمو بنقل Igs AQP4 المضادة وحدها. النتائج التي توصل إليها أن Igs AQP4 على حدة (1) المسببة للأمراض في نمو المرضى هي IgG11،2، Ig خلية T-تعتمد على تحديد خلايا تي7 (2) فئة فرعية في نمو الآفات8،9 (3) نمو مرتبط مع بعض الجينات الثاني MHC (مثلاً هلا-DR17 (DRB1 * 0301))10، و proinflammatory (4) الدكتور AQP4 المتفاعلة-Th17 المقيدة هي توسيع نطاق الخلايا في نمو مرضى11،12 جميع تشير إلى أن خلايا تي AQP4 الخاصة بدور رئيسي في نمو المرضية. وبالتالي، من المهم وضع نماذج حيوانية لتحديد كيفية الخلايا T AQP4 محددة قد تسهم في نمو المرضية.
منذ عدة سنوات، حددت [ابيتوبس] خلية AQP4 T متعددة في البرية من نوع (WT) الفئران13،14 والجرذان15. وفي حين لوحظ أن خلايا تي AQP4–رد الفعل يمكن أن تحفز التهاب أوبتيكوسبينال في السذاجة الفئران المستفيدة15،16، لم تراع علامات سريرية كبيرة من أمراض الجهاز العصبي المركزي. وبالمثل، مباشرة تحصين الفئران WT مع الببتيدات المحتوية على AQP4 تي خلية [ابيتوبس]14،17، أو نقل خلايا proinflammatory تي تستهدف تلك المحددات17، ولم تتسبب في علامات سريرية أو نسيجية أدلة على الجهاز العصبي المركزي المناعة الذاتية.
مؤخرا، فإنه لوحظ أن تحصين الفئران C57BL/6 AQP4-ناقص (AQP4–/–) مع AQP4 الببتيد (ف) 135-153 أو p201-220، المحددات اثنين وتوقع لربط الثاني MHC (-أب) مع تقارب عالية18، أثارت CD4 قوية + خلية T الردود17. في المقابل، أثارت هذه الببتيدات اثنين فقط من الردود التكاثري متواضعة في الفئران WT. علاوة على ذلك، كان مرجع الخلية تي مستقبلات (تكر) المستخدمة للتعرف على هذه المحددات بخلايا تي من الفئران–/– AQP4 فريدة من نوعها. جماعياً، تشير هذه النتائج إلى أن الاعتراف بخلية T AQP4 ينظم الغدة الصعترية الانتقاء السلبي. AQP4 p135-153-أو p201-220-الخاصة بخلايا Th17 من AQP4–/– الفئران المانحين الناجمة عن الشلل الذي أصاب قرابة 100 في المائة من السذاجة الفئران WT المتلقية؛ وهذا كان مرتبطاً أوبتيكوسبينال تتسرب من خلايا T وخلايا ب ووحيدات. أوبتيكوسبينال التسلسلي التماسك التصوير المقطعي (OCT) أظهرت مشاركة منظومة بصرية ديناميكية. الفئران بالمناعة الذاتية بوساطة الخلايا T AQP4 التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي (ATCA) تعافي من الشلل وإصابة النظام المرئي. خلافا ع الناجمة عن المايلين أوليجوديندروسيتي بروتين سكري (موج) p35-55-الخاصة بخلايا تي، مما أدى إلى استمرار الأمراض السريرية، ATCA الناجمة عن خلايا تي وحدها لم يترافق مع فقدان محواري أو انخفاض في خلايا العقدة الشبكية (رجكس). النتائج التي توصلنا إليها أثبتت بوضوح أن هناك عدة محددات خلية AQP4 T المسببة للأمراض. هذا النموذج الجديد من ATCA مفيد لدراسة آليات مراقبة تطوير خلايا تي الخاصة AQP4 المسببة للأمراض، تعلم كيفية حمل تلك الخلايا التهاب الجهاز العصبي المركزي، وكيف أنها قد تتعاون مع AQP4 الخاصة ب الخلايا والأجسام المضادة لتعزيز نمو المرضية .
في هذا التقرير، يصف لنا البروتوكولات المستخدمة للحث وتقييم ATCA المستحثة بخلية تي. نبدأ مع التقنيات المستخدمة للتطعيم وزراعة الخلايا T والاستقطاب، Th17 لتوليد خلايا تي الخاصة AQP4 المسببة للأمراض، تحليل التدفق الخلوي لتأكيد الاستقطاب والتبني نقل تلك الخلايا T. ثم يصف لنا الأساليب المستخدمة لتقييم الأمراض السريرية ونسيجية واستخدام OCT المسلسل لرصد إصابة النظام المرئي في الفئران المستفيدة.
واعتبر AQP4 أن الهدف الرئيسي في “نمو مفتش” في 20053. ثم، أنه اعترف بأنه من الهام وضع نموذج حيوان AQP4 المستهدفة من الجهاز العصبي المركزي المناعة الذاتية. نموذج من هذا القبيل يمكن أن تكون مفيدة للتحقيق في كيفية الخلايا T AQP4 على حدة وب المشاركة في التنمية للجهاز العصبي المركزي المناعة الذاتية واختبار المداواة المرشح لنمو. على الرغم من أن تحديد الخلية تي AQP4 على حدة [ابيتوبس] في الفئران البرية من نوع ذكر أولاً في 201013، خلايا تي الاستجابة إلى تلك [ابيتوبس] لم يسبب الأمراض السريرية أو نسيجية14،17. عدم القدرة على توليد نموذج للمناعة الذاتية CNS يستند مفاعليه محصنة إلى AQP4 وظلت لغزا حتى عام 2015 عندما جونز, et al. 25 اكتشفت أن المانحين AQP4 p135-153-تستعد خلايا تي من AQP4–/– الفئران كانت قادرة على التسبب في علامات سريرية ونسيجية للجهاز العصبي المركزي المناعة الذاتية في وزن الفئران. الاهتمام، هو توقع AQP4 p135-153 لربط الثاني MHC (-أب) مع ارتفاع تقارب17. ومن المتوقع فقط واحدة أخرى AQP4 تسلسل الأحماض الأمينية، 201-220، لربط-أب مع تقارب عالية مماثلة. وفي الواقع، لاحظنا أن AQP4 p135-153 و p201-220 كلا تحظى بانتشار قوي في AQP4–/–، ولكن لا وزن الفئران. هنا، وقد أظهرنا كيف يمكن للمرء عزل وتوسيع انسيفاليتوجينيك Th17 AQP4 p135-153–و p201-220–رد الفعل خلايا تي من AQP4–/– الفئران. عندما حولت إلى وزن الفئران المستفيدة، خلايا Th17 AQP4 المتفاعلة المانحة المستحث بالشلل، الذي كان يرافقه تتسرب الخلايا وحيدات النوى في الحبل الشوكي والعصب البصري. إصابة النظام المرئي الزبائ معروف جيدا في المرضى الذين يعانون من نموسد AQP4 المصل26. هنا، لاحظنا أن التهاب العصب البصري الناجم عن الخلايا AQP4-القائم على رد الفعل ورد الفعل موج Th17 كانت متميزة. بينما خلايا Th17 AQP4 الخاصة التي يسببها بيرينيوريتيس الألياف الضوئية، خلايا Th17 الخاصة بموج الناجم عن التهاب العصب البصري الحاد. لقد قمنا أيضا بوصف التقنيات المستخدمة لرصد التهاب العصب البصري الناجم عن خلايا محددة AQP4 و T الخاصة بموج قبل أكتوبر المسلسل. محققون آخرون الآن يجب أن تكون قادراً على تطبيق البروتوكولات المذكورة هنا للنهوض بهم دراسات تركز على الآليات المسببة للأمراض من ATCA.
واحد بسهولة تجنب المزالق المحتملة الثلاثة في أعمالنا البروتوكول. ويتطلب نقل أولاً، التبني ATCA استخدام الخلايا T AQP4 محددة من AQP4–/– الفئران المانحين. على وجه التحديد، لم يسبب الخلايا المانحة تي p135-153-الخاصة WT AQP4 ATCA المتلقية وزن الفئران. وثانيا، من المهم إجراء “اختبار الماء” مع قطره من مستحلب الببتيد/فرنك قبل التحصين AQP4–/– الفئران (البروتوكول خطوة 1.5). ينبغي أن لا تفريق المستحلب في المياه عندما تكون مناسبة لحقن الليبي. إذا تسارع شرط المستحلب، واحدة ينبغي أن مزيج مستحلب مرة أخرى، والبرد مرة أخرى وكرر المياه-الاختبار. أخيرا، حمل خلايا تي محددة مستضد المانحة تنشيط الجهاز العصبي المركزي CNS المناعة الذاتية أكثر كفاءة من يستريح خلايا تي. واحد ينبغي أن بصريا تفقد هذه الثقافات تحت المجهر الخفيفة قبل الحصاد الخلايا T المانحة لنقل التبني. سرعة تقسيم الخلايا يمكن أن تشكل الكتل، والتي يتم التعرف عليها بسهولة. أيضا، عند الثقافات تحتوي على العديد من الخلايا T المنشط، قد الانتقال وسائط الإعلام من الوردي إلى اللون البرتقالي أو حتى إلى اللون الأصفر، بسبب انخفاض في درجة الحموضة. واحد أيضا تقييم التنشيط من المانحين معبي AQP4 العقدة الليمفاوية تي الخلايا للانتشار بإدراج 3ح-التريتيوم، كما هو موضح في الخطوة 3 البروتوكول.
لدينا اكتشاف أن اثنين الممرضة AQP4 تي خلية [ابيتوبس] (1) يتوقع أن الربط الثاني MHC مع تقارب عالية، و (2) الحصول على ردود التكاثري قوية في AQP4–/–، ولكن لا وزن، الفئران تشير إلى أن خلايا تي تستهدف تلك المحددات عادة التحكم بواسطة الغدة الصعترية الانتقاء السلبي17. مبدع تكر المستخدمة للاعتراف AQP4 p135-153 و 220 p201 في AQP4–/– الفئران هي فريدة من نوعها (الشكل 2)، وهو أيضا يتفق مع الحذف الاستنساخ بالغدة الصعترية الخلايا الظهارية النخاع وساطة. قد يقيد آليات أخرى توليروجينيك عادة الاستجابات المناعية ل AQP4. بعد التقرير الأولى لدينا17، أظهرت مجموعة أخرى أيضا أن AQP4 p201-220 يحتوي انسيفاليتوجينيك خلية T حاسما27. عندما تم تشكيل α/β (TCRα–/–) تفتقر إلى خلية T الفئران مع AQP4-/- CD4+ تي الخلايا، كان من الممكن الحصول على استجابة خلايا T انسيفاليتوجينيك AQP4 على حدة، ولكن لا AQP4 على حدة خلطيه استجابة، مما يعني أنه في وزن الفئران الردود الخلية ب AQP4 على حدة، مشابهة لردود الخلية T AQP4 محددة، تخضع للانتقاء السلبي. في الواقع، خسارة محاور عصبية في الحبل الشوكي ورجكس، الذي لوحظ في الفئران WT لا مع ATCA الناجمة عن الخلايا T AQP4 الخاصة وحدها، قد يتطلب مشاركة من الأجسام المضادة الخاصة AQP4 المسببة للأمراض. فمن الواضح أن نماذج الماوس للمناعة الذاتية AQP4 التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي ستظل تتطور كما نتعلم المزيد فيما يتعلق بآليات توليروجينيك عادة السيطرة على الحصانة الخاصة AQP4 تي الخلية والخلية ب.
ويجري أيضا نماذج أخرى للمناعة الذاتية AQP4 التي تستهدف الجهاز العصبي المركزي16المتقدمة6،،،من2829،30. كل واحد قد توفر مزايا لدراسة الجوانب الخاصة ذات الصلة بنمو المرضية. وقد حددت الخلايا T AQP4 على حدة في وزن الفئران6،،من1629. تلك الخلايا T AQP4 على حدة بسبب التغيرات النسجية للمناعة الذاتية والملاحة والمراقبة ولكن مشابهة للملاحظات في الفئران، وزن الفئران خلايا تي AQP4 على حدة لا تسبب علامات هامة من الأمراض السريرية. ولذلك، أيضا آليات التسامح تقييد خلية تي وب خلية محددة AQP4 الاستجابات المناعية في الفئران WT التشغيلية في الفئران. بغض النظر، واحد لا ينبغي الاستخفاف بالقوة في استخدام نماذج الماوس لدراسة الآليات التي تشارك في الآلية المرضية للمرض. ثروة المغلوب، محوره وراثيا ومراسل الفئران يمكن أن يكون مفيداً. أنه ينبغي أيضا الاعتراف بأن العديد من الاكتشافات الأساسية في المناعة الذاتية أجريت باستخدام الماوس ع نماذج. على سبيل المثال، يمكن التوسط مظاهرة استنساخ تلك الخلية تي محددة الذات-مستضد لأمراض المناعة الذاتية31،32، تحديد دور خلية T كوستيموليشن في المناعة الذاتية33 والاكتشاف ووصفت المسار التنموي ل التمايز Th1734 أولاً باستخدام الماوس ع النماذج. باستخدام نموذج الماوس ATCA التي قمنا بتطوير، أحد الآن يملك الوسائل لدراسة تطوير وتنظيم الاستجابات المناعية الخاصة AQP4 الممرضة الحية، التي ينبغي أن تقدم أفكاراً هامة تتصل بنمو المرضية.
The authors have nothing to disclose.
قدم الدعم إلى S.S.Z. من المعهد الوطني للصحة (RO1 AI073737 و RO1 NS092835-01)، الجمعية الوطنية للتصلب المتعدد (4768 النمو الحقيقي و RG 5179 RG 5180) ومؤسسة ميسين وجوثي جاكسون مؤسسة خيرية.
M. tuberculosis H37Ra | BD Difco | 231141 | Dessicated, killed M. tuberculosis |
Incomplete Freund's Adjuvant | BD Difco | 263910 | |
AQP4 peptide p135-153 | Genemed | Custom Synthesis | Peptide sequence: LVTPPSVVGGLGVTMVHGN |
AQP4 peptide p201-220 | Genemed | Custom Synthesis | Peptide sequence: HLFAINYTGASMNPARSFGP |
MOG peptide p35-55 | Genemed / Auspep | Custom Synthesis | Peptide sequence: MEVGWYRSPFSRVVHLYRNGK |
3-way Stopcock | Kimble | 420163-4503 | |
HyClone Fetal Bovine Serum (Characterized) | GE Healthcare Life Sciences | SH30071 | |
Recombinant Mouse IL-23 | R&D Systems (BioTechne) | 1887-ML | |
Recombinant Mouse IL-6 | R&D Systems (BioTechne) | 406-ML | |
Recombinant Mouse IL-12 | R&D Systems (BioTechne) | 419-ML | |
Thymidine [Methyl-3H] | PerkinElmer | NET027 | |
Glass Fiber Filtermats | PerkinElmer | 1450-421 | |
Anti-mouse antibodies | eBioscience (Affymetrix) | [various] | |
Anti-mouse TCR Vβ Screening Panel | BD Biosciences | 557004 | |
LIVE/DEAD Fixable Dead Cell Stain | ThermoFisher Scientific | [various] | |
Paraformaldehyde (16%) | Electron Microscopy Sciences | 15710 | |
Fixation/Permeabilization Solution Kit with GolgiPlug | BD Biosciences | 555028 | |
Phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) | Sigma-Aldrich | P8139 | |
Iomomycin (calcium salt) | Sigma-Aldrich | I0634 | |
Pertussis Toxin from B. pertussis | List Biological Laboratories | 181 | |
10% Formalin | VWR | 89370-094 | |
Variable-Flow Peristaltic Pump | Fisher Scientific | 13-876-2 | |
Foam Biopsy Pads, Rectangular | Fisher Scientific | 22-038-221 | |
Isothesia (isoflurane, USP) | Henry Schein Animal Health | 050033 | NDC : 11695-0500-2 |
Tropicamide Ophthalmic Solution, USP (1%) | Akorn | NDC: 17478-102-12 | |
Spectralis Diagnostic Imaging Platform | Heidelberg Engineering |