Summary

Evaluación de las células auxiliares foliculares T y la respuesta del centro germinal durante la infección por el virus de la gripe A en ratones

Published: June 27, 2020
doi:

Summary

Este documento describe los protocolos de evaluación de la respuesta Tfh y GC B en el modelo de ratón de infección por el virus de la gripe.

Abstract

Las células T Follicular Helper (Tfh) son un subconjunto independiente de células CD4+ T especializado en proporcionar ayuda para el desarrollo del centro germinal (GC) y la generación de anticuerpos de alta afinidad. En la infección por el virus de la gripe, se inducen respuestas sólidas de células Tfh y GC B para facilitar la erradicación eficaz del virus, lo que confiere un modelo de ratón cualificado para el estudio asociado a Tfh. En este artículo, describimos protocolos en la detección de la respuesta inmune básica asociada a Tfh durante la infección por el virus de la gripe en ratones. Estos protocolos incluyen: inoculación intranasal del virus de la gripe; flujo de tinción de citometría y análisis de células Tfh policlonales y específicas de antígenos, células GC B y células plasmáticas; detección de inmunofluorescencia de GCs; ensayo inmunosorbente vinculado a enzimas (ELISA) de anticuerpos específicos del virus de la gripe en suero. Estos ensayos básicamente cuantifican la diferenciación y la función de las células Tfh en la infección por el virus de la gripe, proporcionando así ayuda para estudios sobre el mecanismo de diferenciación y estrategia de manipulación.

Introduction

En la última década, numerosos estudios se han centrado en el subconjunto de células CD4+ T recientemente identificado, subconjunto de células Tfh, por sus funciones esenciales en el desarrollo del centro germinal (GC) B. El linfoma de células B 6 (Bcl6), que se considera principalmente como represor genético, es el factor definitorio del linaje de las células Tfh para la evidencia de que la expresión ectopic de Bcl6 es suficiente para impulsar la diferenciación tfh, mientras que la deficiencia de Bcl6 resulta en la diferenciación tfh desaparecida1,2,3. A diferencia de otros subconjuntos auxiliares CD4+ T que realizan su función de efector mediante la migración a los sitios de inflamación, las células Tfh proporcionan la ayuda celular B principalmente en la zona folicular de células B de bazo y ganglio linfático. Las moléculas co-estimulantes ICOS y CD40L, desempeñan un papel significativo en la interacción entre las células Tfh y GC B. Durante la diferenciación tfh, ICOS transmite las señales necesarias de las células B del cognato y también actúa como un receptor que recibe señales de migración de las células B del transeúnte para la localización de la zona celular B4,5. CD40L es un mediador de señales de células Tfh para la proliferación de células B y supervivencia6. Otro factor que juega el papel similar a CD40L es la citoquina IL21, que es secreta principalmente por las células Tfh. IL21 regula directamente el desarrollo de células GC B y la producción de anticuerpos de alta afinidad, pero su papel en la diferenciación de Tfh sigue siendo controvertido7,8. PD-1 y CXCR5, que ahora se utilizan con mayor frecuencia en la identificación de células Tfh en el análisis de citometría de flujo, también desempeñan un papel significativo en la diferenciación y función de este subconjunto. CXCR5 es el receptor de la quimiocina folicular de células B y media la localización de células Tfh en folículos celulares B9. Pd-1 ahora se identifica no sólo para tener la función de orientación folicular, sino también transmitir señales críticas en el proceso de maduración de afinidad de células GC B10. Sobre la base de estos hallazgos, evaluar la expresión de estas moléculas podría básicamente reflejar la maduración y la función de las células Tfh.

El GC es una estructura microanatomical transitoria inducida en órganos linfoides secundarios y altamente dependiente de las células Tfh, siendo así una lectura perfecta para evaluar la respuesta de Tfh. En GC, después de recibir señales mediadas por citoquinas y moléculas co-estimulantes, las células B están sujetas a conmutación de clases e hipermutación somática para generar anticuerpos de alta afinidad11. La conmutación diferencial de la clase de anticuerpos se produce en el nicho diferencial de citoquinas, en el que IL4 e IL21 inducen la conmutación de la clase IgG1 mientras que el IFNḥ induce el cambio de clase IgG212. Las células plasmáticas son los productores de anticuerpos secretos y son células diferenciadas terminalmente. Al igual que las células Tfh, el desarrollo de células B en GC se asocia con la expresión dinámica de muchas moléculas significativas. Según el estudio actual, las células GC B se pueden identificar como B220+PNA+Fas+ o B220+GL7+Fas+ células y células plasmáticas, en comparación con sus precursores, expresión downregulate de B220 y cd138 upregulate expresión133. Además, ambas características se pueden detectar en el análisis de citometría de flujo e inmunofluorescencia, siendo así una evaluación adecuada de la respuesta de GC.

Respuestas celulares y humorales robustas son inducidas en la infección por el virus de la gripe, con células Tfh y Th1 dominando CD4+ T respuesta celular14,lo que lo convierte en un modelo perfecto para el estudio de diferenciación de células Tfh. Influenza A/Puerto Rico/8/34 H1N1(PR8), que es una cepa adaptada al ratón de uso común, se utiliza con frecuencia en este estudio14,15,16. Aquí, describimos algunos protocolos básicos del ensayo relevante para el estudio de Tfh en la infección por el virus de la gripe: 1) inoculación intranasal del virus PR8; 2) células Tfh específicas de antígenos, células GC B y plasma y detección IL21 con citometría de flujo; 3) visualización histológica de GC; 4) detección de titer de anticuerpos específicos de antígenos en suero con ELISA. Estos protocolos proporcionan las técnicas necesarias para nuevos investigadores en el estudio asociado a Tfh.

Protocol

Los experimentos con animales fueron aprobados por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Institut Pasteur de Shanghai, China. Todos los experimentos se realizaron sobre la base de los protocolos de animales aprobados por la Comisión Institucional de Cuidado y Uso de Animales. NOTA: La infección por virus de ratones y el aislamiento de órganos deben realizarse bajo condición ABSL2. 1. Inoculación del virus de la gripe PR8 y registro del…

Representative Results

Caracterización de la morbilidad del ratón en la infección por el virus de la gripeDespués de la infección por el virus de la gripe, los ratones son menos activos y anoréxicos debido a una enfermedad, que se refleja en la pérdida de peso grave, un síntoma comúnmente utilizado para controlar la morbilidad del ratón19. Como se muestra en la Figura 1a , ratones infectados por el virus PR8 comenzaron a perder peso en el dí…

Discussion

Debido a los roles especializados en proporcionar ayuda de células B para generar anticuerpos de alta afinidad, las células Tfh han sido ampliamente estudiadas en los mecanismos de diferenciación y manipulación para proporcionar nuevas estrategias para el diseño de vacunas. La infección por el virus de la gripe induce vigorosas respuestas de las células Tfh y GC B, siendo así un modelo adecuado para este campo de investigación. En este documento, describimos protocolos de infección por el virus de la gripe por …

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Agradecemos al personal de las instalaciones de citometría de flujo, las instalaciones de ABSL2 y las instalaciones de animales SPF del Institut Pasteur de Shanghai por su ayuda técnica y asesoramiento. Este trabajo fue apoyado por las siguientes subvenciones: Programa de Investigación Estratégica Prioritaria de la Academia China de Ciencias (XDB29030103), Programa Nacional clave de I+D de China (2016YFA0502202), la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (31570886).

Materials

Immunostaining of Tfh cells, NP-specific Tfh cells and Bcl-6
37% formaldehyde Sigma F1635
Anti-CD16/32 mouse Thermo Fisher Scientific 14-0161-86
APC-conjugated-IAbNP311-325 MHC class II tetramer NIH
Bcl-6 PE Biolegend 358504 clone:7D1
Biotin-CXCR5 Thermo Fisher Scientific 13-7185-82 clone: SPRCL5
CD4 Percp-eFluor 710 Thermo Fisher Scientific 46-0041-82 clone:GK1.5
CD44 eVolve 605 Thermo Fisher Scientifi 83-0441-42 clone:IM7
CD44 FITC Thermo Fisher Scientifi 11-0441-82 clone:IM7
CD62L FITC BD Pharmingen 553150 clone:MEL-14
ICOS BV421 Biolegend 564070 clone:7E.17G9
PD1 PE/Cy7 Biolegend 135216 clone:29F.1A12
Streptavidin BV421 BD Pharmingen 563259
Streptavidin PE BD Pharmingen 554081
Intracelluar staining of IL21
37% formaldehyde Sigma F1635
anti-human IgG Jackson ImmunoResearch Laboratories 109-605-098
Brefeldin A Sigma B6542
human FCc IL-21 receptor R&D System
ionomycin Sigma I0634
Live/Dead Fixable Aqua Dead Cell staining kit Thermo Fisher Scientific L34966
PMA Sigma P1585
Saponin MP 102855
GC B and plasma cells staining
B220 APC Thermo Fisher Scientific 17-0452-81 clone:RA3-6B2
CD138 PE BD Pharmingen 561070 clone:281-2
CD95 (FAS) PE/Cy7 BD Pharmingen 557653 clone:Jo2
IgD eFluor 450 Thermo Fisher Scientific 48-5993-82 clone:11-26c
PNA FITC Sigma L7381
Assay of HA-specific antibody titer with ELISA
PR8-HA Sino Biological 11684-V08H
BSA SSBC
Goat anti mouse Ig (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgM (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG1 (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG2b (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
Goat anti mouse IgG2c (SBA Clonotyping System-HRP) SouthernBiotech 5300-05
TMB Substrate Reagent Set BD Pharmingen 555214
Histology
Alexa Fluor 555-Goat-anti rat IgG Life Technology A21434
anti-mouse IgD Biolegend 405702
biotinylated PNA Vector laboratories B-1075
dilute Alexa Fluor 488-streptavidin Life Technology S11223
normal goat serum SouthernBiotech 0060-01
Pro-long gold antifade reagent Thermo Fisher Scientific P3630
STREPTAVIDIN/BIOTIN blocking kit Vector laboratories SP-2002

References

  1. Johnston, R. J., et al. Bcl6 and Blimp-1 are reciprocal and antagonistic regulators of T follicular helper cell differentiation. Science. 325 (5943), 1006-1010 (2009).
  2. Nurieva, R. I., et al. Bcl6 mediates the development of T follicular helper cells. Science. 325 (5943), 1001-1005 (2009).
  3. Yu, D., et al. The transcriptional repressor Bcl-6 directs T follicular helper cell lineage commitment. Immunity. 31 (3), 457-468 (2009).
  4. Pedros, C., et al. A TRAF-like motif of the inducible costimulator ICOS controls development of germinal center TFH cells via the kinase TBK1. Nature Immunology. 17 (7), 825-833 (2016).
  5. Xu, H., et al. Follicular T-helper cell recruitment governed by bystander B cells and ICOS-driven motility. Nature. 496 (7446), 523-527 (2013).
  6. Lee, S. K., et al. B cell priming for extrafollicular antibody responses requires Bcl-6 expression by T cells. The Journal of Experimental Medicine. 208 (7), 1377-1388 (2011).
  7. Zotos, D., et al. IL-21 regulates germinal center B cell differentiation and proliferation through a B cell-intrinsic mechanism. The Journal of Experimental Medicine. 207 (2), 365-378 (2010).
  8. Vogelzang, A., et al. A fundamental role for interleukin-21 in the generation of T follicular helper cells. Immunity. 29 (1), 127-137 (2008).
  9. Ansel, K. M., et al. A chemokine-driven positive feedback loop organizes lymphoid follicles. Nature. 406 (6793), 309-314 (2000).
  10. Shi, J., et al. PD-1 Controls Follicular T Helper Cell Positioning and Function. Immunity. 49 (2), 264-274 (2018).
  11. Methot, S. P., Di Noia, J. M. Molecular Mechanisms of Somatic Hypermutation and Class Switch Recombination. Advanced ImmunoChemical. 133, 37-87 (2017).
  12. Crotty, S. Follicular helper CD4 T cells (TFH). Annual Review of Immunology. 29, 621-663 (2011).
  13. Calame, K. L. Plasma cells: finding new light at the end of B cell development. Nature Immunology. 2 (12), 1103-1108 (2001).
  14. Yoo, J. K., Fish, E. N., Braciale, T. J. LAPCs promote follicular helper T cell differentiation of Ag-primed CD4+ T cells during respiratory virus infection. The Journal of Experimental Medicine. 209 (10), 1853-1867 (2012).
  15. Leon, B., Bradley, J. E., Lund, F. E., Randall, T. D., Ballesteros-Tato, A. FoxP3+ regulatory T cells promote influenza-specific Tfh responses by controlling IL-2 availability. Nature Communications. 5, 3495 (2014).
  16. He, L., et al. Extracellular matrix protein 1 promotes follicular helper T cell differentiation and antibody production. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (34), 8621-8626 (2018).
  17. León, B., et al. Regulation of TH2 development by CXCR5+ dendritic cells and lymphotoxin-expressing B cells. Nature Immunology. 13 (7), 681-690 (2012).
  18. Wang, H., et al. The transcription factor Foxp1 is a critical negative regulator of the differentiation of follicular helper T cells. Nature Immunology. 15 (7), 667-675 (2014).
  19. Bouvier, N. M., Lowen, A. C. Animal Models for Influenza Virus Pathogenesis and Transmission. Viruses. 2 (8), 1530-1563 (2010).
  20. Miyauchi, K., et al. Protective neutralizing influenza antibody response in the absence of T follicular helper cells. Nature Immunology. 17 (12), 1447-1458 (2016).
  21. Rodriguez, L., Nogales, A., Martinez-Sobrido, L. Influenza A Virus Studies in a Mouse Model of Infection. Journal of Visualized Experiments. (127), (2017).
  22. Kitano, M., et al. Bcl6 protein expression shapes pre-germinal center B cell dynamics and follicular helper T cell heterogeneity. Immunity. 34 (6), 961-972 (2011).
  23. Yusuf, I., et al. Germinal center T follicular helper cell IL-4 production is dependent on signaling lymphocytic activation molecule receptor (CD150). The Journal of Immunology. 185 (1), 190-202 (2010).
  24. Sun, J., Dodd, H., Moser, E. K., Sharma, R., Braciale, T. J. CD4+ T cell help and innate-derived IL-27 induce Blimp-1-dependent IL-10 production by antiviral CTLs. Nature Immunology. 12 (4), 327-334 (2011).

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Cite This Article
Wang, M., Huang, Y., Gu, W., Wang, H. Evaluation of T Follicular Helper Cells and Germinal Center Response During Influenza A Virus Infection in Mice. J. Vis. Exp. (160), e60523, doi:10.3791/60523 (2020).

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