Summary

Isolamento de Células Linfoides Inatas do Grupo 2 da Mucosa Nasal de Camundongos para Detecção da Expressão de CD226

Published: May 10, 2022
doi:

Summary

As células linfoides inatas do grupo 2 (ILC2s), implicadas na inflamação do tipo 2, participam principalmente da resposta à infecção por helmintos, doenças alérgicas, homeostase metabólica e reparo tecidual. Neste estudo, é demonstrado um procedimento para isolar ILC2s da mucosa nasal murina e detectar a expressão de CD226.

Abstract

Com abundantes pesquisas sobre células linfoides inatas do grupo 2 (ILC2s) publicadas ao longo dos anos, as ILC2s são amplamente conhecidas por estarem implicadas na regulação de vários processos patológicos, incluindo imunidade anti-helmíntica, reparo tecidual, termogênese e doenças autoimunes como asma e rinite alérgica (RA). As ILC2s residem permanentemente em tecidos periféricos como pele, intestino, pulmões e cavidade nasal; no entanto, há informações limitadas sobre suas funções exatas na imunidade da mucosa nasal. CD226 é uma molécula costimulatória ativadora, expressa principalmente em células natural killer (NK), células T e monócitos inflamatórios. No entanto, se ILC2s expressam CD226 ou desempenham um papel na patogênese de doenças relacionadas a ILC2s permanece desconhecido. Aqui, estabelecemos um método para isolar e identificar ILC2s da mucosa nasal e detectamos a expressão de CD226 em ILC2s obtidas de camundongos saudáveis e AR. Neste artigo, descrevemos este protocolo para o isolamento e identificação de ILC2s da mucosa nasal de camundongos, o que ajudará a explorar o mecanismo patológico interno de distúrbios imunológicos em doenças da mucosa nasal.

Introduction

As células linfoides inatas do grupo 2 (ILC2s) foram descobertas pela primeira vez nos tecidos da cavidade peritoneal de camundongos e, posteriormente, demonstraram estar presentes no sangue e em outros tecidos periféricos, como pulmões, pele e cavidade nasal 1,2,3. Como células residentes no tecido, as ILC2 são principalmente mantidas e proliferam localmente e funcionam como os primeiros guardas respondendo a estímulos nocivos exógenos através da produção de numerosas citocinas do tipo 2 e indução de imunidade do tipo 2 4,5,6. As ILC2 também podem exercer seus efeitos pelo tráfico para os tecidos infectados 7,8.

Semelhante às células T-helper 2 (Th2), as complicadas redes regulatórias das ILC2s garantem seu envolvimento significativo na progressão de várias doenças inflamatórias do tipo 2, incluindo doenças alérgicas das vias aéreas 8,9. Na asma, alarminas derivadas de células epiteliais podem ativar ILC2s, que promovem inflamação pulmonar através da secreção de interleucina (IL)-4, IL-5 e IL-1310. Estudos clínicos também indicaram que os níveis de ILC2 estavam significativamente elevados no escarro e no sangue de pacientes com asma grave, sugerindo uma associação de ILC2s com a gravidade da asma e sua função como preditor da progressão da asma11.

A rinite alérgica (RA) é uma doença inflamatória crônica comum que afeta milhões de pessoas anualmente, e os tratamentos efetivos para essa doença são limitados12,13. As ILC2 desempenham papéis cruciais na fisiopatologia da RA, seja na fase de sensibilização ou na fase de geração de sintomas einflamação14. Em pacientes com RA, os níveis de ILC2 no sangue periférico têm sido relatados como elevados local e sistemicamente15. No entanto, certos efeitos e os mecanismos subjacentes da ILC2s sobre a fisiopatologia e a progressão da RA ainda requerem maior exploração.

CD226 – uma glicoproteína transmembrana que serve como molécula costimulatória – é expressa principalmente em células natural killer (NK), células T e outros monócitos inflamatórios16,17. A interação do CD226 e seus ligantes (CD155 e/ou CD112) ou competidores (TIGIT) permite que ele participe das funções biológicas de várias células imunes18. A ligação dos ligantes nas células apresentadoras de antígenos ao CD226 no linfócito citotóxico (CTL) promove a ativação de ambas as células simultaneamente, enquanto a ativação da CTL pode ser posteriormente suprimida pelo TIGIT (T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains), competidor do CD22619,20. Um estudo humano ex vivo revelou que CD226 e CD155 em células T regulam o equilíbrio entre Th1/Th17 e Th2 através da modulação diferencial dos subgrupos Th21. O CD226 também pode mediar a adesão plaquetária e a atividade de morte do tumor NK22,23. Enquanto isso, o CD226 é bem estudado na patogênese de várias doenças infecciosas, doenças autoimunes e tumores 18,24,25. Atualmente, o CD226 tornou-se um novo ponto brilhante para a imunoterapia. Estudos constataram que vesículas extracelulares podem reverter a expressão de CD226 nas células NK para restabelecer sua atividade citotóxica e intervir na progressão do câncer de pulmão26. Um estudo recente revelou um subgrupo de ILCs do grupo 3 intestinal fetal caracterizado com alta expressão de CD226 por sequenciamento de RNA de célula única27, o que indicou queCD226 pode exercer papéis na imunidade mediada por células linfoides inatas.

Nosso conhecimento sobre ILC2s na inflamação das vias aéreas é baseado principalmente em estudos sobre asma; entretanto, pouco se sabe sobre suas funções na imunidade da mucosa nasal. Assim, foi estabelecido um protocolo para isolar e identificar ILC2s da mucosa nasal. O estudo enfoca a expressão de CD226 em ILC2s em tecidos nasais e sua variação entre camundongos saudáveis e AR. Isso pode fornecer novos insights sobre os mecanismos subjacentes da regulação mediada por ILC2 na imunidade local e servir como base para o desenvolvimento de novas abordagens para o tratamento da RA.

Protocol

Todos os experimentos foram realizados de acordo com as Diretrizes de Cuidados e Uso de Animais de Laboratório. Todos os procedimentos e protocolos foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa Científica da Quarta Universidade Militar de Medicina (nº 20211008). 1. Estabelecimento do modelo de RA murino Camundongos C57BL/6 machos e fêmeas do tipo selvagem (WT) domésticos com idade entre 8-12 semanas sob condições específicas livres de patógenos e fornec…

Representative Results

Um modelo murino induzido por VA foi desenvolvido para explorar o papel da ILC2s na RA. A construção do modelo murino de RA foi baseada em estudos prévios com pequenas modificações 28,29,30,31. Um vídeo de 10 min foi capturado para medir a frequência de espirros e coçar o nariz após o último teste de provocação nasal. Os sintomas alérgicos dos camundongos OVA-induzidos-AR foram apr…

Discussion

As ILC2 estão intimamente associadas à inflamação tipo 2 e a distúrbios inflamatórios, como demonstrado por um número crescente de estudos. Tanto os modelos em camundongos quanto a observação humana contribuem para uma melhor compreensão de sua função nas vias aéreas superiores. Na fisiopatologia da asma, as ILC2 são ativadas através da linfopoietina estromal tímica, IL-25 e IL-33, que são produzidas principalmente por células epiteliais. Em seguida, espelhando as células Th2, as ILC2 produzem IL-4, IL…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

R.Z. foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (No. 81871258) e fundos fornecidos pela Quarta Universidade Médica Militar (No.2020rcfczr). Y.Z. foi apoiado pelo Programa de Pesquisa Básica em Ciências Naturais de Shaanxi (No. 2021JM-081).

Materials

Aluminum hydroxide Meilun biological Technology 21645-51-2
CD11b eBioscience 11-0112-82 Used in antibody coctail
CD11c BioLegend 117306 Used in antibody coctail
CD16/32 BioLegend 101302 Clone: 93; Dilution 1:100
CD226 BioLegend 128812 Used in antibody coctail
CD3e BioLegend 100306 Used in antibody coctail
CD45 BioLegend 103128 Used in antibody coctail
CD45R eBioscience 11-0452-82 Used in antibody coctail
CD90.2 BD Pharmingen 553014 Used in antibody coctail
Collagenase IV DIYIBio DY40128
CountBright absolute counting beads Invitrogen C36950 absolute counting beads
Dnase Equation 1 Beyotime D7076
Fetal Bovine Serum gibco 10270-106
Fixable Viability Dye eFluor 520 (FITC) eBioscience 65-0867-14 FVD
HBSS, calcium, magnesium Servicebio G4204-500
KLRG1 eBioscience 17-5893-81 Used in antibody coctail
NaN3 SIGMA S2002
NovoExpress software AgilentTechnologies Version 1.5.0 flow cytometry (FCM) analysis software
OVA SIGMA 9006-59-1
PBS, 1x Servicebio G4202-500
PBS, 10x Servicebio G4207-500
Percoll Yeasen 40501ES60 density gradient media
RPMI 1640 culture media Corning 10-040-CVRV
Spectral cell analyzer SONY SA3800

References

  1. Huang, Y., et al. S1P-dependent interorgan trafficking of group 2 innate lymphoid cells supports host defense. Science. 359 (6371), 114-119 (2018).
  2. Price, A. E., et al. Systemically dispersed innate IL-13-expressing cells in type 2 immunity. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 107 (25), 11489-11494 (2010).
  3. Ebihara, T., et al. Trained innate lymphoid cells in allergic diseases. Allergology International. 70 (2), 174-180 (2021).
  4. Gasteiger, G., Fan, X., Dikiy, S., Lee, S. Y., Rudensky, A. Y. Tissue residency of innate lymphoid cells in lymphoid and nonlymphoid organs. Science. 350 (6263), 981-985 (2015).
  5. Moro, K., et al. Interferon and IL-27 antagonize the function of group 2 innate lymphoid cells and type 2 innate immune responses. Nature Immunology. 17 (1), 76-86 (2016).
  6. Helou, D. G., et al. LAIR-1 acts as an immune checkpoint on activated ILC2s and regulates the induction of airway hyperreactivity. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 149 (1), 223-236 (2022).
  7. Karta, M. R., et al. beta2 integrins rather than beta1 integrins mediate Alternaria-induced group 2 innate lymphoid cell trafficking to the lung. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 141 (1), 329-338 (2018).
  8. Helou, D. G., et al. PD-1 pathway regulates ILC2 metabolism and PD-1 agonist treatment ameliorates airway hyperreactivity. Nature Communications. 11 (1), 3998 (2020).
  9. Kabata, H., Moro, K., Koyasu, S. The group 2 innate lymphoid cell (ILC2) regulatory network and its underlying mechanisms. Immunological Reviews. 286 (1), 37-52 (2018).
  10. Zheng, H., et al. The role of Type 2 innate lymphoid cells in allergic diseases. Frontiers in Immunology. 12, 586078 (2021).
  11. Maggi, L., et al. The dual function of ILC2: From host protection to pathogenic players in type 2 asthma. Molecular Aspects of Medicine. 80, 100981 (2021).
  12. Meltzer, E. O., et al. Burden of allergic rhinitis: results from the Pediatric Allergies in America survey. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 124, 43-70 (2009).
  13. Wheatley, L. M., Togias, A. Clinical practice. Allergic rhinitis. The New England Journal of Medicine. 372 (5), 456-463 (2015).
  14. Bousquet, J., et al. Allergic rhinitis. Nature Reviews. Disease Primers. 6 (1), 95 (2020).
  15. Kato, A. Group 2 innate lymphoid cells in airway diseases. Chest. 156 (1), 141-149 (2019).
  16. Nakamura-Shinya, Y., et al. DNAM-1 promotes inflammation-driven tumor development via enhancing IFN-gamma production. International Immunology. 34 (3), 149-157 (2022).
  17. Braun, M., et al. CD155 on Tumor cells drives resistance to immunotherapy by inducing the degradation of the activating receptor CD226 in CD8(+) T cells. Immunity. 53 (4), 805-823 (2020).
  18. Huang, Z., Qi, G., Miller, J. S., Zheng, S. G. CD226: An emerging role in immunologic diseases. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 8, 564 (2020).
  19. Gilfillan, S., et al. DNAM-1 promotes activation of cytotoxic lymphocytes by nonprofessional antigen-presenting cells and tumors. Journal of Experimental Medicine. 205 (13), 2965-2973 (2008).
  20. Zhang, D., et al. TIGIT-Fc alleviates acute graft-versus-host disease by suppressing CTL activation via promoting the generation of immunoregulatory dendritic cells. Biochimica et Biophysica Acta: Molecular Basis of Disease. 1864, 3085-3098 (2018).
  21. Lozano, E., Joller, N., Cao, Y., Kuchroo, V. K., Hafler, D. A. The CD226/CD155 interaction regulates the proinflammatory (Th1/Th17)/anti-inflammatory (Th2) balance in humans. Journal of Immunology. 191 (7), 3673-3680 (2013).
  22. Kojima, H., et al. CD226 mediates platelet and megakaryocytic cell adhesion to vascular endothelial cells. Journal of Biological Chemistry. 278 (38), 36748-36753 (2003).
  23. Martinet, L., Smyth, M. J. Balancing natural killer cell activation through paired receptors. Nature Reviews. Immunology. 15 (4), 243-254 (2015).
  24. Yeo, J., Ko, M., Lee, D. H., Park, Y., Jin, H. S. TIGIT/CD226 axis regulates anti-tumor immunity. Pharmaceuticals. 14 (3), 200 (2021).
  25. Nakano, M., et al. Association of elevated serum soluble CD226 levels with the disease activity and flares of systemic lupus erythematosus. Scientific Reports. 11 (1), 16162 (2021).
  26. Chang, W. A., et al. miR-150-5p-containing extracellular vesicles are a new immunoregulator that favor the progression of lung cancer in hypoxic microenvironments by altering the phenotype of NK cells. Cancers. 13 (24), 6552 (2021).
  27. Stehle, C., et al. T-bet and RORalpha control lymph node formation by regulating embryonic innate lymphoid cell differentiation. Nature Immunology. 22 (10), 1231-1244 (2021).
  28. Piao, C. H., Fan, Y. J., Nguyen, T. V., Song, C. H., Chai, O. H. Mangiferin alleviates ovalbumin-induced allergic rhinitis via Nrf2/HO-1/NF-kappaB signaling pathways. International Journal of Molecular Sciences. 21 (10), 3415 (2020).
  29. Zhao, Y., Tao, Q., Wu, J., Liu, H. DMBT1 has a protective effect on allergic rhinitis. Biomedicine and Pharmacotherapy. 121, 109675 (2020).
  30. Piao, C. H., et al. Ethanol extract of Dryopteris crassirhizoma alleviates allergic inflammation via inhibition of Th2 response and mast cell activation in a murine model of allergic rhinitis. Journal of Ethnopharmacology. 232, 21-29 (2019).
  31. Liang, M. J., et al. Immune responses to different patterns of exposure to ovalbumin in a mouse model of allergic rhinitis. European Archives of Oto-Rhino-Laryngology. 273 (11), 3783-3788 (2016).
  32. Ebbo, M., Crinier, A., Vely, F., Vivier, E. Innate lymphoid cells: major players in inflammatory diseases. Nature Reviews. Immunology. 17 (11), 665-678 (2017).
  33. Seehus, C. R., et al. Alternative activation generates IL-10 producing type 2 innate lymphoid cells. Nature Communications. 8 (1), 1900 (2017).
  34. Cai, T., et al. IL-17-producing ST2(+) group 2 innate lymphoid cells play a pathogenic role in lung inflammation. The Journal of Allergy and Clinical Immunology. 143 (1), 229-244 (2019).
  35. Golebski, K., et al. IL-1beta, IL-23, and TGF-beta drive plasticity of human ILC2s towards IL-17-producing ILCs in nasal inflammation. Nature Communications. 10 (1), 2162 (2019).
  36. Lei, A., Zhou, J. Cell-surface molecule-mediated cell-cell interactions in the regulation of ILC2-driven allergic inflammation. Cellular and Molecular Life Sciences. 76 (22), 4503-4510 (2019).
  37. Maazi, H., et al. ICOS:ICOS-ligand interaction is required for type 2 innate lymphoid cell function, homeostasis, and induction of airway hyperreactivity. Immunity. 42 (3), 538-551 (2015).
  38. Lei, A. H., et al. ICAM-1 controls development and function of ILC2. The Journal of Experimental Medicine. 215 (8), 2157-2174 (2018).
  39. Drake, L. Y., Iijima, K., Kita, H. Group 2 innate lymphoid cells and CD4+ T cells cooperate to mediate type 2 immune response in mice. Allergy. 69 (10), 1300-1307 (2014).
  40. Wang, Y., et al. The comparation of intraperitoneal injection and nasal-only delivery allergic rhinitis model challenged with different allergen concentration. American Journal of Rhinology & Allergy. 33 (2), 145-152 (2019).
  41. Niu, Y., et al. HIF1alpha deficiency in dendritic cells attenuates symptoms and inflammatory indicators of allergic rhinitis in a SIRT1-dependent manner. International Archives of Allergy and Immunology. 181 (8), 585-593 (2020).
  42. Van Nguyen, T., et al. Anti-allergic rhinitis activity of alpha-lipoic acid via balancing Th17/Treg expression and enhancing Nrf2/HO-1 pathway signaling. Scientific Reports. 10 (1), 12528 (2020).
  43. Pyun, B. J., et al. Gardenia jasminoides attenuates allergic rhinitis-induced inflammation by inhibiting periostin production. Pharmaceuticals (Basel). 14 (10), 986 (2021).
  44. Liu, Z., et al. Analysis of expression of ILC2 cells in nasal mucosa based on animal model of allergic bacterial infection rhinitis. Journal of Infection and Public Health. 14 (1), 77-83 (2021).
  45. Hu, B., Wang, Y., Zheng, G., Zhang, H., Ni, L. Effect of parasympathetic inhibition on expression of ILC2 cells in a mouse model of allergic rhinitis. The World Allergy Organization journal. 14 (9), 100582 (2021).
  46. Autengruber, A., Gereke, M., Hansen, G., Hennig, C., Bruder, D. Impact of enzymatic tissue disintegration on the level of surface molecule expression and immune cell function. European Journal of Microbiology & Immunology. 2 (2), 112-120 (2012).
  47. Krisna, S. S., et al. Optimized protocol for immunophenotyping of melanoma and tumor-bearing skin from mouse. STAR Protocols. 2 (3), 100627 (2021).
  48. Hoyler, T., et al. The transcription factor GATA-3 controls cell fate and maintenance of type 2 innate lymphoid cells. Immunity. 37 (4), 634-648 (2012).
  49. Huang, Y., et al. IL-25-responsive, lineage-negative KLRG1(hi) cells are multipotential ‘inflammatory’ type 2 innate lymphoid cells. Nature Immunology. 16 (2), 161-169 (2015).
  50. Loering, S., et al. Differences in pulmonary group 2 innate lymphoid cells are dependent on mouse age, sex and strain. Immunology and Cell Biology. 99 (5), 542-551 (2021).
  51. Lin, L., et al. Allergic inflammation is exacerbated by allergen-induced type 2 innate lymphoid cells in a murine model of allergic rhinitis. Rhinology Journal. 55 (4), 339-347 (2017).

Play Video

Cite This Article
Xie, Y., Zhang, Y., Liu, Y., Wang, Y., Cheng, K., Zhuang, R., Bian, K. Isolation of Group 2 Innate Lymphoid Cells from Mouse Nasal Mucosa to Detect the Expression of CD226. J. Vis. Exp. (183), e63525, doi:10.3791/63525 (2022).

View Video