CD4(+) T细胞体内TCR信号印记一种细胞内在的、瞬时的低运动模式,与趋化因子受体表达水平、微管网络、整合素和蛋白激酶C活性无关

In vivo TCR Signaling in CD4(+) T Cells Imprints a Cell-Intrinsic, Transient Low-Motility Pattern Independent of Chemokine Receptor Expression Levels, or Microtubular Network, Integrin, and Protein Kinase C Activity.

作者信息Markus Ackerknecht, Mark A Hauser, Daniel F Legler, Jens V Stein
PMID26106396
发布时间2015-06-08
DOI10.3389/fimmu.2015.00297

实验完整度

包含体外趋化实验、体内归巢实验、流式细胞术、Western blot及药理学干预等多层次验证。

主要模型

DO11.10 TCR转基因CD4+ T细胞过继转移小鼠模型 OVA/CFA免疫的BALB/c小鼠

重点核对

CD4+ T细胞激活后迁移能力下降的时间窗口(第2-3天) CCR7、CXCR4、CXCR5表达水平与迁移能力的解偶联 pStathmin水平在第3天升高 nocodazole、整合素阻断抗体和PKC抑制剂对迁移的影响

摘要

活体成像显示,T细胞在淋巴组织内生理性激活过程中会改变其迁移行为。然而,激活的T细胞的内在迁移能力如何受趋化因子受体水平或其他调节元件调控仍不甚清楚。在此,我们使用佐剂驱动的炎症模型来检查卵清蛋白特异性DO11.10 CD4+ T细胞在引流淋巴结中的运动模式与CCR7、CXCR4和CXCR5表达水平的对应关系。我们发现,虽然在CD4+ T细胞激活后的最初48-72小时内,CCR7和CXCR4表面水平基本保持不变,但它们在体外对相应配体CCL19、CCL21和CXCL12的趋化运动和定向迁移能力在此时间窗口内显著降低。激活的T细胞在免疫后第6天从这种暂时的运动性降低中恢复,与向CXCR5配体CXCL13迁移的增加相一致。CD4+ T细胞短暂受损的运动模式与免疫后第3天LFA-1表达增加和微管调节因子Stathmin磷酸化增强相关,但微管去稳定和整合素阻断均不能逆转TCR印迹的无反应性。此外,蛋白激酶C(PKC)抑制不能恢复趋化活性,排除了PKC介导的受体脱敏作为激活T细胞迁移减少的机制。因此,我们确定了CD4+ T细胞在激活后不久出现的一种细胞内在的、与趋化因子受体水平解偶联的运动性降低,与克隆扩增同时发生。短暂降低的对趋化运动和趋化刺激的反应能力可能有助于激活的CD4+ T细胞在反应性外周淋巴结中的滞留,从而允许整合充分激活所需的共刺激信号。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
CD4+ T细胞激活后短暂的低运动性是否由趋化因子受体表达下调、微管稳定性、整合素或PKC信号介导?
核心机制
TCR信号诱导的细胞内在迁移能力降低,与趋化因子受体水平、微管网络、整合素活性及PKC信号均无关。
主要证据
体外趋化实验显示DO11.10 CD4+ T细胞对CCL19、CCL21和CXCL12的迁移在第2-3天显著降低;LFA-1表达增加和pStathmin升高,但阻断或干扰这些通路不能恢复迁移。
研究意义
短暂的低运动性可能有助于激活的CD4+ T细胞在反应性淋巴结中滞留,以便整合充分的共刺激信号完成完全激活。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

小鼠免疫模型建立

诱导抗原特异性CD4+ T细胞在体内激活并扩增

将DO11.10 CD4+ T细胞过继转移至BALB/c小鼠,1天后皮下注射OVA/CFA或OVA肽/CFA乳液,在多个淋巴结部位免疫。

2

流式细胞术分析激活标志物和趋化因子受体

检测激活后CD4+ T细胞表面标志物和趋化因子受体的表达变化

在不同时间点收获引流淋巴结,用流式抗体染色分析KJ1-26+和KJ1-26-细胞上CD25、CD44、LFA-1、CCR7、CXCR4、CXCR5等表达。

3

体外趋化实验评估迁移能力

评估激活的CD4+ T细胞对趋化因子的自发和定向迁移能力

使用Transwell小室(5 μm孔径)进行趋化实验,检测细胞对CCL19、CCL21、CXCL12、CXCL13的迁移。

4

体内归巢实验

验证激活的CD4+ T细胞在体内归巢能力是否降低

从免疫小鼠分离第3天的KJ1-26+和KJ1-26- CD4+ T细胞,荧光标记后过继转移至未免疫小鼠,3-5小时后用3-DIF分析淋巴结中的细胞。

5

信号通路药理学干预

测试微管解聚、整合素阻断和PKC抑制能否恢复迁移能力

使用nocodazole、抗整合素αL和α4抗体、PKC抑制剂BIM处理细胞后进行趋化实验;免疫荧光验证微管网络。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证细胞功能变化
验证分子表达变化
验证免疫效应
验证机制链路
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI/10%胎牛血清培养基----
5(6)-羧基荧光素二乙酸酯琥珀酰亚胺酯Molecular Probes--
卵清蛋白Sigma--
OVA肽323-339----
完全弗氏佐剂----
CCL19Peprotech--
CCL21Peprotech--
CXCL12Peprotech--
CXCL13R&D systems--
Transwell小室(5 μm孔径)CoStar--
诺考达唑Sigma--
双吲哚马来酰亚胺X盐酸盐Sigma-AldrichB3931
抗小鼠CXCR4单克隆抗体(克隆2B11)BD Biosciences--
抗小鼠CXCR5单克隆抗体(克隆2G8)BD Biosciences--
抗小鼠CD44单克隆抗体(克隆IM7)BD Biosciences--
抗小鼠LFA-1单克隆抗体(克隆2D7)BD Biosciences--
抗小鼠CD25单克隆抗体(克隆PC61)BD Biosciences--
抗小鼠IL-2单克隆抗体(克隆JES6-5H4)BD Biosciences--
抗小鼠IFN-γ单克隆抗体(克隆XMG1.2)BD Biosciences--
抗小鼠CD4单克隆抗体(克隆RM4-5)Biolegend--
链霉亲和素(PE或APC偶联)BD Biosciences--
抗CCR7单克隆抗体(克隆4B12)eBioscience--
CCL19-Ig融合蛋白----
抗磷酸化ezrin/radixin/moesin单克隆抗体Cell Signaling Technology3149
抗磷酸化stathmin多克隆抗体Biossbs-9765
KJ1-26单克隆抗体Caltag--
抗αL整合素单克隆抗体(FD441.8)nanotools--
抗α4整合素单克隆抗体(PS/2)nanotools--
兔抗α/β-微管蛋白抗体Cell Signaling Technology2148
Alexa488偶联山羊抗兔IgGInvitrogenA-11008
抗PKC亚型抗体Cell Signaling Technology9378
抗β-肌动蛋白抗体Abcamab8227
NP40裂解缓冲液----
PhosStop磷酸酶抑制剂Roche--
complete Mini蛋白酶抑制剂Roche--
原钒酸钠----
抗CD3抗体----
抗CD28抗体----
阴性磁珠分选Dynal--
阴性磁珠分选StemCell Technologies--
FACS Aria III流式细胞分选仪BD Biosciences--
LSR II流式细胞仪BD Biosciences--
FACScalibur流式细胞仪BD Biosciences--
CellQuest Pro软件BD Biosciences--
FlowJo软件FlowJo--
琼脂糖Invitrogen--
苯甲酸苄酯----
双光子显微镜(Trimscope)LaVision Biotech--
Volocity软件Improvision--
Nikon Eclipse E600显微镜Nikon--
NIS elements软件Nikon--
Prism软件Graphpad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型与免疫
DO11.10 CD4+ T细胞过继转移数量(2.5×10^6),免疫时间(转移后1天),免疫方式(皮下注射,50 μl/部位,5个部位),OVA/CFA浓度(20 mg/ml OVA)
阅读提示:Materials and Methods: Mice, lymphocyte preparation, and adoptive transfer
流式细胞术分析
抗体克隆号(如anti-CXCR4 2B11, anti-CXCR5 2G8),表面染色和细胞内染色步骤
阅读提示:Materials and Methods: Flow cytometry
体外趋化实验
趋化因子浓度(CCL19 100 nM, CCL21 50/100 nM, CXCL12 100 nM, CXCL13 250 nM),细胞数量(5×10^5/孔),Transwell孔径(5 μm),孵育时间(2 h)
阅读提示:Materials and Methods: Chemotaxis assays
信号通路干预
Nocodazole浓度(0.1-1 μM),整合素阻断抗体浓度(1 μg/10^6细胞),PKC抑制剂BIM浓度(1和10 μM),孵育时间
阅读提示:Materials and Methods: Chemotaxis assays; Figure 5
体内归巢实验
细胞数量(KJ1-26+ 3.5-4×10^5,KJ1-26- 2.4-3×10^6),转移后分析时间(3-5小时)
阅读提示:Materials and Methods: Homing assays and 3-DIF; Figure S3