脑部感染后抗原特异性CD8 T细胞在骨髓中积累并功能性再激活

Antigen-specific CD8 T cells accumulate and functionally reactivate in the bone marrow following brain infection

作者信息Delaney M Anani-Wolf, Eliese M Moelker, Shannon E Wallace, Rachael A Reesman, Kelly M Hotchkiss, Kathryn E Blethen, Saskia Hemmers, Christian K Pfaller, Anna L Borchers, Pamela K Norberg, Brittany N Thomas, Michelle L Bowie, Asma Hassani, Michael D Forston, Alexandra M Hoyt-Miggelbrink, Cori E Fain, Vatsal Jain, Mustafa Khasraw, Gerald A Grant, Vidyalakshmi Chandramohan, Aaron J Johnson, Katayoun Ayasoufi
PMID42894239
发布时间2026-07-23
DOI10.1186/s12974-026-03968-z

实验完整度

高

包含TMEV颅内感染、OVA+Poly I:C脑内递送、LCMV系统感染三种模型,多种基因敲除与抗体清除验证,流式、ELISPOT、RT-PCR等多层证据。

主要模型

C57BL/6小鼠颅内TMEV感染模型 C57BL/6小鼠脑内Poly I:C+OVA递送模型 C57BL/6小鼠腹腔LCMV感染模型 Rag KO小鼠过继转移模型

重点核对

FTY720处理(0.5 mg/kg,每日两次腹腔注射)阻断淋巴细胞从SLO外流,验证骨髓内抗原特异性CD8 T细胞积累不依赖循环招募 CD8 T细胞清除(低剂量10 µg/克隆或高剂量200 µg/克隆的YTS169和53-6.7抗体)验证LSK扩增和MHCII+髓系细胞增加依赖于CD8 T细胞 VP2肽(1 mg/mL,100 µL尾静脉注射)再激活记忆CD8 T细胞,E7肽作为对照 四聚体染色(H-2Db:VP2 1:100,H-2Kb:SIINFEKL 1:50)定量抗原特异性CD8 T细胞 IFN-γ ELISPOT检测骨髓CD4和CD8 T细胞对GP33/GP61肽(1 µg/mL)的功能应答

摘要

背景:骨髓是负责造血的主要免疫器官,但其在塑造适应性免疫应答中的作用仍不完全清楚。特别是,脑部感染后抗原特异性CD8 T细胞应答能否在骨髓中产生并持续存在尚不明确。方法:我们使用C57BL/6小鼠颅内感染Theiler鼠脑脊髓炎病毒(TMEV),并结合互补的抗原递送(OVA + Poly I:C)和系统性感染(LCMV)模型。使用基于四聚体的流式细胞术在脑、次级淋巴器官和骨髓中定量抗原特异性CD8 T细胞。使用FTY720调节淋巴细胞运输,并通过肽再激活评估功能性记忆应答。通过流式细胞术分析造血干祖细胞(HSPC)群体和髓系区室。结果:颅内TMEV感染后5-7天内,抗原特异性CD8 T细胞在骨髓中积累,动力学与次级淋巴器官相当。颅内递送后24小时内在骨髓中可检测到抗原,且主要与迁移性抗原呈递细胞相关。抗原特异性CD8 T细胞在骨髓中长期持续存在,并在抗原再次 encounter 时表现出强劲扩增,即使在限制淋巴细胞外流的条件下也是如此。这些细胞的再激活与Lineage⁻Sca-1⁺c-Kit⁺(LSK)HSPC的扩增和MHCII⁺髓系群体的增加相关。骨髓微环境中LSK和MHCII+髓系细胞的增加在CD8 T细胞清除后被消除。结论:这些发现确立了骨髓是脑部感染后抗原特异性CD8 T细胞积累、持续存在和功能性再激活的活跃部位。骨髓内抗原特异性CD8 T细胞活性与造血微环境的调节相关,突显了中枢神经系统导向的免疫应答与系统性造血之间先前未被充分认识的联系。

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
脑部病毒感染后,抗原特异性CD8 T细胞能否在骨髓中产生、持续存在并功能性再激活,以及这是否影响骨髓造血微环境。
核心机制
脑源性抗原由迁移性髓系抗原呈递细胞快速运送至骨髓,在骨髓内原位启动CD8 T细胞应答;记忆CD8 T细胞再激活后通过CD8 T细胞依赖性方式诱导LSK造血干祖细胞扩增和髓系细胞MHCII表达上调。
主要证据
TMEV颅内感染、Poly I:C+OVA脑内递送和LCMV系统感染模型中,四聚体流式检测到骨髓抗原特异性CD8 T细胞积累;FTY720处理不影响骨髓内积累;VP2肽再激活后骨髓抗原特异性CD8 T细胞扩增和blast,伴随LSK和CD11b+MHCII+细胞增加,CD8清除后消除。
研究意义
将骨髓确立为脑部感染后支持抗原特异性CD8 T细胞应答的活跃免疫区室,揭示中枢神经系统导向免疫应答与系统性造血调节之间的新联系。

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

TMEV颅内感染后抗原特异性CD8 T细胞在骨髓中的动力学分析

验证脑部病毒感染是否导致抗原特异性CD8 T细胞在骨髓中积累,并与SLO和脑内动力学比较。

C57BL/6小鼠颅内接种TMEV,在感染后1、2、3、4、5、7天收集脑、CLN、ILN、脾、胸腺、股骨和胸骨骨髓,用H-2Db:VP2四聚体流式定量抗原特异性CD8 T细胞。

2

FTY720阻断淋巴细胞外流验证骨髓内抗原特异性CD8 T细胞积累的独立性

判断骨髓内抗原特异性CD8 T细胞是原位启动还是从SLO经血液循环浸润。

TMEV感染前2天开始腹腔注射FTY720,每日两次持续至第7天处死,检测血液、淋巴结、脾、股骨和胸骨骨髓中抗原特异性CD8 T细胞频率和数量。

3

Poly I:C+AF488-OVA脑内递送模型验证非感染性抗原的骨髓积累

验证脑内抗原递送是否同样导致骨髓中抗原特异性CD8 T细胞积累,并追踪抗原呈递细胞。

小鼠脑内立体定位注射Poly I:C单独或Poly I:C+AF488-OVA,5-7天后检测脑、脾、CLN、股骨、胸骨和颅骨骨髓中Kb:SIINFEKL特异性CD8 T细胞和AF488+细胞,并用流式鉴定AF488+细胞类型。

4

脑内抗原向骨髓的早期运输动力学分析

确定脑内递送抗原后到达骨髓的时间窗口和携带抗原的细胞类型。

Poly I:C+AF488-OVA脑内注射后24、48、72小时(第1、3、5天)收集脑、CLN、脾、股骨、胸骨和颅骨骨髓,流式检测AF488+细胞频率和数量,并用UMAP分析AF488+细胞类型和MHCII/MHCI表达。

5

LCMV系统感染模型验证骨髓中功能性抗原特异性T细胞积累

验证伴有中枢神经系统受累的系统性病毒感染是否同样导致骨髓中功能性抗原特异性CD8和CD4 T细胞积累。

C57BL/6小鼠腹腔感染LCMV Armstrong株,7天后检测脑、脾、股骨、胸骨和颅骨骨髓中GP33和NP396四聚体阳性CD8 T细胞,并用ELISPOT检测骨髓细胞对GP33和GP61肽的IFNγ应答。

6

骨髓CD8 T细胞过继转移验证抗病毒功能

验证骨髓来源CD8 T细胞是否具有抗病毒免疫功能和前体频率。

从naïve或LCMV感染7天后的WT小鼠骨髓中磁珠负选CD8 T细胞,静脉转移约400,000-600,000细胞至LCMV感染4天后的Rag KO小鼠,7天后检测四聚体阳性细胞和ELISPOT IFNγ应答。

7

TMEV感染后60天骨髓记忆CD8 T细胞再激活分析

验证脑部感染后骨髓中形成持久记忆CD8 T细胞,并可在抗原再 encounter 时再激活。

TMEV颅内感染后55天,处死前5天开始FTY720或处死前2天开始CD8清除抗体,处死前2天静脉注射E7或VP2肽,检测股骨骨髓中Db:VP2+ CD8 T细胞频率、数量、blast(FSC-A/SSC-A gMFI)和CD11b+MHCII+细胞。

8

TMEV感染后200天骨髓记忆CD8 T细胞再激活及造血干祖细胞分析

验证骨髓抗原特异性CD8 T细胞记忆的长期持久性及其再激活对LSK和髓系细胞的影响。

TMEV感染后15-28周,处死前5天开始FTY720,处死前2天开始αCD8LD或αCD8HD,处死前2天静脉注射E7或VP2肽,检测股骨和胸骨骨髓中Db:VP2+ CD8 T细胞、LSK、CD38low LSK和CD11b+MHCII+细胞。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
Theiler鼠脑脊髓炎病毒Daniel株----
FTY720Millipore/SigmaSML0700-25 mg
抗CD8克隆YTS169BioXcellBE0117
抗CD8克隆53-6.7BioXcellBE0004-1
VP2121-130肽Gen-Script--
E7肽Gen-Script--
AF488标记卵清蛋白InvitrogenO34781
聚肌胞苷酸InvivogenNC9180242
FITC抗CD45抗体Tonbo35-0451-U100
H-2Db:VP2121-130四聚体NIH Tetramer Core Facility--
H-2Kb:SIINFEKL四聚体NIH Tetramer Core Facility--
抗小鼠IFN-γ单克隆抗体(AN18)Mabtech--
生物素化抗小鼠IFN-γ单克隆抗体(R4-6A2)Mabtech--
Zombie UV活性染料----
Brilliant染色缓冲液PlusBD Biosciences566385
True-Stain单核细胞封闭剂Biolegend426103
CytoFix固定缓冲液BD Biosciences554655
Cytek Aurora流式细胞仪Cytek--
CD8 T细胞分离试剂盒(负选)STEMCELL19853
TRIzolAmbion, Life Technologies--
DNase IInvitrogen18068-015
RNeasy Mini试剂盒Qiagen74104
High-Capacity cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher4366814
PowerUp SYBR Green预混液Thermo FisherA25741
Promega DNase试剂盒(RQ1)PromegaM6101
Moloney鼠白血病病毒逆转录酶PromegaM1701
逆转录系统试剂盒PromegaA3500
100 µm滤网Miltenyi Biotec130-110-917
PercollSigmaP1644-1L
肝素粉末Millipore/Sigma9041-08-1
Hamilton注射器Hamilton14-824-16

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
TMEV感染与CD8 T细胞动力学
TMEV剂量2×10^6 PFU/10 µL颅内注射;检测时间点1-7天;四聚体染色浓度1:100;naïve对照设置;实验重复三次
阅读提示:Methods 'Injection of TMEV'及Fig. 1A图注
FTY720阻断淋巴细胞外流
FTY720剂量0.5 mg/kg,每日两次腹腔注射;感染前2天开始给药;vehicle对照;实验重复四次(2雄2雌)
阅读提示:Methods 'Treatment with FTY720'及Fig. 2A图注
Poly I:C+OVA脑内递送
Poly I:C浓度10 µg/µL,AF488-OVA浓度20 µg/µL;注射位点侧脑室和皮层坐标;注射体积3 µL/位点,速率0.5 µL/min;检测时间5-7天
阅读提示:Methods 'Injection of Poly I:C or Poly I:C + AF488-labeled OVA into the brain'及Fig. 3A图注
CD8 T细胞清除
αCD8LD:YTS169和53-6.7各10 µg/克隆,连续2天腹腔注射;αCD8HD:各200 µg/克隆,连续3天;清除效率验证
阅读提示:Methods 'Treatment with αCD8-depleting antibodies'及Fig. 8-9图注
记忆CD8 T细胞再激活
VP2或E7肽1 mg/mL,100 µL尾静脉注射,处死前2天;TMEV感染后55天(60天检测)或15-28周(200天检测);FTY720处死前5天开始
阅读提示:Methods 'Reactivation of VP2121–130-specific T cells'及Fig. 8A, 9A图注
ELISPOT检测
GP33和GP61肽终浓度1 µg/mL;细胞接种密度(股骨350,000-500,000/孔,胸骨250,000/孔,脾250,000-500,000/孔);过夜刺激;Concanavalin A 4 µg/mL阳性对照;无肽阴性对照
阅读提示:Methods 'ELISPOT'