补体调节蛋白CD46时序调控经典与非经典T细胞的细胞因子产生

Complement regulator CD46 temporally regulates cytokine production by conventional and unconventional T cells.

作者信息John Cardone, Gaelle Le Friec, Pierre Vantourout, Andrew Roberts, Anja Fuchs, Ian Jackson, Tesha Suddason, Graham Lord, John P Atkinson, Andrew Cope, Adrian Hayday, Claudia Kemper
PMID20694009
发布时间2010-09
DOI10.1038/ni.1917

实验完整度

高

含体外原代人CD4+ T细胞、γδ T细胞、Jurkat转染、siRNA、患者样本和机制验证

主要模型

人原代CD4+ T细胞 人Vγ9Vδ2 γδ T细胞 Jurkat T细胞系 类风湿关节炎患者及幼年关节炎患者滑液CD4+ T细胞

重点核对

CD4+ T细胞活化:抗CD3、抗CD28和/或抗CD46 mAb各2.0 μg/ml包被48孔板,2.5×10^5至3.5×10^5细胞/孔 IL-2浓度:低剂量0.5 U/ml或以下、5 U/ml,高剂量25、50或100 U/ml,用于诱导TH1或IL-10转换 γδ T细胞活化:HMBPP 10 nM刺激PBMC或纯化Vγ9Vδ2 T细胞,联用或不联用抗CD46 mAb和IL-2 100 U/ml 患者样本:3例健康供者和3例类风湿关节炎患者外周血T细胞,以及1例幼年关节炎患者双膝滑液T细胞;患者DAS28>5.1 检测终点:36 h、48 h或72 h细胞因子分泌,36 h流式检测IFN-γ+IL-10−、IFN-γ+IL-10+和IFN-γ−IL-10+亚群

摘要

在本研究中,我们展示了一种新的免疫调节形式:CD4+ T细胞上补体调节蛋白CD46的 engagement 促进了1型辅助性T细胞(TH1细胞)的效应潜能,但随着白细胞介素2(IL-2)的积累,它使细胞转向调节性表型,通过转录调节因子ICER/CREM减弱IL-2的产生,并在CD46尾部与丝氨酸-苏氨酸激酶SPAK相互作用后上调IL-10。活化的CD4+ T细胞产生CD46配体,阻断CD46抑制了IL-10的产生。此外,类风湿关节炎中的CD4+ T细胞未能转换,因而产生过量的干扰素-γ(IFN-γ)。最后,很少产生IL-10的γδ T细胞表达一种替代的CD46同种型,无法转换。尽管如此,T细胞抗原受体(TCR)γδ和CD46的共同 engagement 抑制了效应细胞因子的产生,确立CD46在免疫应答期间使用不同机制调节不同的T细胞亚群。

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
CD46与TCR共 engagement 如何时序调节人经典CD4+ T细胞和非经典γδ T细胞的细胞因子产生,以及该调节在炎性关节炎中是否异常。
核心机制
CD46通过CYT-1–BC1同种型经SPAK和Erk信号促进IL-10产生,并通过ICER/CREM核转位抑制IL-2转录;IL-2积累驱动TH1向IL-10分泌表型转换。γδ T细胞主要表达BC2同种型,不能转换,但CD46共 engagement 直接抑制其IFN-γ和TNF产生。
主要证据
人原代CD4+ T细胞中,抗CD3和抗CD46激活先诱导IFN-γ,随IL-2浓度升高出现IL-10+细胞;ICER/CREM在IL-10+细胞中结合IL2启动子;SPAK敲低或激酶失活减少IL-10;Jurkat-BC1而非BC2获得IL-10产生能力;类风湿关节炎患者CD4+ T细胞不能转换并产生过量IFN-γ;Vγ9Vδ2 T细胞表达BC2为主且不产生IL-10。
研究意义
提出CD46–IL-2轴是外周IL-10诱导和TH1–Tr1转换的机制,并提示该通路缺陷可能与类风湿关节炎等自身免疫/炎性疾病相关;同时提出IL-10分泌细胞可能代表效应T细胞应答的终点而非独立谱系。

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

建立CD46–TCR激活的CD4+ T细胞细胞因子分泌模型

确定CD46共激活对CD4+ T细胞IFN-γ和IL-10产生的调节及IL-2的作用。

纯化人CD4+ T细胞用抗CD3、抗CD28和/或抗CD46 mAb激活,在不同IL-2浓度下检测72 h IFN-γ和IL-10分泌及0–120 h动力学。

2

单细胞水平分析IFN-γ和IL-10分泌动态及抑制功能

验证IL-2是否驱动IFN-γ+IL-10−向IFN-γ+IL-10+和IFN-γ−IL-10+亚群转换,并检测各亚群上清的抑制活性。

36 h流式检测细胞因子分泌谱;分选IFN-γ+IL-10−、IFN-γ+IL-10+和IFN-γ−IL-10+亚群,培养18 h后取上清加入新鲜CD4+ T细胞,检测第6天增殖及IL-10中和的影响。

3

验证IL-10分泌细胞来源于TH1阶段

判断IL-10+细胞是否由初始IFN-γ+IL-10− TH1细胞转换而来。

在高IL-2下用抗IFN-γ或抗IL-10中和mAb处理,检测48 h各亚群比例;分选IFN-γ+IL-10−细胞扩增4 d后再次用抗CD3和抗CD46刺激,检测18 h分泌谱。

4

分析IL-10+细胞的转录因子和IL-2调控机制

确定CD46诱导的IL-10+细胞是否保留TH1标志,并验证ICER/CREM对IL-2的转录抑制。

36 h流式检测T-bet、GATA-3、Foxp3、p-STAT4、p-STAT5、p-STAT6、p-Erk和ICER/CREM;免疫印迹检测ICER/CREM核转位;ChIP检测ICER/CREM与IL2启动子结合。

5

确定CD46 CYT-1同种型和SPAK在IL-10产生中的作用

验证CD46胞内域CYT-1及SPAK是否为IL-10转换所必需。

构建稳定表达BC1或BC2的Jurkat细胞,检测IL-10;免疫共沉淀检测CD46与SPAK结合;siRNA敲低SPAK;稳定表达野生型或激酶失活SPAK的Jurkat检测IL-10。

6

比较γδ T细胞对CD46信号的应答

验证γδ T细胞是否因CD46同种型差异而不能发生IL-10转换,并检测CD46对效应细胞因子的直接抑制。

检测Vγ9Vδ2 T细胞CD46同种型表达;HMBPP刺激PBMC或纯化γδ T细胞,联用抗CD46和IL-2,检测IL-10、IFN-γ、TNF和CD25;检测凋亡/坏死。

7

评估炎性关节炎患者CD4+ T细胞的CD46转换缺陷

检测类风湿关节炎和幼年关节炎中CD46介导的TH1–Tr1转换是否异常。

健康供者和类风湿关节炎患者外周血CD4+ T细胞、幼年关节炎患者滑液CD4+ T细胞用抗CD3和抗CD46加IL-2激活,检测初次刺激、扩增和二次刺激后的细胞因子分泌谱。

8

验证局部补体C3b对CD46的内源性激活

检测活化CD4+ T细胞是否产生CD46配体C3b并功能性激活CD46。

流式检测CD4+ T细胞表面C3b沉积;用可溶性CD46阻断内源性CD46 engagement,检测IL-10产生。

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
抗CD28抗体(CD28.2)BD Biosciences--
抗CD3抗体(OKT-3)----
抗CD46抗体(TRA-2-10)----
多克隆兔SPAK抗血清(2281)Cell Signaling Technology2281
抗Erk1/2抗体(20A和MK12)BD Biosciences--
抗Jnk抗体(37/pan-JNK/SAPK1和pT183/pY185)BD Biosciences--
抗p38抗体(36/p38和27/p38α)BD Biosciences--
抗人IL-2中和单克隆抗体(MQ1-17H12)BD Biosciences--
抗人IL-4中和单克隆抗体(MP4-25D2)BD Biosciences--
抗人IL-10中和单克隆抗体(JES3-19F1)BD Biosciences--
抗人IFN-γ中和单克隆抗体(4S.B3)BD Biosciences--
抗磷酸化STAT4抗体(558249)BD Biosciences558249
抗磷酸化STAT5抗体(612567)BD Biosciences612567
抗磷酸化STAT6抗体(612701)BD Biosciences612701
抗CD4抗体(RPA-T4)BD Pharmingen--
抗CD25抗体(M-A251)BD Pharmingen--
抗CD45RA抗体(HI100)BD Pharmingen--
抗CD45RO抗体(UCHL1)BD Pharmingen--
抗CCR7抗体(2D12)BD Pharmingen--
抗Foxp3抗体(259D/C7)BD Pharmingen--
别藻蓝蛋白标记annexin VBD Pharmingen--
藻红蛋白标记抗T-bet抗体(4B10)eBiosciences--
异硫氰酸荧光素标记抗人pan γδTCR抗体(IM157U)Beckman CoulterIM157U
抗人Vδ2 TCR抗体(IM1464)Beckman CoulterIM1464
抗人ICER/CREM单克隆抗体(ab54625)Abcamab54625
Zenon小鼠R-藻红蛋白小鼠IgG1标记试剂盒Invitrogen--
羟甲基丁烯基焦磷酸----
重组C3bComplement Technologies--
可溶性CD46----
CD4微珠Miltenyi Biotec--
TH1/TH2流式微珠阵列试剂盒BD Biosciences--
人IFN-γ细胞因子分泌检测试剂盒Miltenyi Biotec--
人IL-10细胞因子分泌检测试剂盒Miltenyi Biotec--
人IL-2细胞因子分泌检测试剂盒Miltenyi Biotec--
CellTiter 96 AQueous One Solution细胞增殖检测Promega--
MAGnify染色质免疫沉淀系统Invitrogen--
靶向人SPAK的siRNA(siRNA编号898)Ambion898
阴性对照siRNAAmbion--
Gene Pulser电转仪Bio-Rad Laboratories--
ABI Prism 7700序列检测系统Applied Biosystems--
GATA-3特异性引物对(hs00231122_M1)Applied Biosystemshs00231122_M1
人18S rRNA管家基因Applied Biosystems--

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
CD4+ T细胞激活与细胞因子分泌
抗CD3、抗CD28和抗CD46 mAb包被浓度各2.0 μg/ml;细胞密度2.5×10^5至3.5×10^5/孔;IL-2浓度(0.5、5、10、25、50、100 U/ml);检测时间36、72或0–120 h
阅读提示:Online Methods的“T cell activation”和“Cytokine measurement”小节,以及Figure 1图注
IL-10转换与亚群分选
IL-2低剂量5 U/ml与高剂量50 U/ml;抗IL-2、抗IFN-γ或抗IL-10中和mAb;分选后18 h低IL-2(1 U/ml)培养;流式检测36 h亚群
阅读提示:Figure 1d、Figure 2b,c图注及“Suppression assay”小节
γδ T细胞激活
HMBPP 10 nM;IL-2 100 U/ml;抗CD46 mAb共 engagement;PBMC或纯度>95%的Vγ9Vδ2 T细胞;检测IL-10、IFN-γ、TNF和CD25
阅读提示:Figure 5图注和Online Methods的“T cell isolation, the γδ T cell line”小节
类风湿关节炎患者样本
患者DAS28>5.1;3例健康供者和3例类风湿关节炎患者;1例幼年关节炎患者双膝滑液;IL-2 25或50 U/ml;初次刺激36 h、扩增5 d、二次刺激8 h
阅读提示:Figure 6图注和Online Methods的“Donor and blood samples”小节
SPAK敲低与CD46同种型转染
SPAK siRNA 3 μg/ml、200 V、325 mF电转;Jurkat稳定转染BC1或BC2同种型;抗CD3和抗CD46激活48 h检测IL-10
阅读提示:Figure 4图注和Online Methods的“RNA silencing”小节