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Method Article
Die Mechanismen, die die interstitielle Motilität von CD4 Effektor T-Zellen an Entzündungsstellen bestimmen, sind relativ unbekannt. Wir stellen eine nicht-invasive Ansatz zu visualisieren und in vitro -geprimte CD4 - T - Zellen in den entzündeten Ohr Dermis, so dass für das Studium des dynamischen Verhaltens dieser Zellen in situ zu manipulieren.
Die Fähigkeit von CD4 T-Zellen-Effektorfunktionen durchzuführen ist abhängig von der eine rasche und effiziente Migration dieser Zellen in entzündetem peripheren Geweben durch eine bislang undefinierten Mechanismus. Die Anwendung der Multiphotonenmikroskopie auf die Untersuchung des Immunsystems liefert ein Werkzeug, um die Dynamik der Immunantworten in intakten Geweben zu messen. Hier präsentieren wir ein Protokoll für die nicht-invasive intravital Multiphotonen- Bildgebung von CD4-T-Zellen in den entzündeten Mausohr Dermis. Verwenden einer benutzerdefinierten Imaging-Plattform und ein Katheter ermöglicht die Visualisierung von CD4 T-Zell-Dynamik in der dermalen interstitium, mit der Fähigkeit, diese Zellen in Echtzeit über die Zugabe von blockierenden Antikörpern zu den wichtigsten molekularen Komponenten der Motilität beteiligt zu befragen. Dieses System bietet Vorteile gegenüber sowohl in vitro - Modellen und chirurgisch - invasiven bildgebenden Verfahren. die Wege, die von CD4-T-Zellen für die Motilität Verständnis liefern kann letztlich Einblick in die Basic Funktion der CD4-T-Zellen sowie die Pathogenese der beiden Autoimmunerkrankungen und Pathologie von chronischen Infektionen.
The effector function of CD4 T cells is critically dependent on their ability to rapidly enter and traverse a wide variety of peripheral tissues to survey for damage, locate foci of infection, or cause pathology from chronic infection or autoimmunity. While the processes of homing to inflamed sites1-4 and extravasation5-7 from the vasculature into tissues have been well-characterized, the factors that drive and regulate the interstitial motility of T cells remain undefined. The migration of T cells in complex 3D environments has been studied in vitro through the use of artificial matrices8-10 or microfluidic devices11,12, but these fail to recapitulate the complex and dynamic environment of an in vivo system. It is only recently, with the advent of high-resolution multi-color intravital imaging that it has become possible to study the dynamic behavior of immune cells in situ, allowing for a better understanding of intact immune responses.
Over a decade ago, several influential studies were published that first utilized multiphoton microscopy to address immunological questions. Early studies focused on the behavior of immune cells within explanted lymphoid organs13-16, which were soon followed by techniques to image exposed lymph nodes in anesthetized mice17. Imaging allowed for new fundamental observations about the stages of lymph node priming of T cells18, the mechanisms by which T cells migrate in secondary lymphoid organs19, T cell interactions with other immune cells20,21, and dynamic T cell positioning within the lymph node22. Although many early studies focused on lymph node dynamics, intravital imaging has been since been utilized to image the immune response in many peripheral tissues, including the brain23-25, liver26, lung27, and skin28-30.
The mouse ear dermis is particularly well poised for imaging, due to the thinness of ear skin, a relative lack of hair, and the ease with which it can be isolated from respiratory movements31. Indeed, the ear dermis has been used to image the interstitial behavior of dendritic cells32,33, T cells28,29,34,35, and neutrophils36,37, and is a well-established site for studying dermal inflammation. Increasingly, non-invasive procedures have been replacing surgical preparations of the skin, including split dermis38,39, flank39,40, or dorsal skin flap window39,41 models, that can induce changes to the local inflammatory milieu. The use of transferred, in vitro-primed, antigen-specific CD4 effector T cells allows for the study of a homogenous population of cells in the context of a dermal inflammatory response30. Here we describe a non-invasive imaging procedure that allows for the visualization of antigen-specific effector CD4 T cells in the dermal interstitium of the inflamed mouse ear, and the ability to manipulate these cells in real-time by introducing blocking antibodies through a venous catheter. We show that this model is effective for tracking the movement of CD4 T cells in the dermis and for querying the mechanisms that govern this motility.
Alle Verfahren Mäuse beteiligt sind, wurden von der Institutional Animal Care und Use Committee der University of Rochester genehmigt und durchgeführt in strikter Übereinstimmung mit dem Tierschutzgesetz und der Public Health Service Politik auf Humane Pflege und Verwendung von Labor verabreicht Tiere von den National Institutes Gesundheitsamt für Labortierschutz.
1. Herstellung von Effektorzellen CD4 T-Zellen
HINWEIS: Balb / c-TCR-transgenen Mäusen, die DO 11.10 spezifisch ein Peptid aus Hühnerei Ovalbumin (Pova: ISQAVHAAHAEINEAGR) erkennen. Andere TCR-transgenen Systeme ersetzt werden kann, die entsprechende verwandtes Peptid anstelle von Pova mit denen angegeben ist.
2. Übertragung von Zellen und Induktion der Entzündung
HINWEIS: Für eine optimale Zellzahlen für die Bildgebung, 5x10 6 sollte fluoreszenzmarkierten Th1 - Zellen in einem Gesamtvolumen von 200 & mgr; l PBS in jede Maus übertragen werden. Zellen sind hier mit dem grünen Farbstoff CFSE oder nahen roten Farbstoff CMTMR markiert, obwohl auch andere Zell tracker Farbstoffe verwendet werden können. CFSE und CMTMR-markierten Zellen werden kotransferierende für die Verfolgung von zwei verschiedenen Effektor CD4-Populationen zu ermöglichen.
3. Vorbereitung der Maus für Imaging
4. In vivo - Zeitraffer-Imaging und Intravenöse Antikörper - Administration
HINWEIS: Dieses Protokoll erfordert die Verwendung eines Multiphotonen-Mikroskop, ausgestattet mit einem Ti: Sa-Lasersystem. Das Ziel verwendet wird, ein 25x Vergrößerungslinse mit 1,05 NA, mit einem Gegenstand befestigtive Heizung auf 40 ° C eingestellt. Die optimale Temperatur für diese Heizvorrichtung wurde empirisch bestimmt die geeignete Temperatur sein, um die Ohr Dermis bei 37 ° C zu halten und müssen für die Verwendung in anderen Abbildungssysteme angepasst werden. Die Software Erwerb verwendet wird, kann zwischen den Instrumenten und Anpassungen des Protokolls variieren zu arbeiten unterschiedlich konfigurierten Systemen gemacht werden müssen. Stellen Sie sicher, dass Bilder in einem Format gespeichert werden, die mit jeder gewünschten Analysesoftware kompatibel ist.
Die Fähigkeit , Immunreaktionen in situ zu untersuchen , ohne die Immunumgebung zu verändern ist wesentlich, mit einem entzündeten Gewebe in Echtzeit Wechselwirkungen von T - Effektorzellen zu studieren. Imaging der intakten Ohr Dermis durch dieses Protokoll, umrissen in Figur 1A und B, ermöglicht die Visualisierung der übertragenen fluoreszenzmarkierten T - Effektor - Zellen in der dermalen Interstitium. Dies ermöglicht sowohl hochauflös...
Bedeutung
Hier präsentieren wir ein komplettes Protokoll für die 4D-Visualisierung übertragen, antigenspezifischen Effektor Th1-Zellen in den intakten Mausohr Dermis. Dieses Verfahren bietet Vorteile gegenüber einigen aktuellen Bildgebungsmodalitäten aus mehreren Gründen. Durch die Abbildung der ventralen Ohr Dermis, sind wir in der Lage Haarentfernung zu verzichten, die für die Bildgebung Protokolle unter Einbeziehung anderer Hautstellen erforderlich ist. Obwohl Enthaarungsm...
Die Autoren haben nichts zu offenbaren.
Die Autoren danken der University of Rochester Multiphotonenionisation Mikroskop Core Facility für die Hilfe bei Live-Bildgebung. Unterstützt von NIH AI072690 und AI02851 zu DJF; AI114036 bis AG und AI089079 zu MGO.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BALB/c mice | Jackson Laboratories | 000651 | Mice used were bred in-house |
DO11.10 mice | Jackson Laboratories | 003303 | Mice used were bred in-house |
HBSS | Fisher | 10-013-CV | Multiple Equivalent |
Newborn Calf Serum (NCS) | Thermo/HyClone | SH30118.03 | Heat inactivated at 56 °C for 30 minutes |
Guinea Pig Complement | Cedarlane | CL-5000 | |
anti-CD8 antibody | ATCC | 3.155 (ATCC TIB-211) | Antibodies derived from this hybridoma |
anti-MHC Class II antibody | ATCC | M5/114.15.2 (ATCC TIB-120) | Antibodies derived from this hybridoma |
anti-CD24 antibody | ATCC | J11d.2 (ATCC TIB-183) | Antibodies derived from this hybridoma |
anti-Thy1.2 antibody | ATCC | J1j.10 (ATCC TIB-184) | Antibodies derived from this hybridoma |
Ficoll (Fico/Lite-LM) | Atlanta Biologicals | I40650 | |
PBS | Fisher | 21-040-CV | Multiple Equivalent |
EDTA | Fisher | 15323591 | |
biotinylated anti-CD62L antibody (clone MEL-14) | BD | 553149 | |
streptavidin magnetic separation beads | Miltenyi | 130-048-101 | |
MACS LS Separation Column | Miltenyi | 130-042-401 | |
recombinant human IL-2 | Peprotech | 200-02 | |
recombinant mouse IL-4 | Peprotech | 214-14 | |
recombinant mouse IL-12 | Peprotech | 210-12 | |
anti-IFNg antibody (clone XMG 1.2) | eBioscience | 16-7311-85 | |
anti-IL-4 antibody (clone 11b11) | eBioscience | 16-7041-85 | |
RPMI | VWR | 45000-412 | |
Penicillin/Streptomycin | Fisher | 15303641 | |
L-glutamine | Fisher | 15323671 | |
2-mercaptoethanol | Bio-Rad | 161-0710 | |
ovalbumin peptide | Biopeptide | ISQAVHAAHAEINEAGR-OH peptide | |
Fetal Calf Serum (FCS) | Thermo/HyClone | SV30014.03 | Heat inactivated at 56 °C for 30 minutes |
24-well culture plate | LPS | 3526 | Multiple Equivalent |
CFSE | Life Technologies | C34554 | |
CMTMR | Life Technologies | C2927 | |
28 G1/2 insulin syringes, 1ml | BD | 329420 | |
28 G1/2 insulin syringes, 300μl | BD | 309301 | |
27 G1/2 TB syringes, 1ml | BD | 309623 | |
30 G1/2 needles | BD | 305106 | |
PE-10 medical tubing | BD | 427400 | |
cyanoacrylate veterinary adhesive (Vetbond) | 3M | 1469SB | |
heating plate | WPI | 61830 | |
Heating plate controller | WPI | ATC-2000 | |
Water blanket controller | Gaymar | TP500 | No longer in production, newer equivalent available |
water blanket | Kent Scientific | TP3E | |
Isoflurane vaporizer | LEI Medical | Isotec 4 | No longer in production, newer equivalent available |
isoflurane | Henry Schein | Ordered through Veterinary staff | |
microcentrifuge tubes | VWR | 20170-038 | Multiple Equivalent |
medical tape | 3M | 1538-0 | |
isoflurane nosecone | Built In-house, see Fig 2 | ||
imaging platform | Built In-house, see Fig 2 | ||
curved forceps | WPI | 15915-G | Multiple Equivalent |
scissors | Roboz | RS-6802 | Multiple Equivalent |
glass coverslips | VWR | Multiple Equivalent | |
high vacuum grease | Fisher | 146355D | |
cotton swabs | Multiple Equivalent | ||
delicate task wipes | Fisher | 34155 | Multiple Equivalent |
Olympus Fluoview 1000 AOM-MPM upright microscope with Spectra-Physics MaiTai HP DeepSee Ti:Sa laser | Olympus | call for quote | |
optical table with vibration control | Newport | call for quote | |
25x NA 1.05 water immersion objective for multiphoton imaging | Olympus | XLPLN25XWMP2 | |
objective heater | Bioptechs | PN 150815 | |
Detection filter cube | Olympus | FV10-MRVGR/XR | Proprietary cube, can be approximated from individual filters/dichroics |
anti-integrin β1 antibody (clone hMb1-1) | eBioscience | 16-0291-85 | Azide free, low endotoxin |
anti-integrin β3 antibody (clone 2C9.G3) | eBioscience | 16-0611-82 | Azide free, low endotoxin |
Texas Red Dextran (70,000 MW) | Life Technologies | D-1830 |
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