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T细胞和树突状细胞的联合会迅速重排MHC II的转运

2020.6.23

概述:CV1000活细胞动态观察系统,将显微镜、共聚焦扫描系统、活细胞培养等整合到一起,改变了传统共聚焦复杂连接,人员同步监控的操作模式,摒弃了一切外界人为干扰因素,实时动态的观察了T细胞和树突状细胞的联合会迅速重排MHC II的转运过程.将抗原以短肽形式呈递于T淋巴细胞的主要组织相容性复合物(MHC)是在内质网中装配的,一旦装配完成后它们将被运输到最终目的地。 MHC II类分子按照获得抗原的内吞途径到达细胞表面。MHC II类分子在专职抗原提呈细胞(APCs)中的运输被严格调控并且对脂多糖等炎症刺激有反应。为了研究MHC II类分子在抗原提呈细胞(APCs)中的运输,我们用带增强型绿色荧光蛋白(EGFP)标签的MHC II类分子替代鼠的MHC II类分子。由此产生的小鼠在免疫性上与野生小鼠没有区别。在骨髓来源的树突细胞中,我们发现晚期内吞结构中的MHC II类分子与其在朗格汉斯细胞中相似。我们发现当提呈抗原的树突细胞遇到合适特性的T细胞时,管状内体会在细胞内延伸以及朝向与其作用的T细胞方向极化,这促进了T细胞随后的反应。

实验目的:揭示MHC II类分子在抗原提呈中的运输方向

实验材料:

仪器: ZEISS 倒置显微镜+纺轮共聚焦目镜,流式细胞仪

试剂:抗EGFP单克隆抗体,Alexa Fluor 594标记的转铁蛋白, 鸡卵溶菌酶(HEL),卵清蛋白(Ova),Hoechst 33258染料

实验对象:树突细胞

实验步骤:

  1. 构建MHC II-EGFP knock-in小鼠

通过同源重组将带增强型绿色荧光蛋白(EGFP)标签的MHC II类分子插入129/Sv小鼠的胚胎干细胞   中(ES cells),通过western blot和荧光激活细胞分类(FACS)证明MHC II-EGFP蛋白表达,获得MHC II-EGFP knock-in小鼠。

2.证明转基因小鼠与野生小鼠在免疫性上的无差异

通过脉冲追踪分析(pulse-chase analysis)和免疫沉淀证明MHC II类分子在小鼠体内成熟,通过流式细胞仪分选细胞验证了转基因小鼠与野生小鼠在免疫性上的无显著差异。

3.MHC II-EGFP分子在树突细胞中的分布

图1是MHC II-EGFP蛋白在树突细胞晚期内体的分布。利用定时共聚焦显微镜(time-lapse confocal microscopy)观察

图1总结: MHC II-EGFP存在树突细胞内,它能诱发类似MHC II类分子的抗原提呈途径,脂多糖能够改变树突细胞的形态及MHC II-EGFP在细胞膜上的分布

4.T细胞引发MHC II定向转运

MHC II-EGFP小鼠的树突细胞(培养4天)分别与鸡卵溶菌酶(HEL)(图a)和卵清蛋白(Ova)(图b)温育过夜,使得来源HEL或Ova的短肽被MHC II展示于细胞膜上,各自加入HEL或Ova特意性的T杂交瘤细胞,利用定时共聚焦显微镜(time-lapse confocal microscopy)随机选取树突细胞-T细胞配合物观察发现,2小时和6小时后都产生了朝向T细胞的MHC II-EGFP细孔道(图a,图b)。在树突细胞/T杂交瘤细胞簇中加入可着色α-微管蛋白的红色染液,显微镜观察证明产生的朝向T细胞的小管就是MHC II-EGFP细孔道(图c)。

总结: 共聚焦显微镜观察证明T细胞引发MHC II指向自己的定向转运。

5.对T细胞引发小管的定量分析

在缺乏和存在卵清蛋白(Ova)的情况下,将被Hoechst 33258染色的天然的OTII T细胞(Ova特异性T细胞)分别与树突细胞孵育,统计学分析证明,卵清蛋白(Ova)诱导产生的朝向T细胞的小管的数量和长度都远远高于缺乏卵清蛋白(Ova)的环境下产生的(图3)。

总结: T细胞引发MHC II定向转运所产生的小管不是偶然事件,具有统计学意义。

结论:

总结上述一系列实验结果,MHC II类分子分布于树突细胞内,它通过内吞等一系列处理加工过程提呈抗原,脂多糖能够诱发树突细胞的形态的改变及增加MHC II类分子在细胞膜上的分布。在T杂交瘤细胞存在情况下,加入相应的抗原,会诱发树突细胞产生指向T细胞的细小管,导致MHC II类分子向T细胞的运输。另一方面,这种MHC II分子运输途径的重排反过来增强了T细胞活化的几率,促进T细胞随后的反应。

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