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浅谈组织特异性 Treg (一) 脑驻留 Treg 细胞

2021-02-03 21:06:14 admin 1

节性 T 细胞(Treg)除了在外周血内存在,对免疫反应发挥抑制性调节作用之外,越来越多的研究表明,在如小肠、皮肤等多种组织内存在 Treg (Tissue-resident Treg)。这些特定组织形成独特的「功能微环境」,也为身处该环境的 Treg 带来了组织标签,如脑驻留 Treg 表达有神经系统特定基因 Htr7,这通常是 5-羟色胺受体的编码基因【1】;组织内驻留 Treg 也会具有不同的表型、代谢需求,如不同于外周血循环 Treg 对 IL-2 的需求,组织驻留 Treg 不依赖于 IL-2,但 IL-7 和 IL-33 对其体外长期生存和基因、功能稳定发挥重要作用【2,3】。组织驻留 Treg 在组织稳态和重塑方面发挥更为突出的作用。

了解组织特异性驻留 Treg 细胞,对于当前以工程改造免疫细胞用于自身免疫疾病的细胞疗法开发意义深远:充分利用其组织特异性,根据实际需求改造出可靶向特定组织且具有组织修复功能或是高效迁移入淋巴器官恢复免疫耐受功能的工程化 Treg。

 

Treg 与脑损伤

脑损伤或神经退行性疾病的发生后小胶质细胞介导神经炎症发生,血脑屏障功能受损,内皮细胞释放大量炎性细胞因子募集外周免疫细胞浸入脑实质引发次级损伤。有大量基于动物模型的文献表明,过继性输入体外扩增的 Treg 可对脑缺血引起的脑损伤及次级损伤有明显的缓解作用【4,5】。但脑内是否驻留有 Treg,来源于胸腺发育的自然 Treg (natural Treg, nTreg) 还是诱导性 Treg (Induced Treg, iTreg)? 关于小胶质细胞是脑组织内免疫细胞的结论长久以来充满争议,那么其与小胶质细胞又有何关联?这些问题在最近一期 Cell 得到了答复,该文首次证实了人和小鼠脑内保守性地存在的一群脑特异性 CD4 Treg,明确了外周血存在的与脑特异性 Treg 的表型差异,揭示后者浸入脑组织的机制及其在出生后小鼠脑小胶质细胞发育中的关键作用【6】。
 

关于小胶质细胞
 

  • 小胶质细胞被认为是驻留于脑组织内的免疫细胞,为脑组织提供固有免疫监测、炎性反应和组织修复的功能;

  • 小胶质细胞对神经元成熟的促进贡献体现在「 synaptic pruning」,即将过多未形成突触的突起」修剪「除去;

  • 小胶质细胞在胚胎期末数量达到顶峰,出生后逐渐减少但开始成熟,大约出生后 8 周数量趋于稳定且功能成熟。
     

CD69 是脑驻留 CD4 T 细胞标记物

正常小鼠脑基底膜内存在脑驻留 CD4 T 细胞,经过定量大约有 2000 个 CD4 T,其中 Treg 的比例为 7.5%(高于外周血内 5% 的比例)。脑驻留 CD4 T 与外周血来源细胞最显著的表型差异在于脑驻留 CD4+ T 细胞中缺乏 Naïve 亚群但具备 CD69+ CD4 亚群的扩增;除 CD69,脑驻留 Treg 比外周来源 Treg 还高表达了 CTLA-4,ICOS 等激活标记物。通过共生实验发现,脑驻留 CD4+ T 细胞从外周血而来,初期均为 CD69-后转变为 CD69+并且该转变过程为瞬时, 激活的常规 CD4+T(Tconv)细胞和 Treg 较未激活的同类细胞均表现出更高的转化效率;CD69-CD4+ T 细胞在脑组织内的存留时间约为 2-3 周,远远短于 CD69+CD4+ T 细胞;结合多种方法学验证,认为脑驻留 CD4 T 细胞的标记物为 CD4+CD69+.



脑驻留 Treg 可抗原依赖性进入并驻留脑组织

在研究外周血 CD4 T 细胞如何进入脑组织的机制时利用 Nur77-GFP 转基因小鼠,发现 CD4+T 细胞进入脑组织必须以激活态作为前体条件,但进入脑组织后的 CD4 Tconv 不再依赖 TCR 的功能和抗原的存在;但 CD4 Treg 则有赖于脑内特异性抗原的持续存在。



小胶质细胞成熟依赖脑驻留 CD4+T 细胞

MHC-II 敲除小鼠表型与胸腺发育抑制小鼠表型一致,可观察到外周血和脑组织内 CD4+T 细胞缺乏。通过对比野生型小鼠和 MHC-II 敲除小鼠小胶质细胞单细胞测序结果发现,MHC-II 敲除小鼠脑内小胶质细胞转录表达谱滞留于非成熟阶段。形态学分析,MHC-II 敲除小鼠小胶质细胞形态呈树突细胞样。同时,神经元存在大量未成熟的细长突起,这是小胶质细胞功能障碍的显著标志,在多种人神经系统疾病中均可见,如唐氏综合征和雷特综合症。对转基因小鼠的行为学分析印证了小胶质细胞的相关功能:MHC-II 敲除小鼠出现焦虑性行为、空间学习记忆和条件性学习能力显著下降的表现。

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