文摘
研究人类的1型糖尿病(近年来)是通过动物模型的可用性,如nonobese糖尿病(NOD)小鼠自发发展自身免疫性糖尿病,以及各种各样的转基因小鼠模型,减少基因和致病的复杂性,而自发的点头模型。近年来,越来越多的证据牵连CD4+CD25+调节性T (Treg)细胞的转录因子Foxp3表达自我耐受性的故障和恢复在近年来免疫内稳态。在本文中,我们概述目前小鼠模型来研究具体的角色+Treg细胞控制的破坏性细胞自身免疫,包括小说点头模型,允许特定的和暂时删除Foxp3控制+Treg细胞。
1。介绍
1型糖尿病(近年来)是一种慢性疾病通过功能性胰岛素产生的损失胰腺胰岛细胞,胰岛浸润反应CD4所致+和CD8+T细胞调节细胞的破坏(1]。许多人类在近年的免疫学方面模仿nonobese糖尿病(NOD)小鼠模型,显示胰岛渗透和破坏性的自身免疫性胰岛炎早在4周的年龄和自发发展到明显的糖尿病成人(2]。在小鼠和人类已经表明,CD4的观察+CD25+调节性T细胞(Treg) forkhead框转录因子表达Foxp3扮演不可或缺的角色在维护免疫内稳态的调节炎症反应对入侵病原体,防止破坏性自身免疫(3- - - - - -6]。一个特别引人注目的具体的例子+Treg细胞功能,抑制破坏性组织自身免疫反应的观察急性消融Treg细胞在成年老鼠携带胰腺点头cell-reactive T细胞受体(TCR)作为转基因可以引起明显的自身免疫性糖尿病在几天内(见部分4.3)。考虑到他们nonredundant功能在维持免疫内稳态,Foxp3并不奇怪+Treg细胞功能已经引起了相当大的关注,尤其是承诺的目标在临床设置的免疫反应,如近年来。在这里,我们提供小鼠模型的概述近年来,在我们看来,显得特别适合研究Foxp3的各个方面+Treg细胞介导的控制细胞自身免疫,从古典糖尿病模型适应Treg细胞的功能分析小说的遗传工具Treg细胞耗竭小鼠点头。
2。胰腺细胞的表达Neo-Self-Antigens
2.1。自发的模型
Double-transgenic老鼠coexpress模型抗原(如卵白蛋白、淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒糖蛋白,或流感病毒血凝素;在胰腺公顷)各自的细胞与细胞活性细胞neo-self-antigen (I - MHC类或类II-restricted)自发发展自身免疫性糖尿病、概括自然点头的某些方面的模型,虽然快动力学(8]。作为一个例子,转基因的表达一个HA-reactive CD4细胞+ (9,10]或CD8+ (11)T细胞促进小鼠自发性糖尿病发展另外表达HA控制鼠胰岛素启动子(RIP-HA) [12]。潜在RIP-HA模型的局限性,其中许多之间共享各种double-transgenic糖尿病模型,详细讨论了在其他地方(13]。然而,TCR-HA×RIP-HA老鼠带来一些好处,特别是有关机械的上下文中研究抗原宽容感应。同时限制细胞致病性单一、明确的neo-self-protein和与其他许多转基因细胞(如DO11.10) TCR-HA表示只有在CD4的一小部分+T细胞在不同的淋巴组织(从5%到20%),与多克隆种群的TCR-HA共存−CD4+T细胞表达内源性TCR基因重组(14]。在TCR-HA×RIP-HA模型,选择性受体激动剂配体稳态12月——205年交付+DCs已表现出干扰的发展自身免疫性糖尿病(15),可能由于extrathymic抗原Foxp3的感应+从最初天真Foxp3 Treg细胞−TCR-HA+T细胞(16,17]。然而,似乎可取的,自发的自身免疫性糖尿病double-transgenic模型中观察到的结果将随后被扩展到nontransgenic点头模型。
2.2。过继转移模型
在免疫缺陷(破布−−/,裸体)RIP-HA受体小鼠,天真的CD4细胞的过继转移+TCR-HA+T细胞(即。,without prior T cell activation在体外)从TCR-HA供体小鼠诱发自身免疫性糖尿病(1 - 2周内10,14,18]。在免疫活性的受体小鼠,天真的CD4细胞+TCR-HA+T细胞转移(图1(一)未引起明显的糖尿病(图1(c)),或许是由于extrathymic Foxp3的感应+Treg细胞表型最初Foxp3的很大一部分−同源抗原的T细胞在识别抗原递呈细胞位于外周淋巴组织(图1(b))。值得注意的是,最初天真CD8+CL4+(19)和CD4+TCR-HA+(图1(c)) T细胞,它被preactivated在体外如前所述(7),可以促进自身免疫性糖尿病发展后不久,注入到老鼠免疫活性的接受者。重要的是要强调糖尿病诱导的动力学和效率极度依赖preactivation合适的文化条件。
Double-transgenic TCR-HA×Pgk-HA老鼠代表抗原Foxp3的一个方便的来源+Treg细胞,表达HA磷酸甘油酸酯激酶启动子的控制下(Pgk-HA)导致外围intrathymically诱导Foxp3积累+TCR-HA+Treg细胞(22]。Foxp3−TCR-HA+T监管1细胞有效的抑制能力很容易从周围淋巴组织分离TCR-HA老鼠coexpress Ig - HA的控制下κ启动子(23]。总的来说,RIP-HA模型提供了独特的机会来研究抗原抑制的机制细胞自身免疫,用人cotransfer TCR-HA+Foxp3 Treg细胞,要么+或具体−表型和致病性T效应细胞(CD4细胞+TCR-HA+或CD8+CL4+)。
3所示。点头过继转移模型
3.1。BDC2.5 T细胞过继转移
CD4+T细胞表达BDC2.5 TCR转基因,这是胰岛活性上下文中的细胞MHC II级Ag7分子,是高度在点头致糖尿病的老鼠(24,25]。虽然织mimotope肽刺激BDC2.5+T细胞在摩尔浓度已经描述了一些年前26),chromogranin最近才提出代表自然负责胰腺自体抗原细胞致病性BDC2.5+T细胞(27]。天真BDC2.5+T细胞,流式细胞仪纯化(图2(一))从外周淋巴组织的免疫活性的NOD.BDC2.5小鼠Foxp3-dependent GFP表达(见部分4.3)和过继转移到TCR -−−/(28]或Rag1−−/(图2(b))小鼠点头,接受lymphopenia-driven增殖,导致Foxp3的收购+Treg细胞表型最初Foxp3的很大一部分−T细胞(29日- - - - - -31日]。不过,事先T细胞激活在体外,5×10过继转移5天真BDC2.5+T细胞持续引发自身免疫性糖尿病在老鼠lymphopenic点头天,揭示了高血糖浓度(图2(c))。在这个过继转移模型、自身免疫性糖尿病发病可以进一步加速了TCR prestimulation在体外和越来越多的BDC2.5注入+T细胞(图2(c))。事实上,过继转移在体外激活BDC2.5+T细胞为新生儿或免疫缺陷(scid) TCR -−−/,Rag1−−/)点头接受老鼠是常用的作为谷蛋白的诱导胰腺的标准协议胰岛炎症。与T辅助(Th) 2 (32]和Th17 [33从BDC2.5]细胞生成+T细胞在体外,Th1-polarized BDC2.5+T细胞有效地诱发积极注入自身免疫性糖尿病对新生儿点头老鼠(32),而Th17 BDC2.5+细胞已报告,促进快速出现糖尿病成人点头。scid小鼠(33]。
除了提供致糖尿病的CD4细胞+BDC2.5+T效应细胞,NOD.BDC2.5小鼠Foxp3-dependent GFP表达(28,34- - - - - -37)代表一个方便的具体来源+Treg细胞相同的抗原特异性,这很容易纯化流式细胞仪(V4+CD4+CD25+绿色荧光蛋白+)从CD25珠丰富单一的外周淋巴细胞悬浊液捐赠组织(图3(一个))。重要的是,cotransfer只有5×104Foxp3+BDC2.5+Treg细胞能充分协调长期NOD.Rag1自体免疫保护−−/老鼠,另外收到5×105致糖尿病的天真BDC2.5+T细胞(图3 (b))。除了研究Foxp3的抑制功能+BDC2.5+在NOD.BDC2.5老鼠Treg细胞群自然发展,收养BDC2.5+T细胞转移模型提供了评估Foxp3的抑制能力的机会+Treg细胞被人为地从最初Foxp3生成−BDC2.5+T细胞的实验设置extrathymic Treg细胞诱导,例如,通过retrovirus-mediated异位表达Foxp3(图3 (c))。注意,与天真BDC2.5过继转移+T细胞(图3 (b)),cotransfer -IRES-YFP(空)+BDC2.5+T细胞由于T细胞prestimulation大大加速了糖尿病在体外逆转录病毒感染(图3 (c))。
(一)
(b)
(c)
(d)
在小鼠免疫活性的点头,在活的有机体内的应用在体外扩大Foxp3+BDC2.5+Treg细胞(38,39),以及具体+BDC2.5+Treg细胞,生成在体外通过异位表达Foxp3 [20.)或TGF -介导的诱导Foxp3表达(40),可以有效地预防甚至逆转自发糖尿病。
3.2。多克隆T细胞过继转移
从糖尿病未分离脾细胞,non-TCR转基因点头供体老鼠注入后3周内会诱发自身免疫性糖尿病NOD小鼠,比如NOD.Rag1−−/老鼠(图3 (d))或辐照点头老鼠(41]。尽管CD4的相对贡献+和CD8+在先前的研究[T细胞一直争议42,43),最近的观察在点头。使用高纯度scid小鼠T细胞数量显示自身免疫性糖尿病的发展在这个需要CD4过继转移模型+和CD8+T细胞(44]。Cotransfer多克隆Foxp3的+Treg细胞,纯化人口或包含在未分离总细胞群,可以用来评估他们的抑制能力的自身免疫性糖尿病。耐受性后12 - 205+树突状细胞疫苗促进proinsulin-reactive Foxp3+Treg细胞活动,总从自身免疫脾细胞保护的cotransfer点头捐赠者可以推迟致糖尿病的发病在NOD.Rag1 splenocyte-mediated糖尿病−−/收件人(图3 (d))[21]。
4所示。Foxp3的废除+Treg细胞活性
4.1。遗传缺陷
废除Treg细胞功能一直积极讨论作为一个公认的机制在人类各种自身免疫性疾病(45]。Foxp3的重要作用+Treg细胞保护的概念所反映出的自身免疫性糖尿病是近年来代表的一个主要组成部分即(肠病,免疫功能障碍,polyendocrinopathy x连锁)综合征(46- - - - - -48)影响人类与废除Treg细胞功能由于FOXP3基因的突变49- - - - - -51]。在老鼠身上,自发的52)或基因(53]Foxp3不足导致死亡年龄的3 - 4周由于致命multiorgan自身免疫综合征的发展概括许多人类即综合症的临床特征。值得注意的是,在Foxp3-deficient小鼠自身免疫性糖尿病的表现non-autoimmune-prone遗传背景迄今为止还没有被报道。此外,Foxp3-deficient老鼠在diabetes-prone背景开发外分泌胰腺炎和peri-insulitis点头,但不显化入侵胰岛炎和糖尿病(54]。几种nonmutually排斥机制可能占缺乏明显的糖尿病Foxp3-deficient老鼠,包括过早死亡和改变T细胞剧目选择由于胸腺T细胞的严重缺陷发展(55]。在任何情况下,这种显著的区别人类即表现的自身免疫性糖尿病患者限制了开发本构Foxp3基因缺陷的小鼠和伴随的缺乏功能性Treg对胰腺癌细胞的研究细胞自身免疫。
4.2。管理Anti-CD25马伯
检查具体的贡献+Treg细胞在胰腺的控制细胞自身免疫,管理anti-CD25马伯已被广泛用作功能丧失的方法,绝大多数研究采用克隆PC61(而不是7 d4)。是否废除的抑制活性在活的有机体内管理anti-CD25马伯可以归因于功能失活(56)或实际的物理CD25-expressing Foxp3的消除(删除)+Treg细胞一直争议讨论(56- - - - - -58]。在其他非操纵老鼠点头,单剂量(59)或重复(60)注入anti-CD25马伯PC61可以显著加速的自发发展自身免疫性糖尿病青少年而不是成人(61年雌性。在实验设置的耐受性方案导致点头从自身免疫小鼠的长期保护细胞的破坏,anti-CD25马伯曾作为一个方法来解决CD25的相对贡献+Treg细胞耐受诱导,PC61管理结果的快速降水明显的糖尿病(59,61年- - - - - -63年]或未能打破了细胞的宽容和维护normoglycemia [64年- - - - - -66年]。然而,这样的实验结果的解释是由于这一事实CD25表达并非Foxp3独有+Treg细胞。事实上,PC61政府成年老鼠点头也被推迟报道糖尿病发作(65年),或许是由于对CD4激活其负面影响+和CD8+T与调节效应细胞CD25表达。此外,似乎要强调anti-CD25治疗目的是干扰Treg细胞功能,通过删除或功能失活,将不可避免地闲置Foxp3+Treg细胞CD25低/−表现型。一致,保留大量Foxp3 anti-CD25治疗协议+细胞(56- - - - - -58,67年,68年]。
4.3。白喉Toxin-Mediated Foxp3的删除+Treg细胞
Foxp3-dependent表达人类的白喉毒素(DT)作为转基因受体,从一个内部核糖体进入站点(IRES)下游Foxp3coding地区[69年)或Foxp3细菌人工染色体(BAC)(称为“调节性T细胞耗竭”老鼠,DEREG;(36]),提供了一个机会为特定的和暂时删除Foxp3控制+Treg细胞在小鼠non-autoimmune-prone遗传背景。在这两种小鼠模型,具体+Treg细胞消耗的在活的有机体内DT管理促进自身免疫性疾病的发展,尽管自身免疫性症状的严重程度的差异(36,69年]。点头遗传背景,两个独立的鼠标线和DT受体表达Foxp3的选择性+Treg细胞生成。虽然Feuerer等人建立了一个小说Foxp3 BAC转基因线采用点头胚胎(28),我们NOD.Foxp生成老鼠通过回交特征明显的转基因DEREG小鼠模型(36,70年- - - - - -73年]在点头/ Lt背景(图4)。
(一)
(b)
(c)
转基因的表达BDC2.5 TCR有效阻止了免疫活性的点头女性自发的自身免疫性糖尿病的发展(74年),但大大加速糖尿病NOD小鼠进展,如NOD.TCR -−−/或NOD.Rag1−−/老鼠(74年),以及NOD.Foxp3−−/老鼠(54]。急性Foxp3的消融+Treg细胞(图4(一))会导致暂时性的增加在某些成人NOD.Foxp血糖浓度女性,但始终未能促进显性糖尿病(图4 (b))。在NOD.Foxp×BDC2.5雌性,Foxp3+Treg细胞消融引发自身免疫性细胞破坏后8天内发起DT政府(图4 (b))。值得注意的是,在自发点头模型相比,NOD.Foxp另外×BDC2.5模型允许在雄性小鼠自身免疫性糖尿病的感应,与女性相比效率和动力学相似(图4 (c))。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是支持的Kompetenznetz糖尿病(糖尿病能力网络)由联邦教育部和研究(FKZ 01 gi0805-07)得到了德国糖尿病研究中心(BMBF DZD汽车集团。由FZT FKZ01GI0924)和111(脱硫、再生疗法德累斯顿中心集群卓越)。