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流式细胞术在脾脏单核细胞和树突状细胞亚群中的应用:自身免疫NOD小鼠与急性炎症的差异

期刊:J Immunol MethodsDOI:10.1016/j.jim.2015.08.015

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一、研究作者与发表信息
本研究由Matthew B. Dong(耶鲁大学医学院MD-PhD项目)、M. Jubayer Rahman和Kristin V. Tarbell*(美国国立卫生研究院糖尿病、消化与肾脏疾病研究所免疫耐受部门)合作完成,发表于Journal of Immunological Methods 2016年5月刊,最终版本DOI为10.1016/j.jim.2015.08.015。

二、学术背景
研究领域聚焦于免疫学中的抗原呈递细胞(Antigen-Presenting Cells, APCs),尤其是树突状细胞(Dendritic Cells, DCs)和单核细胞(Monocytes)在自身免疫性疾病和炎症中的作用。非肥胖糖尿病(Non-Obese Diabetic, NOD)小鼠是研究1型糖尿病的经典模型,但其脾脏中DCs和单核细胞亚群的表型与功能异质性尚未完全阐明。传统流式细胞术分选方案因炎症条件下表面标志物的动态变化而存在局限性。本研究旨在开发一种优化的多色流式 panel 和分选策略,以区分稳态和炎症状态下(如TLR配体刺激)的5个APC亚群,并揭示NOD小鼠中这些亚群的独特组成与功能差异。

三、研究流程与方法
1. 实验对象与处理
- 使用8-10周龄雌性C57BL/6(B6)、B6.NOD-(D11Mit167)H2g7(B6.G7)和NOD/ShiLtJ(NOD)小鼠,每组3只。
- 急性炎症模型:静脉注射CpG-A(TLR9配体)或PBS对照,12小时后取脾脏。

  1. 脾脏细胞制备与染色

    • 胶原酶消化法:脾脏经胶原酶III灌注消化后,通过60 μm滤网分离细胞,ACK裂解液去除红细胞。
    • 表面标志物染色:采用包含CD11b、CD11c、Ly6C、MHCII、CD8、Siglec-H等18种抗体的panel(详见表1),其中DCIR2(33D1)染色需钙离子依赖的缓冲液。
    • 磷酸化流式(Phosphoflow):细胞经IFNγ刺激后,用4%多聚甲醛固定和甲醇透化,检测STAT1磷酸化(pSTAT1)。
  2. 流式分选策略

    • 稳态与炎症状态分选
      1. 排除双联体、死细胞和谱系阳性细胞(CD3、CD19、NKp46、Ly6G)。
      2. pDCs:Siglec-H+ CD11cint;单核细胞来源DCs(MoDCs):CD11bhi MHCII+ Ly6C−;cDC1:CD8+ DCIR2−;cDC2:DCIR2+ CD11bint。
    • 验证标记:CD206(甘露糖受体)和CD209(DC-SIGN)高表达于MoDCs,而cDC2高表达CD4。
  3. 数据分析

    • 使用BD LSRII流式细胞仪和FlowJo 9.8.2软件,以荧光减一(FMO)对照设门。统计采用双尾t检验。

四、主要结果
1. NOD小鼠APC亚群异常
- pDCs比例升高(与B6.G7相比),且CpG刺激后减少幅度更小(仅7% vs 59%)。
- cDC1(CD8+)减少,而MoDCs增加(表4),后者在CpG刺激后显著减少,提示迁移或凋亡。
- 单核细胞Ly6C表达降低3.2倍,且CD64表达缺失(NOD遗传缺陷)。

  1. 炎症状态下的标志物动态

    • BST2(PDCA-1):稳态下特异性标记pDCs,但CpG刺激后单核细胞和MoDCs显著上调(MFI: MoDCs=3504 vs cDC2=1308),提示其不适用于炎症条件下的pDCs分选。
    • DCIR2:在cDC2中特异性表达,可区分MoDCs(DCIR2− CD11bhi)。
  2. 功能差异验证

    • pSTAT1动力学:pDCs基础pSTAT1水平高但响应延迟;cDC1/cDC2持续磷酸化,而MoDCs和单核细胞在30分钟后无显著变化(图5),证实亚群功能异质性。

五、结论与意义
本研究提供了一种可重复的流式分选方案,适用于稳态和炎症条件下脾脏APC亚群的精确区分,并首次报道NOD小鼠中MoDCs的增多可能与自身免疫发病相关。科学价值体现在:
1. 方法学创新:整合DCIR2和CD11b/CD11c梯度分选,解决了传统CD8−/CD11b+混合群体的混淆问题。
2. 疾病机制:NOD小鼠的APC失衡(如cDC1减少和MoDCs增多)可能破坏外周耐受,促进糖尿病进展。
3. 应用潜力:磷酸化流式方案为研究DCs信号通路提供了工具,助力免疫治疗靶点开发。

六、研究亮点
1. 跨条件适用性:分选方案同时兼容稳态(NOD慢性炎症)和急性炎症(CpG刺激)模型。
2. 表型-功能关联:通过磷酸化流式将亚群表型与STAT1信号功能直接关联。
3. NOD特异性发现:首次揭示MoDCs增多及Ly6C− pDCs亚群的存在(B6均为Ly6C+)。

七、其他价值
- 补充数据验证了CD64在非NOD小鼠中可作为MoDCs标记,但NOD中缺失,提示遗传背景对标志物选择的影响。
- 研究强调DCIR2在脾脏cDC2分选中的不可替代性,而其他组织(如淋巴结)可能需要调整策略。


此报告综合了实验设计、数据分析和生物学意义,为免疫学家研究APC异质性提供了方法学参考和疾病模型的新见解。

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