辅助T细胞(Th)是为免疫系统的其他细胞提供辅助功能,特别是抗原呈递细胞(APCs,如巨噬细胞、树突状细胞和B细胞),并对这些细胞的活化和成熟起到重要的作用的细胞群体,比如Th1/Th2/Th17/Treg等亚群,最经典的流式检测分群,通常都是检测它们分泌的细胞因子来做鉴定分析的。
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但困难也就随之而来了,首先细胞因子位于细胞膜内,需要固定破膜才可以检测得到;其次细胞因子在细胞静息期或者轻度炎症下分泌量非常微小,很难检测到,需要额外对细胞进行体外刺激和因子分泌阻断处理来提高检出率;另外细胞因子往往很不稳定,容易受外界处理不当而降解,如样本数量过大,样本制备活性不好,或不适当的固定破膜试剂等影响。
因此为了避免刺激效果不好,体外培养不当,实验处理复杂等因素对实验检出结果的影响,很多科学家会为了简化Th亚群的检测难度,使用对应细胞亚群的表面标志物或核内标志物进行检测,详见如下汇总表:
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表面指标鉴定Th分型
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核内指标鉴定Th分型
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以Th1/2/17群体为例,详细列举细胞因子外的标记物检测意义:
Th1:在Th1分化中起关键作用的两种细胞因子是IFNγ和IL-12。分泌的IL-12能活化STAT4转录因子从而促进Th细胞分化为Th1效应细胞。而STAT4能活化转录因子STAT1和Tbet促进IFNγ产生。Tbet被认为是Th1分化的主要调节因子,因为它诱导更多的IFNγ表达,形成增强Th1反应的正反馈环;下表为促进Th1细胞发育的基因表达和细胞因子变化:
Th1细胞 | |
促进发育的细胞因子 | IL-12、IFNγ |
转录因子和信号转导蛋白 | Tbet、STAT1、STAT4 |
细胞表面标志物 | Fas、FasL(类型1) |
CD119 (IFNγR1)、CD183 (CXCR3) | |
CD186 (CXCR6)、CD191 (CCR1) | |
CD195 (CCR5)、CD212 (IL-12Rβ1) | |
CD218a (IL-18Rα)(小鼠,非人类) | |
CD254 (RANKL)CD366 (TIM3) | |
分泌的细胞因子 | IFNγ、TNFα、GM-CSF、IL3、LTα、 |
LTβ、CXCR3、CCL2、IL2、IL10 |
Th2:Th2细胞介导针对细胞外寄生虫、细菌、过敏原和毒素的体液或抗体介导的免疫反应的活化和维持;下表为Th2细胞发育的基因表达和细胞因子变化:
_ | Th2细胞 |
转录因子和信号转导蛋白 | GATA-3、BATF、IRF4、STAT6 |
细胞表面标志物 | CD184 (CXCR4)、CD194 (CCR4) |
CD198 (CCR8)、CD294 (CRTh2) | |
CD365 (TIM1)、IL-25R(IL-17RB) | |
IL-33R(ST2) | |
分泌的细胞因子 | IL-4、IL-5 |
IL-10 (小鼠)、IL-13 |
Th17:从外周血、组织和肿瘤中分离细胞用流式细胞分析已被广泛用于研究Th17的生物学和功能。流式细胞术对Th17细胞的分型通常依赖于关键效应细胞因子(如IL-17A)或转录主要调节因子;下表为Th17细胞发育的基因表达和细胞因子变化:
_ | Th17细胞 |
转录因子和信号转导蛋白 | BATF、c-Maf、IRF4 |
RORα、RORγt | |
细胞表面标志物 | CD39 (人样)、CD121a |
CD161 (人样) 、CD194 (CCR4) | |
CD196 (CCR6)、CD360 (IL-21R) | |
CD212 (IL-12Rβ1)、IL-23R | |
分泌的细胞因子 | GM-CSF、IL-17A、 |
IL-17AF、IL-17F | |
IL-21、IL-22 |
参考文献:
[1] Donaldson M M , Shing〧en Kao, Foulds K E . OMIP2: An 18〤olor Panel for Measuring Th1, Th2, Th17, and Tfh Responses in Rhesus Macaques[J]. Cytometry Part A, 2019, 95(3).
[2] Maddur M S , Miossec P , Kaveri S V , et al. Th17 cells: biology, pathogenesis of autoimmune and inflammatory diseases, and therapeutic strategies.[J]. The American Journal of Pathology, 2012, 181(1).
[3] Walker J A , Mckenzie A . TH2 cell development and function.[J]. Nature Reviews Immunology, 2018, 18(2):121-133.
[4] Dintwe O , Rohith S , Schwedhelm K V , et al. OMIP‐056: Evaluation of Human Conventional T Cells, Donor‐Unrestricted T Cells, and NK Cells Including Memory Phenotype by Intracellular Cytokine Staining[J]. Cytometry Part A, 2019.
[5] Wingender G , Kronenberg M . OMIP‐030: Characterization of human T cell subsets via surface markers[J]. Cytometry Part A the Journal of the International Society for Analytical Cytology, 2016, 87(12):1067-1069.
[6] Liang P , Peng S , Zhang M , et al. Huai Qi Huang corrects the balance of Th1 /Th2 and Treg /Th17 in an ovalbumin -induced asthma mouse model[J]. Biosci Rep, 2017:BSR20171071.