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Title (eng)
In-depth characterization of porcine naive and memory CD4+ T cells
Author
Simone Herel
Assessor
Birgit Strobl
Degree supervisor
Kerstin Mair
Description (eng)
Bachelor thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2023
Abstract (eng)
CD4+ T cells are an important component of the adaptive immune response. It is generally acknowledged that after antigen exposure they differentiate from naïve to memory CD4+ T cells. In 1999 two main subsets of human memory T lymphocytes were described, the central memory and effector memory T cells. However, recent studies showed that the human CD4+ T-cell population is much more heterogenous, hinting there may be more differentiation stages than formerly described. More insight into this topic can be provided by multi-color FCM, combining specific markers associated with T-cell differentiation. As swine is being considered as a potential biomedical animal model, further studies of its immune system are needed. Similarities between human and porcine lymphocytes have been observed, therefore for our study on porcine CD4+ T cells we also expected a high subset heterogeneity. The goal was to establish an applicable complex multi-color staining panel for better characterization of the porcine naive and effector/memory CD4+ T-cell subsets with cell surface markers CD4, CD8α, CD27, CD28, CD45RA, CD45RC, CD62L, CD95, CCR7, and MHC-II. For the study peripheral blood mononuclear cells were isolated from blood of six 6-months old healthy animals by gradient centrifugation. The expression of the markers mentioned above was analyzed by multi-color FCM. The naïve and memory subsets were defined by CD8α/CD27 expression – according to literature on porcine cells, and further analyzed by CCR7/CD45RA expression – a marker combination used for human T cells. Our results indicate the presence of various subpopulations of naïve and effector/memory CD4+ T lymphocytes. Besides CCR7+CD45RA+ cells within CD8α-CD27+ naive, a prominent subset of cells that downregulated CD45RA was observed. CD4+CD8α+CD27+ TCM consisted of CCR7+CD45RA-, CCR7-CD45RA-, as well as a minor subset with a CCR7+CD45RA+ phenotype. CD4+CD8α+CD27- TEM mainly had a CCR7-CD45RA- phenotype, but also CCR7+CD45RA- or CCR7-CD45RA+ subpopulations were observed. The latter representing TEMRA. CD28 expression was high in naïve and TCM subsets and declined in TEM and TEMRA defined stages. CD62L expression on the other hand declined already in TCM subpopulations and was absent in TEM and TEMRA subsets, while CD95 expression was only observed within TCM subsets and MHC-II was upregulated only towards the TEM stage. Expression of CD45RC showed a more heterogenous expression within the diverse CD4+ subsets. Together, this data highlights the high variability of porcine naïve and memory/effector CD4+ T cells which may cast light on diverse transitional stages of T-cell differentiation in the pig.
Description (deu)
Bachelorarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2023
Abstract (deu)
CD4+ T-Zellen sind ein wichtiger Bestandteil der adaptiven Immunantwort. Es ist allgemein anerkannt, dass sie sich nach Antigenexposition von naiven zu CD4+ T-Gedächtniszellen differenzieren. Im Jahr 1999 wurden zwei Hauptuntergruppen menschlicher T-Gedächtniszellen beschrieben: die Zentralen und die Effektor T-Gedächtniszellen. Jüngste Studien haben jedoch gezeigt, dass die Population der menschlichen CD4+ T-Zellen viel heterogener ist, was auf eine mögliche Existenz mehrerer Differenzierungsstadien hindeutet. Die Mehrfarben-Durchflusszytometrie, in der spezifische Marker für die T-Zell-Differenzierung kombiniert werden können, kann weitere Erkenntnisse zu diesem Thema liefern. Da das Schwein als vielversprechendes biomedizinisches Tiermodell beschrieben ist, sind weitere Studien über das porzine Immunsystem erforderlich. In vergangenen Studien wurden Parallelen zwischen humanen und porzinen Lymphozyten festgestellt, daher erwarteten wir für unsere Studie über porzine CD4+ T-Zellen auch eine hohe Heterogenität der Subpopulationen. Ziel dieser Studie war es, ein komplexes Mehrfarben Panel für die Durchflusszytometrie zur genaueren Charakterisierung der CD4+ naiven und T-Effektor/Gedächtnis-Zellsubsets vom Schwein zu entwickeln. Dazu wurden die Zelloberflächenmarker CD4, CD8α, CD27, CD28, CD45RA, CD45RC, CD62L, CD95, CCR7 und MHC-II untersucht. Für die Studie wurden periphere mononukleäre Blutzellen aus dem Blut von sechs Monate alten gesunden Tieren durch Gradientenzentrifugation isoliert. Die naiven und die T-Gedächtniszellen wurden anhand der Expression von CD8α/CD27 definiert - entsprechend der Literatur über Schweinezellen. In einem weiteren Schritt wurden die Zellen anhand der Expression von CCR7/CD45RA analysiert - einer Markerkombination, die für die menschlichen T-Zellen verwendet wird. Unsere Ergebnisse weisen auf das Vorhandensein vielfältiger Subpopulationen von naiven und CD4+-Effektor-/Gedächtnis-T-Lymphozyten hin. Neben CCR7+CD45RA+ Zellen innerhalb der CD4+CD8α-CD27+ naiven T-Zellen wurde eine Population von Zellen gefunden, die CD45RA herunterreguliert hatte. CD4+CD8α+CD27+ Zentrale T-Gedächtniszellen bestanden aus CCR7+CD45RA- und CCR7-CD45RA- Zellen, sowie einer kleineren Untergruppe mit einem CCR7+CD45RA+ Phänotyp. CD4+CD8α+CD27- Effektor T-Gedächtniszellen hatten hauptsächlich einen CCR7-CD45RA- Phänotyp, aber es wurden auch geringere Frequenzen von CCR7+CD45RA- oder CCR7-CD45RA+ Subpopulationen beobachtet. Letzter Phänotyp repräsentiert final differenzierte Effektor T-Gedächtniszellen. Die CD28 Expression war hoch in naiven und Zentralen T-Gedächtniszellen und nahm in Effektor T-Gedächtniszellen ab. Die Expression von CD62L hingegen nahm bereits in den Subpopulationen der Zentralen T-Gedächtniszellen ab und war in den verschiedenen Subpopulationen der Effektor T-Gedächtniszellen nicht vorhanden. Die Expression von CD95 wurde dagegen nur in den Subpopulationen der Zentralen T-Gedächtniszellen gemessen und MHC-II wurde ausschließlich im Differenzierungsstadium der Effektor T-Gedächtniszellen hochreguliert. Die Expression von CD45RC war dagegen sehr heterogen innerhalb der verschiedenen CD4+ Subpopulationen. Zusammenfassend heben diese Daten die große Variabilität der CD4+ naiven und T-Gedächtnis/Effektorzellen beim Schwein hervor, die uns die verschiedenen Übergangsstadien der T-Zell-Differenzierung beim Schwein erklären könnte.
Type (eng)
Bachelor theses
Language
[eng]
Persistent identifier
https://phaidra.vetmeduni.ac.at/o:4685
AC number
AC17213834
Number of pages
33
Date issued
2023
License
All rights reserved