绒膜蜕膜解脲支原体感染激活胎膜炎症小体而无羊膜腔内感染:非人灵长类模型研究

Membrane inflammasome activation by choriodecidual Ureaplasma parvum infection without intra-amniotic infection in a Non-Human Primate model†

作者信息Sudeshna Tripathy, Irina Burd, Meredith A Kelleher
PMID38335245
发布时间2024-05-09
DOI10.1093/biolre/ioae027

实验完整度

包含慢性置管恒河猴体内模型、羊水和胎膜样本分析、基因和蛋白表达检测(RT-qPCR和Western blot)及免疫组化等多层级验证。

主要模型

慢性置管妊娠恒河猴(Macaca mulatta)绒膜蜕膜感染模型 羊膜和绒毛膜组织 羊水样本

重点核对

解脲支原体接种剂量:105 CFU/mL,每次1 mL 接种途径:经绒膜蜕膜导管 接种时间:从115-119天开始,每5天一次,直至剖宫产(136-140天) 对照组:无菌2SP培养基或生理盐水 样本量:每组4只动物

摘要

宫内感染是新生儿发病和死亡的重要原因。解脲支原体是从早产和未足月胎膜早破病例中常分离到的微生物。然而,上行性生殖道感染的早期机制仍不完全清楚。为检测胎儿(绒毛膜羊膜)膜中的炎症,我们利用了非人灵长类(NHP)模型进行绒膜蜕膜解脲支原体感染。8只慢性置管的妊娠恒河猴在妊娠约105-112天时接受母胎置管手术,并从115-119天开始进行绒膜蜕膜接种解脲支原体(105 CFU/mL,n=4)或无菌培养基(对照组;n=4),每5天重复一次,直至136-140天剖宫产(足月=167天)。平均接种至分娩间隔为21天,所有动物的羊水(AF)中均未检测到解脲支原体感染。绒膜蜕膜解脲支原体感染导致胎膜MMP-9和PTGS2表达增加,但未导致早产或AF促炎细胞因子浓度升高。然而,炎症小体传感器NLRP3、NLRC4、AIM2和NOD2以及衔接蛋白ASC(PYCARD)的基因表达显著增加。IL-1β、IL-18、IL-18R1、CASPASE-1的基因表达和pro-CASPASE-1蛋白表达随解脲支原体感染而增加。下游炎症基因MYD88和NFκB也显著上调。这些结果表明,绒膜蜕膜解脲支原体感染可以在微生物在AF中被检测到之前,引起炎症小体复合物和与pPROM及早产相关通路的激活。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
局部绒膜蜕膜解脲支原体感染能否在微生物入侵羊膜腔之前,激活胎膜中的炎症小体复合物及IL-1/IL-18信号通路,从而参与早产和未足月胎膜早破的发病机制?
核心机制
绒膜蜕膜解脲支原体感染激活胎膜炎症小体传感器(NLRP3、NLRC4、AIM2、NOD2)及衔接蛋白和效应蛋白(ASC、CASPASE-1)的基因表达,上调IL-1、IL-18及相关受体和下游MYD88/NF-κB信号,同时诱导MMP9和PTGS2表达,这些机制可能促进胎膜结构完整性的破坏,参与pPROM及早产的病理过程。
主要证据
在无羊膜腔内感染和早产的情况下,羊膜和绒毛膜中观察到炎症小体传感器基因和蛋白表达变化(如NLRC4、NOD2、NLRP3、AIM2等),PYCARD和CASP1基因表达上调,IL-18、IL-1、IL-1β及下游MYD88、NF-κB基因表达增加,且MMP9和PTGS2蛋白表达增强,由RT-qPCR、Western blot和免疫组化等实验证实。
研究意义
本研究建立了一个模拟上行性生殖道感染早期阶段的非人灵长类模型,证明在羊水可检测到微生物之前胎膜炎症已启动,为理解pPROM和早产的起始机制提供了新见解,并可能为早期诊断和治疗干预提供靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立绒膜蜕膜感染模型

模拟上行性生殖道感染的早期阶段,将解脲支原体局限于绒膜蜕膜间隙,避免羊膜腔感染。

对慢性置管的妊娠恒河猴通过绒膜蜕膜导管接种解脲支原体或无菌培养基,每5天一次,直至剖宫产。

2

验证感染局限性和无羊膜腔感染

确认感染局限于绒膜蜕膜未扩散至羊膜腔,确保模型代表早期阶段。

通过羊水培养和PCR检测羊水中是否存在解脲支原体,并在剖宫产时对接种部位和远端胎膜进行培养和PCR。

3

评估妊娠结局和羊水炎症

确定感染是否引起早产或羊膜腔炎症,以便模型能代表亚临床阶段。

监测子宫收缩活动,测量羊水中细胞因子、基质金属蛋白酶和前列腺素浓度,并记录剖宫产时的妊娠年龄。

4

检测炎症小体成分的基因和蛋白表达

检测感染是否激活炎症小体传感器、衔接蛋白和效应蛋白。

从羊膜和绒毛膜中提取RNA和蛋白,通过RT-qPCR和Western blot检测NLRP3、NLRC4、AIM2、NOD2、PYCARD、CASP1以及ASC和pro-CASPASE-1的表达。

5

检测IL-1家族和下游信号基因表达

评估炎症小体下游细胞因子和信号通路是否被激活。

通过RT-qPCR测量羊膜和绒毛膜中IL-1、IL-1β、IL-18、IL-18R1、IL-18BP、MYD88、NF-κB等基因表达,并用Western blot检测IL-1β和IL-18蛋白形式。

6

检测MMP9和PTGS2表达

评估与胎膜完整性和宫缩相关的酶是否被诱导。

通过RT-qPCR和免疫组化检测羊膜和绒毛膜中MMP9和PTGS2的表达,并测量羊水中相关MMP浓度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证基因表达变化
验证蛋白表达变化
评估炎症介质水平

产品清单

实验环节名称品牌货号
10B肉汤Thermo Scientific--
QIAZOL裂解试剂Qiagen--
ZYMO Direct-zol RNA小量制备试剂盒ZYMO Research--
NanoDrop ND-1000紫外可见分光光度计Thermo Scientific--
Applied Biosystems高容量cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific--
PowerUp SYBR Green预混液Thermo Fisher Scientific--
Applied Biosystems QuantStudio 3实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
RIPA裂解液Sigma-Aldrich--
PhosSTOP EASY包Roche--
无EDTA蛋白酶抑制剂混合物Abcam--
BCA蛋白定量试剂盒Pierce--
Invitrogen Novex WedgeWell 4-20% Tris-甘氨酸凝胶Invitrogen--
iBlot 2干式转印系统Invitrogen--
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物Thermo Scientific--
iBright 1500成像系统Invitrogen--
VECTASTAIN Elite ABC HRP试剂盒Vector Laboratories--
ImmPACT DAB过氧化物酶(HRP)底物试剂盒Vector Laboratories--
卡尔蔡司Axio Scope显微镜Carl Zeiss--
AxioCam ERc 5s相机Carl Zeiss--
10%中性缓冲福尔马林----
Histo-clear脱蜡剂National Diagnostics--
Luminex多重分析Millipore Sigma--
NLRP3 (D4D8T)抗体Cell Signaling Technology15101
NLRC4 (D5Y8E)抗体Cell Signaling Technology12421
AIM2 (D5X7K)抗体Cell Signaling Technology12948
NOD2 (2D9)抗体Gene TexGTX30615
ASC/TMS1 (E1E3I)抗体Cell Signaling Technology13833
人/恒河猴IL-18/IL-1F4抗体R&D SystemsAF2548
抗pro-caspase-1 + p10 + p12抗体 [EPR16883]Abcamab179515
IL-1β/IL-1F2抗体Novus BiologicalsNB600-633
抗COX2/环氧化酶2抗体Abcamab179800
抗MMP9抗体Abcamab58803
β-actin单克隆抗体 (15G5A11/E2)InvitrogenMA1-140

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
恒河猴种类、孕龄、置管手术细节、术后用药(抗生素和宫缩抑制剂)
阅读提示:Methods: Animals, Experimental design
感染接种
解脲支原体菌株和血清型、接种剂量(105 CFU/mL)、接种体积(1 mL)、接种途径(绒膜蜕膜导管)、接种时间(115-119天开始,每5天一次)
阅读提示:Methods: Experimental design, Microorganism
羊水分析
羊水采集方法、离心条件、Luminex分析的具体因子
阅读提示:Methods: Amniotic fluid analysis
基因表达检测
RNA提取方法、RT-qPCR反应体系(引物浓度、SYBR Green Mix)、内参基因(GAPDH)
阅读提示:Methods: RNA isolation, Real-time quantitative polymerase chain reaction
蛋白表达检测
蛋白提取方法(RIPA buffer、蛋白酶抑制剂)、Western blot条件(一抗和二抗孵育时间、浓度)、成像和定量方法
阅读提示:Methods: Preparation of tissue lysates, Immunoblot analysis
组织学分析
组织固定、切片厚度、H&E染色和免疫组化染色步骤(抗原修复、封闭、抗体浓度、显色)
阅读提示:Methods: Immunohistochemistry