IL-22通过抑制IL-17A抑制博来霉素诱导的小鼠肺纤维化

IL-22 inhibits bleomycin-induced pulmonary fibrosis in association with inhibition of IL-17A in mice

作者信息Ziye Qu, Wencan Dou, Kexin Zhang, Lili Duan, Dongmei Zhou, Songlou Yin
PMID36564791
发布时间2022-12-24
DOI10.1186/s13075-022-02977-6

实验完整度

包含体内动物模型(WT、IL-22KO小鼠)、体外细胞实验(A549、NIH/3T3、MLFs),并进行功能验证(重组IL-22、中和抗体、siRNA)和机制验证(STAT3、SMAD3磷酸化)。

主要模型

野生型C57BL/6小鼠 IL-22基因敲除小鼠 A549人肺泡上皮细胞 NIH/3T3小鼠成纤维细胞 小鼠原代肺成纤维细胞(MLFs)

重点核对

IL-22基因敲除小鼠比野生型小鼠表现出更严重的肺纤维化 重组IL-22可逆转IL-22KO小鼠的严重纤维化表现 IL-22降低肺组织中Th17细胞比例和IL-17A mRNA水平 IL-17A中和抗体可缓解IL-22KO小鼠的严重肺纤维化 IL-17A siRNA敲低或重组IL-22降低Collagen I表达,重组IL-17A逆转此效应

摘要

背景:间质性肺病是结缔组织病常见的关节外并发症,以进行性且不可逆的肺部炎症和纤维化为特征,导致显著的死亡率。IL-22在调节慢性炎症方面显示出潜力,并可能通过保护上皮细胞发挥抗纤维化作用。然而,其具体作用和潜在机制仍不清楚。在本研究中,我们在体内和体外探讨了IL-22对肺纤维化的影响。方法:为诱导肺纤维化,对野生型小鼠和IL-22基因敲除小鼠进行气管内注射博来霉素,随后给予重组IL-22或IL-17A中和抗体治疗。我们研究了IL-22对博来霉素诱导的肺纤维化的作用以及IL-22与IL-17A之间可能相互作用的机制。使用RT-qPCR、Western blot和免疫荧光检测纤维化相关基因。根据组织学特征评估炎症和纤维化变化。我们还使用A549人肺泡上皮细胞、NIH/3T3小鼠成纤维细胞和小鼠原代肺成纤维细胞在体外研究IL-22对纤维化的影响。结果:与野生型小鼠相比,IL-22基因敲除小鼠表现出更严重的肺纤维化,而注射重组IL-22可减轻IL-22基因敲除小鼠的严重纤维化表现。在细胞培养实验中,IL-22降低了A549细胞、NIH/3T3细胞和小鼠原代肺成纤维细胞中Collagen I的蛋白水平。IL-22还降低了与T细胞共培养的NIH/3T3细胞中Collagen I的蛋白水平。机制上,IL-22降低了肺组织中Th17细胞比例和IL-17A mRNA水平,而使用IL-17A中和抗体治疗可减轻IL-22基因敲除小鼠的严重肺纤维化。IL-17A中和抗体在体外也降低了NIH/3T3细胞中Collagen I的表达。在NIH/3T3细胞和小鼠原代肺成纤维细胞中,用siRNA敲低IL-17A或给予IL-22可降低Collagen I的表达,而同时使用重组IL-17A可阻断这一效应。结论:IL-22在博来霉素诱导的肺纤维化模型中发挥了抗纤维化作用,且该作用与抑制IL-17A相关。

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
IL-22对博来霉素诱导的肺纤维化的作用及其潜在机制是什么?
核心机制
IL-22通过抑制IL-17A的表达和Th17细胞比例,减少胶原蛋白产生,从而发挥抗纤维化作用;同时可能通过激活JAK/STAT3通路和抑制TGF-β/SMAD3通路。
主要证据
在IL-22KO小鼠中纤维化加重,重组IL-22逆转;IL-17A中和抗体及siRNA敲低IL-17A均减少胶原蛋白,重组IL-17A可逆转IL-22的效应;IL-22降低Th17比例和IL-17A mRNA水平。
研究意义
IL-22可能作为干预肺纤维化的潜在靶点,为CTD-ILD治疗提供新策略。

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

建立肺纤维化动物模型

评估IL-22在博来霉素诱导的肺纤维化中的作用。

对WT和IL-22KO小鼠气管内注射博来霉素,并给予重组IL-22或IL-17A中和抗体治疗。

2

组织学评估

评估肺组织炎症和纤维化程度。

通过H&E染色和Masson染色评估肺泡炎症和胶原沉积,使用Szapiel评分和Ashcroft评分量化。

3

纤维化基因表达检测

检测纤维化相关基因的表达变化。

使用RT-qPCR和Western blot检测Collagen I、vimentin和α-SMA的mRNA和蛋白水平。

4

体外细胞实验

验证IL-22对胶原产生的直接作用。

用TGF-β1处理A549、NIH/3T3和MLFs细胞,加入或不加入IL-22,检测Collagen I蛋白水平。

5

共培养实验

评估T细胞来源的IL-22对成纤维细胞胶原产生的影响。

将NIH/3T3细胞与WT或IL-22KO T细胞共培养,并添加IL-22,检测Collagen I蛋白水平。

6

机制探索

探究IL-22抑制纤维化的机制。

检测IL-17A和IFN-γ的mRNA水平、Th17细胞比例、STAT3和SMAD3磷酸化水平。

7

IL-17A功能验证

验证IL-17A在纤维化中的作用及IL-22的抑制效应。

使用IL-17A中和抗体、siRNA敲低IL-17A,或同时加入重组IL-17A和IL-22,检测Collagen I表达。

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
验证免疫效应
验证机制链路

产品清单

实验环节名称品牌货号
博来霉素Solarbio Science & Technology--
重组小鼠IL-22STEMCELL Technologies--
抗小鼠IL-17A体内单克隆抗体Bio X Cell--
重组人TGF-β1PeproTech100-21
IL-17A(小鼠,CHO)MCEHY-P7372
DMEM培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
RPMI-1640培养基Sigma-Aldrich--
抗小鼠CD3抗体BioLegend--
抗小鼠CD28抗体BioLegend--
I型胶原酶----
IV型胶原酶----
脱氧核糖核酸酶I----
分散酶----
小鼠CD90.2阳性选择试剂盒IISTEMCELL Technologies--
淋巴细胞分离液DAKEWE--
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-Aldrich--
离子霉素Sigma-Aldrich--
布雷菲德菌素ASigma-Aldrich--
固定/破膜溶液试剂盒BD Biosciences--
抗CD3e抗体BD Biosciences--
抗CD4抗体BD Biosciences--
抗IL-17A抗体BD Biosciences--
抗IFN-γ抗体BD Biosciences--
LSRFortessa流式细胞仪BD Biosciences--
三色染色试剂盒Solarbio Science & TechnologyG1340
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology--
抗Collagen I抗体Proteintech67288-1-Ig
抗波形蛋白抗体Proteintech10366-1-AP
抗α-SMA抗体Proteintech55135-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-Ig
抗SMAD3抗体Proteintech66516-1-Ig
抗磷酸化SMAD3抗体Affinity BiosciencesAF3362
抗磷酸化STAT3抗体Cell Signaling Technology--
抗STAT3抗体Cell Signaling Technology--
Alexa Fluor 488山羊抗兔IgGInvitrogen--
DAPIKeyGEN Biotech--
CCK-8试剂DOJINDOCK04
Transwell培养系统Corning Incorporated--
siRNA-Mate转染试剂GenePharma--
引物Thermo Fisher Scientific--

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
小鼠品系、性别、年龄、体重;博来霉素剂量和给药途径;IL-22和IL-17A中和抗体的剂量、频率和持续时间。
阅读提示:Methods: Mice, Pulmonary fibrosis model
细胞培养
细胞系来源;培养基和血清;TGF-β1和IL-22的处理浓度和时间;T细胞分离和激活方法。
阅读提示:Methods: Cell culture, Figure legends 3
组织学分析
染色方法;评分系统(Szapiel评分、Ashcroft评分);胶原沉积分析软件。
阅读提示:Methods: H&E staining and Masson staining
基因和蛋白表达检测
抗体信息(稀释度、克隆号);引物序列;内参基因;定量方法。
阅读提示:Methods: Western blotting, Quantitative polymerase chain reaction, Table 1
机制研究
IL-17A中和抗体浓度;siRNA序列和转染条件;重组IL-17A浓度;共培养条件;信号通路蛋白检测。
阅读提示:Methods: RNA interference, Cell culture, Figure legends 4-6