来自类风湿关节炎风险个体的克隆性 IgA 和 IgG 自身抗体识别出一株致关节炎的 Subdoligranulum 菌株

Clonal IgA and IgG autoantibodies from individuals at risk for rheumatoid arthritis identify an arthritogenic strain of Subdoligranulum

作者信息Meagan E Chriswell, Adam R Lefferts, Michael R Clay, Alex Ren Hsu, Jennifer Seifert, Marie L Feser, Cliff Rims, Michelle S Bloom, Elizabeth A Bemis, Sucai Liu, Megan D Maerz, Daniel N Frank, M Kristen Demoruelle, Kevin D Deane, Eddie A James, Jane H Buckner, William H Robinson, V Michael Holers, Kristine A Kuhn
PMID36288282
发布时间2022-10-26
DOI10.1126/scitranslmed.abn5166

实验完整度

体外抗体结合、T细胞激活实验,无菌小鼠定植模型,以及细胞耗竭和血清转移实验等多层级验证。

主要模型

Germ-free DBA/1 mice SPF DBA/1j mice Human PBMCs Subdoligranulum isolates

重点核对

无菌小鼠定植Subdoligranulum分离株7可诱导关节肿胀 B细胞和CD4+ T细胞耗竭消除小鼠关节肿胀 RA患者血清中检测到针对分离株7的IgA和IgG自身抗体 分离株7在RA风险个体和早期RA患者粪便中检出率为16.7%

摘要

类风湿关节炎(RA)的黏膜起源假说提出,黏膜免疫应答在疾病发生时全身性自身免疫的启动或持续中起核心作用。然而,黏膜与 RA 全身性自身免疫之间的联系仍不清楚。利用从 RA 风险个体外周血中获得的双 IgA/IgG 家族浆母细胞来源的单克隆自身抗体,我们鉴定了 RA 相关自身抗原与密切相关家族 Lachnospiraceae 和 Ruminococcaceae 中细菌类群之间的交叉反应性。在从一名个体的粪便中生成 Lachnospiraceae/Ruminococcaceae 属 Subdoligranulum 的细菌分离株后,我们证实了单克隆抗体结合,以及 RA 个体与对照个体相比 CD4+ T 细胞的激活。此外,当 Subdoligranulum 分离株 7(而非分离株 1)定植于无菌小鼠时,它刺激了 Th17 细胞扩增、血清 RA 相关 IgG 自身抗体以及类似早期 RA 的关节肿胀,其组织病理学特征为抗体沉积和补体激活。全身免疫反应可能源于黏膜侵袭以及结肠孤立淋巴滤泡(ILFs)的产生,后者驱动分离株 7 增加粪便和血清 IgA,因为 B 细胞和 CD4+ T 细胞耗竭不仅停止了肠道免疫反应,还消除了可检测的临床疾病。总之,这些发现证明了一种 RA 发病机制,通过这种机制,一种特定的肠道细菌菌株可以驱动全身自身抗体产生和以关节为中心的抗体沉积和免疫激活。

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
黏膜免疫应答是否通过特定肠道细菌驱动RA相关的全身性自身免疫和关节病理?
核心机制
Subdoligranulum分离株7通过黏膜侵袭促进结肠孤立淋巴滤泡形成,诱导Th17细胞扩增和血清IgA/IgG自身抗体产生,抗体沉积于关节并激活补体,依赖于B细胞和CD4+ T细胞。
主要证据
无菌小鼠单菌定植模型、T细胞激活实验、B/T细胞耗竭实验、血清转移实验以及人体样本检测。
研究意义
提出一种由特定肠道细菌驱动RA相关自身免疫和关节病理的机制,为理解微生物驱动的RA提供临床相关模型。

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

PB-mAb 筛选与细菌靶标鉴定

鉴定与RA相关自身抗原交叉反应的浆母细胞来源单克隆抗体是否靶向特定肠道细菌

从RA风险个体和早期RA患者外周血分离双IgA/IgG家族浆母细胞,构建单克隆抗体,通过流式细胞术筛选其与粪便细菌的结合,并通过16S rRNA测序鉴定靶标细菌。

2

细菌分离与鉴定

获得与PB-mAbs结合的肠道细菌纯培养物并鉴定其分类

从粪便中分离Subdoligranulum菌株,通过qPCR和16S rRNA测序验证纯培养,对分离株进行全基因组测序和物种鉴定。

3

免疫原性验证

检验Subdoligranulum分离株是否能被RA患者免疫系统识别

用分离株刺激RA患者和健康对照的PBMCs,检测CD4+ T细胞激活标志物;分析T细胞极化表型。

4

体内定植与表型分析

评估Subdoligranulum分离株在无菌小鼠中是否诱导关节炎

将分离株通过灌胃定植于无菌或SPF小鼠,监测临床关节评分、组织病理、免疫细胞和抗体应答。

5

免疫细胞依赖性和病理机制

确定诱导关节炎所需的免疫细胞和分子机制

用抗体耗竭B细胞、CD4+ T细胞或粒细胞,观察对关节肿胀的影响;进行血清转移实验验证致病性。

6

人体样本检测

评估Subdoligranulum分离株7在RA风险人群中的存在

设计特异性qPCR检测人粪便中的分离株7,比较健康对照、RA风险和早期RA患者。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI培养基----
Syto9Green 核酸染料----
抗IgG2A-PE抗体----
抗DR抗体(克隆L243)----
异硫氰酸荧光素标记的葡聚糖----
Prevotella copri DSMZ 18205DSMZ--

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
细菌定植
灌胃剂量:5×10^6 CFU
阅读提示:Materials and Methods 和 Figure 3 图注
免疫细胞耗竭
耗竭抗体类型和给药时间:B细胞、CD4+ T细胞或粒细胞耗竭,灌胃前2天
阅读提示:Materials and Methods 和 Figure 6 图注
血清转移
血清来源和注射方式:来自定植35天小鼠的血清,腹腔注射
阅读提示:Figure 6 图注和 Results 部分
qPCR检测
检测限:10,000 CFU/100mg粪便
阅读提示:Figure 7 图注