IgG4糖基化通过补体途径参与IgG4型桥本甲状腺炎的发病机制

IgG4 glycosylation contributes to the pathogenesis of IgG4 Hashimoto's thyroiditis via the complement pathway

作者信息Chenxu Zhao, Zhiming Sun, Shuaihang Wang, Jixin Zhang, Jumei Liu, Lei Chen, Guizhi Lu, Yang Yu, Ying Gao
PMID39316722
发布时间2024-10
DOI10.1530/ETJ-24-0156

实验完整度

包含体外细胞实验、体内小鼠模型、患者组织样本及质谱分析等多个独立证据层级,并进行功能与机制验证。

主要模型

IgG4 HT患者血清及甲状腺组织 非IgG4 HT患者血清及甲状腺组织 新生C57/6J小鼠 Nthy-ori 3-1人甲状腺细胞系

重点核对

IgG4 HT与非IgG4 HT分组及血清TgAb IgG4、TPOAb IgG4水平 甲状腺组织中补体成分C1q、MBL、Bb、C3d、C4d、MAC的免疫组化评分 纯化IgG4注射新生小鼠的剂量(10 mg/g体重)和注射后24小时观察 TgAb IgG4糖基化模式分析(MALDI-TOF-MS)及G1F、G0F、M5峰对应质荷比 IgG4去糖基化处理条件(PNGase F,37°C,2h,体积比20:1)及MBL结合ELISA

摘要

背景:探讨IgG4是否参与IgG4型桥本甲状腺炎(IgG4 HT)的发病机制。方法:检测IgG4 HT和非IgG4 HT患者血清中的TgAb IgG4和TPOAb IgG4。通过免疫组化检测IgG4 HT、非IgG4 HT和对照组甲状腺组织中的C1q、甘露糖结合凝集素(MBL)、Bb、C3d、C4d和膜攻击复合物(MAC)。小鼠注射纯化IgG4后,通过免疫组化评估小鼠甲状腺中的IgG4和MAC沉积。通过MALDI-TOF-MS鉴定IgG4 HT患者TgAb IgG4的糖基化模式。通过ELISA评估去糖基化前后IgG4与MBL的结合能力。在加入IgG4或去糖基化IgG4后,检测甲状腺细胞中MBL和MAC的荧光。结果:IgG4 HT组血清TgAb IgG4和TPOAb IgG4水平显著升高。IgG4 HT甲状腺组织中MBL、Bb、C3d、C4d和MAC水平显著高于非IgG4 HT组(均P < 0.001)。免疫荧光显示IgG4与MBL共定位。小鼠注射来自IgG4 HT的IgG4后,观察到滤泡细胞结构破坏,以及IgG4与MAC的共定位。在IgG4 HT中检测到高水平的TgAb IgG4糖基化模式,包括单半乳糖聚糖(G1F)、半乳糖缺失聚糖(G0F)和高甘露糖聚糖(M5)。去糖基化后,IgG4与MBL结合能力降低,甲状腺细胞中MBL和MAC活化水平降低。结论:高水平的IgG4糖基化模式,包括G1F、G0F和M5,可能激活补体凝集素途径,从而参与IgG4 HT的发病机制。关键词:补体激活,糖基化,IgG4抗体,IgG4 HT,发病机制

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
IgG4抗体是否通过其糖基化修饰激活补体系统,从而参与IgG4型桥本甲状腺炎的发病机制?
核心机制
IgG4抗体上的N-聚糖(G1F、G0F、M5)与MBL结合,激活补体凝集素途径,进而形成MAC,导致甲状腺滤泡细胞损伤。
主要证据
IgG4 HT患者甲状腺组织中MBL、Bb、C3d、C4d、MAC表达显著升高;IgG4与MBL共定位;小鼠注射IgG4后出现甲状腺损伤及IgG4与MAC共沉积;去糖基化后IgG4与MBL结合减弱,细胞上MBL和MAC沉积减少。
研究意义
首次揭示IgG4 HT患者IgG4糖基化在发病中的作用,为理解IgG4 HT发病机制提供新见解,并可能提供新的治疗靶点。

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

患者样本收集与分组

获取IgG4 HT、非IgG4 HT和对照组的血清及甲状腺组织,用于后续检测。

收集2011-2013年间接受甲状腺切除术的HT患者血清和甲状腺组织,根据免疫组化染色分为IgG4 HT(n=18)和非IgG4 HT(n=17),并以单纯甲状腺乳头状微小癌患者的正常甲状腺组织作为对照(n=18)。

2

血清IgG4抗体水平检测

比较IgG4 HT与非IgG4 HT患者血清中TgAb IgG4和TPOAb IgG4水平。

采用ELISA法检测血清TgAb IgG4和TPOAb IgG4水平,抗原包被浓度分别为甲状腺球蛋白4 μg/mL、甲状腺过氧化物酶2 μg/mL,使用HRP标记的抗人IgG4抗体(1:5000或1:1000)检测。

3

甲状腺组织补体成分免疫组化检测

评估IgG4 HT、非IgG4 HT和对照组甲状腺组织中补体激活标志物的表达。

对甲状腺组织切片进行免疫组化染色,检测C1q、MBL、Bb、C3d、C4d和MAC,并根据染色强度和阳性细胞百分比评分。

4

IgG4与MBL共定位检测

验证IgG4 HT甲状腺组织中IgG4是否与MBL共定位。

采用免疫荧光双标染色,检测IgG4(绿色)和MBL(红色),并使用共聚焦显微镜观察。

5

小鼠体内验证IgG4致病性

验证来自IgG4 HT患者的IgG4是否能在体内诱导甲状腺损伤及补体激活。

将纯化的IgG4(来自IgG4 HT患者或健康供者)或PBS腹腔注射新生C57/6J小鼠,24小时后处死,取甲状腺组织进行HE染色和免疫组化检测IgG4、MAC和CD45。

6

IgG4糖基化模式分析

鉴定IgG4 HT患者TgAb IgG4的N-糖基化模式。

混合IgG4 HT患者血清纯化TgAb IgG4,经还原、羧甲基化、胰蛋白酶消化、PNGase F去糖基化后,通过MALDI-TOF-MS分析N-聚糖结构。

7

IgG4去糖基化及MBL结合实验

验证IgG4与MBL的结合是否依赖于N-糖基化。

用PNGase F处理纯化IgG4获得去糖基化IgG4,通过ELISA比较IgG4与去糖基化IgG4与MBL的结合能力。

8

体外细胞补体激活检测

验证IgG4的糖基化是否依赖补体凝集素途径激活。

将Nthy-ori 3-1人甲状腺细胞孵育IgG4或去糖基化IgG4(含5% NHS或热灭活NHS),通过免疫荧光检测IgG4、MBL和MAC。

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
CaptureSelect™ IgG4亲和基质Thermo Fisher Scientific#2942902005
PNGase FNew England BioLabsP0704S
蛋白A离心柱Thermo Fisher Scientific89952
人MBL蛋白--10405-HNASL
Nthy-ori 3-1ProcellCL-0817
抗C1q抗体Abcamab216979
抗Bb抗体QuidelA227
抗MBL抗体Abcamab203303
抗C3d抗体Abcamab136916
抗C4d抗体Abcamab87424
抗MAC抗体Abcamab55811
抗TPO抗体Abcamab278525
抗人IgG4抗体OrigeneHP6025
抗MAC抗体Biossbs-2673R
抗CD45抗体Abcamab208022
HRP标记的抗人IgG4Southern BiotechHP6025
兔抗IgG4抗体Abcamab109493
HRP标记的抗兔IgG抗体ZSGB-BIOZB-2301
甲状腺球蛋白Calbiochem Merck KGaA--
甲状腺过氧化物酶Diarect AG--
胰蛋白酶Promega--
PNGase FNew England BioLabs--
Sep-Pak C18 96孔板----
Axima MALDI共振质谱仪Shimadzu--

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
患者样本收集
验证纳入标准:IgG4 HT和非IgG4 HT分组基于免疫组化染色,甲状腺组织来源为2011-2013年间手术切除样本。
阅读提示:Methods:Patient selection
血清IgG4抗体检测
抗原包被浓度(Tg 4 μg/mL,TPO 2 μg/mL)、抗体稀释度(TgAb IgG4 1:5000,TPOAb IgG4 1:1000)及孵育时间30分钟
阅读提示:Methods:Detection of serum TgAb IgG4 and TPOAb IgG4
免疫组化
一抗的稀释度及生产商:C1q (1:100, Abcam), Bb (1:30, Quidel), MBL (1:100, Abcam), C3d (1:100, Abcam), C4d (1:100, Abcam), MAC (1:250, Abcam)
阅读提示:Methods:Immunohistochemistry and immunofluorescence of thyroid tissues
动物实验
小鼠品系(新生C57/6J <24h)、注射剂量(10 mg/g体重)、注射体积(50 μL)、观察时间(24小时)
阅读提示:Methods:Animal model
IgG4糖基化分析
混合血清样本(18例患者)、PNGase F消化条件(37°C,24h)、质谱仪型号(Shimadzu Axima)
阅读提示:Methods:Glycosylation analysis of TgAb IgG4
IgG4去糖基化及MBL结合实验
IgG4浓度(1 μg/μL)、PNGase F体积比(20:1)、孵育时间(2h)、ELISA条件(MBL包被4 μg/mL,IgG4 5 μg/mL)
阅读提示:Methods:IgG4 deglycosylation, MBL-IgG4 ELISA
细胞实验
细胞系(Nthy-ori 3-1)、IgG4浓度(100 μg/mL)、处理时间(1h)、补体来源(5% NHS或热灭活NHS)
阅读提示:Methods:Cell immunofluorescence after IgG4 stimulation