EGPA和严重嗜酸性粒细胞性哮喘中自身抗原及其潜在翻译后修饰的鉴定

Identification of autoantigens and their potential post-translational modification in EGPA and severe eosinophilic asthma.

作者信息Ilaria Esposito, Ioanna Kontra, Chiara Giacomassi, Sotiria Manou-Stathopoulou, James Brown, Richard Stratton, Galateia Verykokou, Roberto Buccafusca, Michael Stevens, Ahuva Nissim, Myles J Lewis, Paul E Pfeffer
PMID37334358
发布时间2023-06-14
DOI10.3389/fimmu.2023.1164941

实验完整度

包含患者和健康对照的血清学检测,采用免疫荧光和ELISA两种方法,但主要是观察性分析,缺乏功能验证和机制验证。

主要模型

健康志愿者来源的中性粒细胞 健康志愿者来源的嗜酸性粒细胞 严重嗜酸性粒细胞性哮喘(SEA)患者血清 EGPA患者血清

重点核对

免疫荧光检测中性粒细胞时,使用PMA(400 nM)刺激4小时以诱导NETosis 间接ELISA检测时,血清稀释度为1:50,包被蛋白量为500 ng/孔 EGPA患者中ANCA阳性状态(6/17) SEA患者中鼻息肉状态(30/63) ELISA结果以健康对照OD均值+1.96×SD为阳性阈值

摘要

背景:严重嗜酸性粒细胞性哮喘(SEA)的慢性气道炎症提示可能存在自身免疫病因,具有与ANCA阳性EGPA中髓过氧化物酶(MPO)类似的未识别自身抗体。既往研究表明,蛋白质的氧化翻译后修饰(oxPTM)是自身抗体反应逃避免疫耐受的重要机制。SEA中针对oxPTM自身抗原的自身抗体此前尚未被研究。方法:招募EGPA和SEA患者以及健康对照者。自身抗原未知方法:将参与者血清与未刺激和PMA刺激的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞玻片孵育,通过抗人IgG FITC抗体的免疫荧光鉴定抗粒细胞自身抗体。靶向自身抗原方法:从既往文献和FANTOM5基因集分析中鉴定嗜酸性粒细胞表达蛋白的候选蛋白。通过间接ELISA检测血清IgG自身抗体对这些蛋白天然形式和oxPTM形式的反应。结果:免疫荧光研究显示,已知ANCA患者的血清如预期那样对中性粒细胞产生IgG染色。此外,17名受试SEA患者中有9名的血清对经历NETosis的PMA刺激中性粒细胞产生IgG染色。嗜酸性粒细胞玻片的免疫荧光染色在所有参与者(健康者和嗜酸性粒细胞性疾病患者)的血清中均可见,呈弥漫性胞质染色,除一名SEA患者表现出细微的核染色。FANTOM5基因集分析鉴定出TREM1(髓样细胞上表达的触发受体1)和IL-1受体2(IL1R2)为嗜酸性粒细胞特异性靶点,用于测试自身抗体反应,此外还有从既往文献中鉴定的MPO、嗜酸性粒细胞过氧化物酶(EPX)和胶原蛋白V。间接ELISA发现,SEA患者血清中针对胶原蛋白V、MPO和TREM1的高浓度自身抗体比例高于健康对照。健康参与者和SEA参与者血清中均存在高浓度的抗EPX自身抗体。与天然蛋白相比,检查oxPTM时患者自身抗体ELISA阳性的比例并未增加。讨论:尽管所研究的靶蛋白均未显示出对SEA的高敏感性,但至少一种血清自身抗体阳性的患者比例较高,表明对自身抗体血清学进行更多研究有可能改善严重哮喘的诊断检测。临床试验注册:ClinicalTrials.gov,标识符NCT04671446。

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
严重嗜酸性粒细胞性哮喘和EGPA患者血清中是否存在针对粒细胞(特别是嗜酸性粒细胞)的自身抗体,以及这些自身抗体是否更倾向于识别氧化修饰的自身抗原。
核心机制
在SEA患者中,针对PMA刺激中性粒细胞(经历NETosis)的IgG自身抗体阳性比例较高;针对TREM1的自身抗体在SEA患者中比例高于健康对照,但氧化修饰并未增加自身抗体阳性比例。
主要证据
免疫荧光显示17例SEA患者中9例血清对NETosis中性粒细胞染色阳性;间接ELISA显示63例SEA患者中12.7%抗TREM1抗体阳性,高于健康对照的3.3%;至少一种自身抗体(ColV、MPO、TREM1、IL1R2)阳性的比例在SEA患者中显著高于健康对照(chi-squared检验p=0.030)。
研究意义
虽然单个自身抗体敏感性不高,但自身抗体组合可能有助于严重哮喘的诊断检测,提示需要进一步研究自身抗体血清学在严重哮喘诊断中的应用。

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

招募参与者并收集血清样本

获取不同疾病组和健康对照的血清,用于自身抗体检测。

招募了63名SEA患者(其中30名有鼻息肉)、17名EGPA患者(其中6名ANCA阳性)、10名其他类似疾病患者(1名中度哮喘、4名GPA/AAV、5名COPD)和30名健康对照。采集血液并分离血清,储存于-80°C。

2

粒细胞免疫荧光检测

以抗原未知方式检测血清中针对粒细胞(中性粒细胞和嗜酸性粒细胞)的自身抗体。

将健康志愿者外周血分离的中性粒细胞和嗜酸性粒细胞固定在玻片上,与参与者血清孵育,再用抗人IgG FITC抗体检测。中性粒细胞包括未刺激和PMA刺激诱导NETosis的细胞;嗜酸性粒细胞加入蛋白封闭步骤以减少非特异性染色。使用荧光显微镜成像并由临床免疫学家盲法判读。

3

FANTOM5数据分析和靶蛋白选择

鉴定嗜酸性粒细胞高表达基因,以选择候选自身抗原。

下载FANTOM5数据,仅包含未处理的原代组织,进行Z-score标准化和特异性评分,筛选嗜酸性粒细胞特异性基因。鉴定出TREM1和IL1R2为高嗜酸性粒细胞特异性基因,与MPO、EPX和ColV一起作为靶蛋白。

4

自身抗原氧化修饰和间接ELISA检测

检测血清中针对天然和oxPTM形式靶蛋白的IgG自身抗体浓度。

将重组MPO、IL1R2、TREM1、ColV、全长EPX和轻链EPX作为天然抗原,部分用次氯酸钠氧化修饰。将抗原包被于ELISA板,加入1:50稀释的血清,用抗人IgG-ALP或HRP二抗检测。比较不同组间的OD值。

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。

检测样本和模型特征
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
多态细胞分离液Proteogenix--
淋巴细胞分离液STEMCELL Technologies--
EasySep人嗜酸性粒细胞分离试剂盒STEMCELL Technologies--
RPMI 1640培养基Gibco--
佛波醇酯Sigma--
DAPISigma--
抗人IgG FITC偶联抗体Dako--
LSM800蔡司荧光显微镜Zeiss--
PerCP/Cyanine5.5抗人CD11b抗体BioLegend--
PE/Cyanine7抗人CD16抗体BioLegend--
重组人髓过氧化物酶OrigeneBA1078
重组人IL-1受体2Sino Biological10111-HCCH
重组人TREM1蛋白Sino Biological10511-H08H
人胎盘V型胶原蛋白SigmaC3657
全长嗜酸性粒细胞过氧化物酶Abbexaabx620092
轻链EPXAbbexaabx653287
Nunc MaxiSorp 96孔板Thermo Fisher--
TMB底物----
山羊抗人IgG ALP偶联抗体Jackson ImmunoResearch--
山羊抗人IgG HRP偶联抗体Jackson ImmunoResearch--
Fluostar Omega酶标仪BMG LABTECH--
HBSS缓冲液Gibco--
ACK裂解液Sigma--
蛋白封闭液Agilent Dako--
抗体稀释液Agilent Dako--
脱脂奶粉ChemCruz--

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
参与者选择
SEA患者需符合ERS/ATS标准,血液嗜酸性粒细胞≥0.3×10^9/L;EGPA患者符合研究标准;健康对照无慢性呼吸疾病、过敏、感染及全身免疫抑制用药史。
阅读提示:Materials and methods: Participant recruitment and sampling
中性粒细胞免疫荧光
PMA刺激浓度(400 nM)和刺激时间(4小时),血清稀释度(1:20),二抗稀释度(1:320),DAPI染色时间(20分钟),荧光显微镜型号和物镜倍数(×20)。
阅读提示:Materials and methods: Neutrophil immunofluorescence
嗜酸性粒细胞免疫荧光
分离方法(EasySep试剂盒),血清稀释度(1:20),蛋白封闭步骤(30分钟),二抗稀释度(1:320)。
阅读提示:Materials and methods: Eosinophil immunofluorescence
ELISA检测
包被蛋白量(500 ng/孔),血清稀释度(1:50),二抗稀释度(ALP 1:5000,HRP 1:1000),阳性阈值(HC均值+1.96×SD),次氯酸钠氧化浓度和时间(详见文中)。
阅读提示:Materials and methods: Autoantibody indirect ELISAs
统计分析
Wilcoxon检验和Kruskal-Wallis检验用于组间比较,p<0.05为显著;卡方检验比较比例。
阅读提示:Materials and methods: Statistics