白细胞介素-20细胞因子的产生限制了肺炎链球菌感染期间细菌的清除和肺部炎症

Production of Interleukin-20 cytokines limits bacterial clearance and lung inflammation during infection by Streptococcus pneumoniae.

作者信息Fahima Madouri, Olivia Barada, Gwenola Kervoaze, François Trottein, Muriel Pichavant, Philippe Gosset
PMID30361066
发布时间2018-11
DOI10.1016/j.ebiom.2018.10.031

实验完整度

包含体外细胞实验、动物感染模型和多种分子检测,验证了IL-20通路在细菌清除和炎症调控中的作用。具体包括RT-qPCR、免疫组化、ELISA、流式和体内中和抗体实验。

主要模型

C57BL/6小鼠 肺炎链球菌血清型1感染小鼠模型

重点核对

C57BL/6小鼠,6-8周龄,雄性 肺炎链球菌临床分离株E1586,鼻内感染2×10^6 CFU 抗IL-20Rb中和抗体(clone 20RNTC)剂量50 μg/只,腹腔注射,感染前24小时及感染后第1、3天 细菌载量检测时间点:感染后12、24、48小时

摘要

背景:肺炎链球菌是全球细菌性肺炎的主要原因。先前的研究表明,IL-20细胞因子(IL-19、IL-20和IL-24)在皮肤感染期间被诱导并具有免疫调节功能。在本研究中,我们的目的是证明IL-20细胞因子及其受体在实验性肺炎球菌感染中的参与及其作用。方法:通过鼻内途径用肺炎链球菌感染C57BL/6小鼠。在用抗IL-20受体b(IL-20Rb)中和抗体(抗IL-20Rb)治疗后,评估细菌载量、免疫反应和细胞因子产生。发现:值得注意的是,在感染期间,肺组织中IL-20细胞因子mRNA和蛋白表达短暂增加。阻断IL-20Rb降低了支气管肺泡灌洗液和肺中的细菌载量,而血液中没有显著下降。这种治疗还减少了肺损伤(如肺泡壁增厚所示)、中性粒细胞和树突状细胞的募集,以及肺中促炎细胞因子IL-1β和IL-6的水平。施用抗IL-20Rb抗体增强了抗菌肽LCN2的合成。然而,这种作用是短暂的,没有影响感染小鼠的存活率。解释:总的来说,这项研究强调了IL-20相关细胞因子在肺炎链球菌肺部感染中的参与,并可能在细菌性肺炎中具有治疗应用。

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-20相关细胞因子(IL-19、IL-20和IL-24)及其受体是否参与肺炎链球菌肺部感染,以及中和IL-20Rb通路是否影响细菌清除和炎症反应?
核心机制
IL-20细胞因子通过IL-20Rb受体亚基抑制细菌清除,并促进炎症反应,其机制可能涉及抑制抗菌肽LCN2和S100A8的表达。
主要证据
通过小鼠肺炎链球菌感染模型,中和IL-20Rb抗体降低了细菌载量(BAL和肺),减少了中性粒细胞和树突状细胞浸润,降低了IL-1β和IL-6水平,并上调了LCN2 mRNA表达(RT-qPCR数据)。
研究意义
IL-20相关细胞因子及其受体是调节肺炎链球菌感染宿主反应的关键分子,靶向IL-20Rb可能有助于改善细菌性肺炎的控制。

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

建立肺炎链球菌感染模型并评估炎症反应

验证肺炎链球菌感染是否诱导肺部炎症反应和细菌播散。

C57BL/6小鼠鼻内感染2×10^6 CFU肺炎链球菌,在感染后12、24、48小时检测细菌载量、总细胞数、中性粒细胞浸润及促炎细胞因子水平。

2

检测IL-20细胞因子及其受体的表达

确定肺炎链球菌感染是否改变肺组织中IL-20细胞因子和受体的表达。

通过RT-qPCR检测Il-19、Il-20、Il-24、Il-20ra、Il-20rb、Il-22ra mRNA水平,并通过免疫组化检测IL-19、IL-20、IL-24、IL-20Ra、IL-20Rb、IL-22Ra蛋白表达。

3

中和IL-20Rb并评估细菌清除和炎症反应

评估IL-20Rb中和抗体对肺炎链球菌感染小鼠的细菌载量和炎症反应的影响。

感染小鼠用抗IL-20Rb中和抗体或同型对照处理,检测细菌载量(BAL、肺、血液)、组织病理学评分、细胞浸润(流式)、细胞因子水平及抗菌肽mRNA表达。

4

评估抗IL-20Rb抗体对生存和体重的影响

确定IL-20Rb中和是否影响肺炎链球菌感染小鼠的存活率和体重变化。

感染小鼠经抗IL-20Rb抗体或对照处理,监测6天内体重和生存情况。

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
验证细胞功能变化
验证分子表达变化

产品清单

实验环节名称品牌货号
巧克力琼脂+PolyViteX™Biomérieux--
磷酸盐缓冲液----
胎牛血清Gibco--
抗IL-20Rb中和抗体eBioscienceclone 20RNTC
同型对照抗体Evitria--
胶原酶VI型Gibco17104-019
PercollGE Healthcare17-0891-01
LSR Fortessa流式细胞仪BD Biosciences--
二甲苯Acros Organics--
HRP/DAB检测免疫组化试剂盒Abcamab80436
抗IL-19抗体Abcamab154187
抗IL-20抗体Biorbytorb13501
抗IL-24抗体Biorbytorb228807
抗IL-20Ra抗体Biossbs-2619R
抗IL-20Rb抗体eBiosciences20RNTC
抗IL-22Ra1抗体R&D systems496514
IL-1β ELISA试剂盒eBiosciences--
IL-6 ELISA试剂盒eBiosciences--
IFN-γ ELISA试剂盒eBiosciences--
TNF-α ELISA试剂盒R&D--
IL-20 ELISA试剂盒Boster Biological Technology--
IL-24 ELISA试剂盒Elabscience--
TRIzol试剂Ambion--
高容量cDNA逆转录试剂盒Applied Biosystems--
QuantStudio 12K Flex实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
固红TR/萘酚AS-MX片剂SIGMAFAST--

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
动物感染
小鼠品系、年龄、性别、感染剂量、感染途径、麻醉药物剂量与品牌
阅读提示:Material and methods部分:Animals, Infection with streptococcus pneumoniae and bacterial counts
抗体治疗
抗IL-20Rb抗体(克隆20RNTC)剂量、给药途径、给药时间点
阅读提示:Material and methods部分:Treatment of mice with anti-IL-20Rb neutralizing antibody and Isotype control
样本收集
BAL和肺组织的收集时间、处理方法
阅读提示:Material and methods部分:Broncho-alveolar lavage and tissue preparation
流式分析
抗体组合、荧光标记、门控策略
阅读提示:Material and methods部分:Flow cytometer reagents 和 Supplementary Figure 1
组织病理学
肺损伤评分标准、肺泡壁厚度测量方法
阅读提示:Material and methods部分:Lung immunohistochemistry 和 Supplementary Table 1