牛胸腺多肽通过调节肠道菌群介导的免疫功能抑制结直肠肿瘤的生长

Calf Thymus Polypeptide Restrains the Growth of Colorectal Tumor via Regulating the Intestinal Microbiota-Mediated Immune Function.

作者信息Lanzhou Li, Chenfei Zhao, Fange Kong, Yi-Cong Li, Chunxia Wang, Shanshan Chen, Hor-Yue Tan, Yang Liu, Di Wang
PMID35662701
发布时间2022-05-19
DOI10.3389/fphar.2022.898906

实验完整度

体内ApcMin/+小鼠模型、外周血流式细胞术、肠道菌群16S rRNA测序、ELISA、Western blot和免疫组化等多层级实验验证。

主要模型

ApcMin/+小鼠(B6/JGpt-Apcem1Cin(MinC)/Gpt) 小鼠肠道菌群

重点核对

CTP给药剂量:6.75 mg/kg,腹腔注射,每日一次,连续56天 动物模型:8周龄雄性ApcMin/+小鼠(C57BL/6JGpt背景) 对照组:0 mg/kg(溶剂处理) 样本量:每组9只小鼠,部分实验随机取3-6只 检测时间点:给药后第1、14、28、42、56天记录体重,末次给药后1小时采血

摘要

牛胸腺多肽(CTP),分子量小于10 kDa,制备自小于30日龄新生牛的胸腺。在本研究中,在B6/JGpt-Apcem1Cin(MinC)/Gpt (ApcMin/+)小鼠中研究了CTP对结直肠癌(CRC)的抑制作用。CTP阻碍了肿瘤发展,并使ApcMin/+小鼠外周血中CD3e−NK1.1+细胞的比例提高了113.0%,CD3e+CD28+细胞的比例提高了84.7%。CTP改善了ApcMin/+小鼠肠道菌群的丰富度、多样性和均匀度,特别是通过调节免疫相关微生物的丰度。CTP有效调节了免疫相关细胞因子的表达,如白细胞介素(IL)-2(增加15.19%)、IL-12(增加17.47%)和转化生长因子(TGF)-β(减少11.19%)。此外,它还提高了脾脏和肿瘤中CD4和CD8的水平,以及辅助性T淋巴细胞(Th)1/Th2的比值。在CTP处理的小鼠中,程序性死亡受体-1(PD-1)、程序性细胞死亡配体1(PD-L1)、细胞毒性T淋巴细胞相关抗原4(CTLA4)、活化的活化T细胞核因子1(NFAT1)和核因子κB(NF-κB)p65信号水平降低。总之,CTP的抗CRC作用与调节肠道菌群介导的免疫功能有关,这为CTP作为治疗药物或联合用药在临床CRC治疗中的应用提供了参考。

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
牛胸腺多肽(CTP)是否通过调节肠道菌群和免疫反应抑制结直肠癌(CRC)的发展?
核心机制
CTP通过调节肠道菌群组成(增加Clostridia,减少Allobaculum和Desulfovibrionales),增强NK细胞和T细胞的细胞毒性免疫应答,并通过上调IL-2相关信号通路(激活NFAT1和NF-κB p65)以及降低PD-1、PD-L1和CTLA4水平来抑制CRC。
主要证据
在ApcMin/+小鼠中,CTP抑制肿瘤生长,减少结直肠指数;流式细胞术显示外周血NK细胞和活化T细胞比例增加;16S rRNA测序显示菌群多样性和特定菌群丰度改变;ELISA显示细胞因子水平变化;Western blot显示免疫相关蛋白表达变化。
研究意义
CTP的抗CRC作用与调节肠道菌群介导的免疫功能相关,为CTP作为临床CRC治疗药物或联合用药提供了参考。

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

动物模型建立与CTP给药

建立ApcMin/+小鼠结直肠癌模型,并评估CTP对肿瘤发展的影响

8周龄雄性ApcMin/+小鼠随机分为对照组和CTP组,分别腹腔注射0 mg/kg或6.75 mg/kg CTP,每日一次,连续56天。记录体重,解剖后测量结直肠重量、长度,计算结直肠指数。

2

外周血免疫细胞检测

评估CTP对外周血NK细胞和活化T细胞比例的影响

采集外周血,进行血常规分析;使用流式细胞术检测CD3e−NK1.1+(NK)和CD3e+CD28+(活化T)细胞比例。

3

肠道菌群分析

分析CTP对肠道菌群组成和多样性的影响

收集盲肠内容物,提取DNA,PCR扩增16S rRNA V3-V4区,Illumina MiSeq测序,进行生物信息学分析(多样性、LEfSe等)。

4

细胞因子水平检测

评估CTP对血清和结肠组织中免疫相关细胞因子水平的影响

使用ELISA试剂盒检测血清和结肠组织中IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、IgA、IgG、TLR4、TLR5和TGF-β的水平。

5

组织病理和免疫组化分析

评估CTP对结直肠肿瘤组织形态和免疫细胞浸润的影响

对结直肠、脾脏等组织进行H&E染色,观察病理变化;对CD4、CD8、IFN-γ、IL-4进行免疫组化染色,半定量分析。

6

Western blot分析

验证CTP对免疫相关蛋白表达的影响

提取脾脏和肿瘤组织蛋白,Western blot检测CD4、CD8、PD-1、PD-L1、CTLA4、NFAT1、Calcineurin A、PI3K/AKT、IKK/NF-κB等蛋白表达。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
牛胸腺多肽吉林康奈尔药业有限公司--
D12492高脂饲料小舒优泰生物技术有限公司--
红细胞裂解液eBioscience00-4333-57
细胞染色缓冲液eBioscience00-4222-26
FITC标记抗CD3e抗体eBioscience11-0031-82
APC标记抗NK1.1抗体eBioscience17-5941-82
APC标记抗CD28抗体eBioscience17-0281-82
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
牛血清白蛋白Gen-view Scientific--
CD4抗体Cell Signaling Technology25229S
CD8抗体Cell Signaling Technology98941S
IFN-γ抗体InvitrogenPA5-95560
IL-4抗体InvitrogenPA5-25165
HRP标记二抗ElabscienceE-AB-1003
HRP标记二抗ElabscienceE-AB-1001
金属增强DAB底物试剂盒Thermofisher34065
光学显微镜Olympus--
OMEGA土壤DNA试剂盒Omega Bio-TekM5635-02
MiSeq试剂盒v3Illumina--
IL-1β ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2040-A
IL-2 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2698-A
IL-6 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2163-A
IL-8 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2123-A
IL-10 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2176-A
IL-12 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2105-A
IgA ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2055-A
IgG ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2057-A
TLR4 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2816-A
TLR5 ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY30131-A
TGF-β ELISA试剂盒江苏飞亚生物科技有限公司FY2686-A
IL-4 ELISA试剂盒武汉博斯特生物工程有限公司EK0405
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich--
BCA蛋白定量试剂盒Merck--
PVDF膜Merck--
CD4抗体Biossbs-0647R
CD8抗体Biossbs-0648R
PD-1抗体Biossbs-1867R
PD-L1抗体Biossbs-4941R
CTLA4抗体Biossbs-10006R
NFAT1抗体Abcamab49161
钙调磷酸酶A抗体Abcamab109412
AKT抗体Abcamab200195
磷酸化AKT抗体Abcamab108266
IKKα/β抗体AbclonalA2062
磷酸化IKKα/β抗体AbclonalAP0891
NF-κB p65抗体AbclonalA19653
磷酸化NF-κB p65抗体AbclonalAP0475
IL-2抗体AbclonalA16317
PI3K抗体Cell Signaling Technology4263
磷酸化PI3K抗体Cell Signaling Technology4228
GAPDH抗体MilliporeABS16
增强化学发光检测试剂盒Merck--
BioSpectrum 600成像系统UVP--

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
动物模型与给药
小鼠品系:B6/JGpt-Apcem1Cin(MinC)/Gpt (ApcMin/+);性别:雄性;年龄:8周龄;体重:25±1 g;SPF级;随机分组;给药剂量:6.75 mg/kg;给药方式:腹腔注射;给药频率:每日一次;给药时长:56天;对照组:0 mg/kg
阅读提示:见Methods 2.2 Protocol for Animal Experimentation and Drug Administration
外周血免疫细胞检测
样本量:每组6只;抗体:anti-CD3e-FITC, anti-NK1.1-APC, anti-CD28-APC;孵育条件:15 min,25±1°C;仪器:CytoFLEX流式细胞仪
阅读提示:见Methods 2.4 Measurement of NK and T Cells in the Peripheral Blood Using Flow Cytometry
肠道菌群分析
样本量:vehicle组5个,CTP组4个盲肠内容物;DNA提取试剂盒:OMEGA Soil DNA Kit;PCR引物:338F/806R;测序平台:Illumina MiSeq;试剂盒:MiSeq Reagent Kit v3
阅读提示:见Methods 2.6 Intestinal Microbiota Analysis
细胞因子检测
样本:血清和结肠组织;检测指标:IL-1β, IL-2, IL-4, IL-6, IL-8, IL-10, IL-12, IgA, IgG, TLR4, TLR5, TGF-β;试剂盒:江苏飞亚和武汉博斯特
阅读提示:见Methods 2.7 Assay of Cytokines in the Serum and Colon of ApcMin/+ Mice
Western blot
组织:脾脏和结肠肿瘤;蛋白上样量:40 μg;抗体稀释比例:CD4 (1:1000), CD8 (1:1000), PD-1 (1:1000), PD-L1 (1:1000), CTLA4 (1:1000), NFAT1 (1:800), Calcineurin A (1:10000), AKT (1:2000), P-AKT (1:2000), IKKα/β (1:1000), P-IKKα/β (1:1000), NF-κB p65 (1:1000), P-NF-κB p65 (1:500), IL-2 (1:1000), PI3K (1:1000), P-PI3K (1:1000), GAPDH (1:1000)
阅读提示:见Methods 2.8 Western Blot