多聚免疫球蛋白受体通过增加胆管细胞来源的IL-33促进肝脏Th2免疫反应:胆道闭锁的诊断和治疗生物标志物

Polymeric immunoglobulin receptor promotes Th2 immune response in the liver by increasing cholangiocytes derived IL-33: a diagnostic and therapeutic biomarker of biliary atresia.

作者信息Yuan Li, Tian-Yu Li, Qi Qiao, Min-Ting Zhang, Ming-Xin Tong, Ling-Fen Xu, Zhi-Bo Zhang
PMID39288533
发布时间2024-10
DOI10.1016/j.ebiom.2024.105344

实验完整度

包含患者样本、三种小鼠模型(轮状病毒、BDL、CCL4)和体外培养人胆管上皮细胞,并通过siRNA和腺病毒体内干预进行了功能验证和机制验证。

主要模型

胆道闭锁患者肝组织和血清样本 轮状病毒诱导的胆道闭锁小鼠模型 人肝内胆管上皮细胞系BECs 胆管结扎小鼠模型和CCl4诱导肝纤维化小鼠模型

重点核对

用于诊断评估的患者队列,包括121例BA、90例IHS和39例健康对照,血清样本采集于初次就诊时 PIGR沉默使用化学修饰siRNA,剂量为0.5 nmol/g腹腔注射,隔日一次从第3天至第11天 PIGR过表达使用腺病毒表达载体,剂量为1×10^8 PFU腹腔注射,在第2、6、10天给药 在BECs中PIGR沉默使用siRNA序列GACAGACATTAGCATGTCA,浓度为50 nmol/mL BA小鼠模型中,外源性IL-33补充剂量为50 ng重组小鼠IL-33蛋白腹腔注射,每日一次从第3天至第11天

摘要

背景:胆道闭锁(BA)是一种破坏性的新生儿胆管病,发病机制尚不清楚,目前BA的及时诊断具有挑战性。方法:对250例患者的血清样本进行蛋白质组学和免疫分析,以寻找潜在的BA生物标志物。使用人活检样本、三种不同的实验小鼠模型和培养的人胆管上皮细胞(BECs)研究了多聚免疫球蛋白受体(PIGR)的表达特征。在轮状病毒诱导的BA小鼠模型中,应用化学修饰的小干扰RNA和腺病毒表达载体进行PIGR的体内沉默和过表达。使用基于Luminex的多重细胞因子检测和RNA测序来探讨PIGR参与BA发病的分子机制。结果:BA患者血清中PIGR、脊髓灰质炎病毒受体(PVR)和醛缩酶B(ALDOB)的水平升高,并准确区分BA与婴儿肝炎综合征(IHS)。PIGR和PVR联合分析区分BA与IHS的受试者工作特征曲线下面积为0.968,准确度为0.935。PIGR在BA患者的胆管上皮中表达上调;Th1细胞因子TNF-α和IFN-γ通过激活NF-κB通路诱导BECs中PIGR表达。在BA小鼠模型中,沉默PIGR减轻症状,降低IL-33表达,并抑制肝脏Th2炎症;而过表达PIGR则增加肝纤维化和IL-33表达,并增强肝脏Th2炎症。PIGR表达促进BECs的增殖和上皮-间质转化,并减少其凋亡。解释:PIGR通过增加胆管细胞来源的IL-33促进肝脏Th2炎症,参与BA的发病;PIGR具有作为BA诊断和治疗生物标志物的价值。

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
PIGR在胆道闭锁发病中的作用及其作为诊断和治疗生物标志物的价值是什么?
核心机制
PIGR通过促进胆管细胞释放IL-33,增强肝脏Th2炎症,构成Th1/PIGR/IL-33/Th2回路。
主要证据
在BA患者胆管上皮中PIGR表达上调,且血清PIGR与炎症分级和纤维化分期相关;在BA小鼠模型中,沉默PIGR减轻症状并抑制Th2炎症,过表达PIGR增加纤维化和Th2炎症;在BECs中,PIGR调控IL-33表达和释放。
研究意义
PIGR不仅是BA的诊断生物标志物,还可能是BA及其他免疫纤维化胆道疾病的潜在治疗靶点,并可能对气道和胃肠道等其他黏膜系统的免疫调节具有潜在意义。

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

发现并验证血清生物标志物

筛选能够准确诊断胆道闭锁的血清生物标志物。

对20例样本进行DIA-MS蛋白质组学分析,并在包含110例BA、90例IHS和30例健康对照的验证队列中通过ELISA验证候选蛋白。

2

评估PIGR表达特征

确定PIGR在胆道闭锁患者肝组织及实验小鼠模型中的表达定位和水平。

通过免疫荧光和RT-qPCR检测BA患者肝和胆管活检样本中PIGR表达;建立三种小鼠模型(RRV、BDL、CCL4)检测肝脏PIGR表达。

3

体外研究细胞因子对PIGR表达的调控

探讨炎症因子对胆管上皮细胞PIGR表达的调控作用及机制。

用IL-1β、TNF-α、IFN-γ、IL-4、TGF-β刺激培养的人胆管上皮细胞,检测PIGR表达;使用NF-κB抑制剂PDTC预处理以验证通路。

4

体内功能验证:PIGR沉默和过表达

验证PIGR在胆道闭锁小鼠模型中对症状、炎症和纤维化的影响。

在RRV诱导的BA小鼠模型中,通过腹腔注射siRNA沉默PIGR,或注射腺病毒过表达PIGR,观察体重、存活率、血清生化、肝组织学及Th2细胞比例。

5

机制探索:PIGR调控IL-33和Th2炎症

阐明PIGR促进Th2炎症的分子机制。

通过RNA-seq分析PIGR过表达BECs的差异基因;在细胞和小鼠模型中检测IL-33表达;补充外源性IL-33验证其对Th2炎症的诱导作用。

6

评估PIGR对胆管上皮细胞功能的影响

研究PIGR对胆管上皮细胞增殖、凋亡和上皮-间质转化的影响。

在培养的人胆管上皮细胞中沉默或过表达PIGR,检测细胞活力、凋亡率及EMT标志物表达。

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
数据非依赖采集质谱仪----
ELISA试剂盒Camilo Biological--
Bio-Plex 小鼠细胞因子23重检测试剂盒BIO-RADM60009RDPD
Luminex-X200仪器Merck--
BCA蛋白定量试剂盒EpizymeZJ101
Steady-Pure RNA提取试剂盒Accurate-BiotechnologyAG21017
安捷伦2100生物分析仪Agilent Technologies--
NEB Next Ultra RNA文库制备试剂盒(Illumina)New England BiolabsNEB #7530
Illumina Novaseq6000测序仪Illumina--
SYBR Premix Pro Taq试剂盒Accurate-BiotechnologyAG11701
7500实时荧光定量PCR仪Applied Biosystems--
蛋白提取试剂盒SolarbioBC3710
10% SDS-PAGE凝胶试剂盒EpizymePG112
Amersham-Imager-680成像仪General Electric Company--
抗PIGR抗体BeyotimeAF7746
抗E-cadherin抗体Proteintech20874
抗平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech14395
抗GAPDH抗体Abcamab9485
抗β-微管蛋白抗体Proteintech10068
山羊抗兔IgG-HRPAbcamab6721
抗细胞角蛋白19抗体Proteintech60187
抗白细胞介素33抗体Proteintech66235
CoraLite594偶联山羊抗兔IgG (H+L)ProteintechSA00013-4
异硫氰酸荧光素偶联山羊抗小鼠IgG (H+L)ProteintechSA0003-1
DAPI溶液Servicebio1012
TSA Plus荧光三重标记四色染色试剂盒ServicebioG1236
人肝内胆管上皮细胞ScienCell5100
RPMI 1640培养基Pricella Life Science & Technology Co., LtdPM150110
胎牛血清Pricella164210
重组人IL-1β蛋白R&D system201-LB
重组人TNF-α蛋白R&D system10291-TA
重组人IFN-γ蛋白R&D system285-IF
重组人IL-4蛋白R&D system204-IL
重组人TGF-β蛋白R&D system7754-BH
CCK-8溶液Sangon Biotech606335
Annexin V-FITC/PI凋亡检测试剂盒BiosharpBL110A
FACS-Canto-Ⅱ流式细胞仪BD Biosciences--
小鼠组织淋巴细胞分离试剂盒SolarbioP8870
CD3单克隆抗体-FITCeBioscience110032
CD4单克隆抗体-PEeBioscience120041
IL-4单克隆抗体-APCeBioscience177041
大鼠IgG2b kappa同型对照-FITCeBioscience114031
大鼠IgG2b kappa同型对照-PEeBioscience124031
大鼠IgG1 kappa同型对照-APCeBioscience174301
恒河猴轮状病毒(MMU18006)American Type Culture Collection--
2OMe + 5Chol修饰的小干扰RNARibo Bio--
pcADV-EF1-CMV-Pigr腺病毒表达载体OBIO technology--
pcADV-EF1-CMV-MCS对照载体OBIO--
重组小鼠IL-33蛋白R&D system3626-ML
比色法检测试剂盒ElabscienceK760, K761, K235, K236, K126
HE染色试剂盒SolarbioG1120
Masson三色染色试剂盒SolarbioG1340

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
患者队列
纳入标准:BA患者年龄≤90天,排除其他病因;血清样本于首次就诊时采集;验证队列包含110例BA、90例IHS、30例HC。
阅读提示:Methods: Patient cohorts and samples
轮状病毒诱导BA小鼠模型
新生BALB/c小鼠出生第1天内腹腔注射1.5×10^6 PFU RRV(MMU18006);对照组注射等量生理盐水。
阅读提示:Methods: Animal models
PIGR沉默
2OMe+5Chol修饰siRNA剂量0.5 nmol/g腹腔注射,隔日一次从第3天至第11天;对照组使用阴性对照siRNA。
阅读提示:Methods: Animal models; Fig. 4A
PIGR过表达
腺病毒表达载体剂量1×10^8 PFU腹腔注射,第2、6、10天;对照组使用控制载体。
阅读提示:Methods: Animal models; Fig. 5A
细胞培养和刺激
BECs培养于含10% FBS的RPMI 1640;细胞因子处理浓度10 ng/mL;PDTC浓度100 μmol/mL。
阅读提示:Methods: Cell culture
BECs中PIGR沉默和过表达
siRNA序列GACAGACATTAGCATGTCA,浓度50 nmol/mL;过表达使用pcSlenti-CMV-PIGR-3FLAG-PGK-Puro-WPRE载体。
阅读提示:Methods: Cell culture
Th2细胞检测
肝淋巴细胞分离后,使用CD3-FITC、CD4-PE、IL-4-APC抗体染色,流式检测Th2(CD3+CD4+IL4+)细胞比例。
阅读提示:Methods: Flow cytometric analysis of lymphocytes in mouse liver