生物活性鱼胶原蛋白肽通过甘露糖受体激活定向结肠巨噬细胞表型,从而减弱肠道炎症

Bioactive fish collagen peptides weaken intestinal inflammation by orienting colonic macrophages phenotype through mannose receptor activation.

作者信息Mouna Rahabi, Marie Salon, Christelle Bruno-Bonnet, Mélissa Prat, Godefroy Jacquemin, Khaddouj Benmoussa, Mohamad Alaeddine, Mélissa Parny, José Bernad, Bénédicte Bertrand, Yannick Auffret, Pascale Robert-Jolimaître, Laurent Alric, Hélène Authier, Agnès Coste
PMID34999930
发布时间2022-06
DOI10.1007/s00394-021-02787-7

实验完整度

高

包含DSS和TNBS诱导的结肠炎小鼠模型、巨噬细胞耗竭实验、MR基因敲除小鼠、BMDM体外实验、人IBD单核细胞实验等多个独立证据层级,并进行功能验证和机制验证。

主要模型

C57BL/6小鼠DSS诱导结肠炎模型 髓系特异性MR敲除(MR−/−)小鼠 脂质体氯膦酸盐处理小鼠

重点核对

DSS诱导结肠炎:DSS(MW 36,000–50,000)以1.5%(wt/vol)溶于饮用水,自由饮用8天 Naticol®Gut给药剂量:0.1 g/kg/day,加入饮用水 巨噬细胞耗竭:氯膦酸盐脂质体(Xygieia Bioscience)250 µg/只,腹腔注射,DSS前1天及之后每3天一次 BMDM处理:M-CSF(30 ng/ml)分化7天,LPS(10 ng/ml)过夜刺激,Naticol®Gut(100 µg/ml)处理6小时 人单核细胞处理:Naticol®Gut(100 µg/ml)刺激6小时

摘要

目的:目前特别关注膳食补充剂作为肠道炎症处理的替代非药理学方法的潜力。为此,本研究评估了鱼胶原蛋白肽Naticol®Gut对结肠炎症的功效。方法:给野生型和髓系细胞特异性甘露糖受体缺陷的C57BL/6小鼠施用葡聚糖硫酸钠(DSS)、Naticol®Gut、DSS和Naticol®Gut或仅水,持续4或8天。通过建立宏观和微观评分,通过ELISA测量细胞因子和钙卫蛋白的产生以及通过化学发光测量髓过氧化物酶活性来评估炎症状态。通过测量炎症和氧化状态特异性标志物的mRNA水平对结肠巨噬细胞进行表型分析。通过流式细胞术确定结肠免疫群体和T细胞活化谱。通过qPCR进行黏膜相关肠道微生物群的评估。通过RT-qPCR和流式细胞术表征炎症性肠病(IBD)受试者的人血液单核细胞的表型,并通过化学发光评估其氧化活性。结果:与仅暴露于DSS的小鼠相比,经Naticol®Gut处理的DSS小鼠表现出减轻的结肠炎症。Naticol®Gut的活性通过其被甘露糖受体识别后定向结肠巨噬细胞向抗炎和抗氧化表型极化的能力来展示。随后,Naticol®Gut递送调节CD4 T细胞偏向Th2反应,并减弱CD8 T细胞活化。这种免疫调节导致肠道菌群平衡。在IBD受试者的人单核细胞中,使用Naticol®Gut处理也恢复了抗炎和抗氧化表型。结论:Naticol®Gut作为抗结肠炎的 protective agent,成为一种新的功能性食品和在肠道健康中的创新和补充方法。

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
鱼胶原蛋白肽Naticol®Gut是否能够减轻结肠炎症,其作用机制是否依赖于巨噬细胞甘露糖受体介导的表型调节?
核心机制
Naticol®Gut通过被巨噬细胞上的甘露糖受体(MR)识别,诱导巨噬细胞向抗炎和抗氧化表型极化,进而调节CD4 T细胞向Th2偏移并抑制CD8 T细胞活化,最终维持肠道菌群平衡。
主要证据
在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中,Naticol®Gut减少体重下降、血清钙卫蛋白、宏观/微观评分和MPO活性;在MR−/−小鼠中作用减弱;在巨噬细胞耗竭小鼠中作用消失;人IBD单核细胞实验显示类似抗炎效果。
研究意义
研究支持将Naticol®Gut作为新的功能性食品和肠道健康的创新补充方法,用于改善IBD。

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

DSS诱导结肠炎模型建立与Naticol®Gut处理

评估Naticol®Gut对DSS诱导的结肠炎症的预防作用。

8周龄C57BL/6雌性小鼠分为对照组(饮水)、DSS组(1.5% DSS饮水)、DSS+Naticol®Gut组(DSS饮水并添加0.1 g/kg/day Naticol®Gut)、Naticol®Gut组(仅添加Naticol®Gut),处理8天(部分处理4天和8天进行动力学评估)。

2

结肠炎症严重程度评估

评估Naticol®Gut对结肠炎症宏观和微观指标的影响。

测量体重变化、血清钙卫蛋白、结肠长度、宏观评分、MPO活性、微观评分及组织学;检测结肠组织促炎和抗炎细胞因子水平。

3

结肠巨噬细胞表型极化分析

探究Naticol®Gut是否调节结肠巨噬细胞向抗炎和抗氧化表型极化。

分离结肠固有层细胞,通过流式鉴定巨噬细胞(CD45+CD11b+F4/80+),并通过RT-qPCR检测炎症和氧化应激标记物mRNA表达,ELISA检测细胞因子分泌,化学发光检测ROS产生。

4

BMDM体外验证Naticol®Gut直接作用

验证Naticol®Gut是否直接作用于巨噬细胞,给予LPS和Naticol®Gut处理后检测相关基因表达。

分离小鼠骨髓细胞,用M-CSF分化7天,LPS(10 ng/ml)刺激过夜,再经Naticol®Gut(100 µg/ml)处理6小时,检测炎症和氧化应激标记物mRNA水平。

5

巨噬细胞耗竭实验

验证Naticol®Gut的抗炎作用依赖于巨噬细胞。

在DSS模型中,通过腹腔注射氯膦酸盐脂质体(250 µg/小鼠)耗竭巨噬细胞,评估Naticol®Gut对宏观评分和细胞因子的影响。

6

MR基因敲除小鼠实验

证明Naticol®Gut的抗炎作用依赖于巨噬细胞甘露糖受体。

使用髓系特异性MR−/−小鼠及其野生型对照,进行DSS结肠炎模型,评估Naticol®Gut对体重、宏观评分和细胞因子的影响,并在BMDM上进行体外验证。

7

T细胞免疫应答分析

评估Naticol®Gut对肠内CD4和CD8 T细胞亚群和活化的影响。

通过流式细胞术检测结肠CD4和CD8 T细胞比例及其细胞内细胞因子产生(IFN-γ, IL-2, TNF-α, IL-10, IL-4, IL-5)及Treg(CD4+CD25+FoxP3+)。

8

肠道菌群分析

评估Naticol®Gut对黏膜相关细菌和真菌组成的影响。

从结肠提取DNA,通过qPCR定量细菌和真菌群,并检测特定菌属;体外培养选定细菌和酵母菌,评估Naticol®Gut的直接抗菌作用。

9

人IBD单核细胞实验

验证Naticol®Gut对人IBD患者单核细胞表型的调节作用。

分离IBD患者外周血单核细胞,用Naticol®Gut(100 µg/ml)刺激6小时,检测mRNA表达、细胞因子分泌、ROS产生。

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
C57BL/6小鼠Janvier Labs--
葡聚糖硫酸钠MP Biomedicals--
Naticol®GutWeishardt Group--
小鼠钙卫蛋白ELISA试剂盒Elabscience--
小鼠TNF-α ELISA试剂盒BD Biosciences--
小鼠IL-1β ELISA试剂盒BD Biosciences--
小鼠IL-6 ELISA试剂盒BD Biosciences--
小鼠TGF-β ELISA试剂盒R&D Systems--
小鼠IL-10 ELISA试剂盒R&D Systems--
胶原酶DSigma--
分散酶IIRoche--
脱氧核糖核酸酶IRoche--
巨噬细胞集落刺激因子文中未明确说明--
脂多糖Sigma--
LightCycler® 480系统Roche Diagnostics--
LightCycler® SYBR Green I Master预混液Roche Diagnostics--
EZ-10 Spin Column Total RNA Minipreps Super试剂盒BioBasic--
Verso cDNA合成试剂盒Thermo Fisher Scientific--
BD LSR Fortessa流式细胞仪BD Bioscience--
Live/Dead可固定紫死细胞染料Lifetechnology--
CD45-PerCPVio700抗体Miltenyi Biotec--
CD11b-FITC抗体Miltenyi Biotec--
F4/80-APC抗体Miltenyi Biotec--
CD3-PE抗体Miltenyi Biotec--
CD8-VioGreen抗体Miltenyi Biotec--
CD4-VioBrightFITC抗体Miltenyi Biotec--
CD25-PEVio770抗体Miltenyi Biotec--
胞内染色试剂盒Miltenyi Biotec--
IFN-γ-FITC抗体Miltenyi Biotec--
IL-2-PE抗体Miltenyi Biotec--
TNF-α-APC抗体Miltenyi Biotec--
IL-10-FITC抗体Miltenyi Biotec--
IL-4-PE抗体Miltenyi Biotec--
IL-5-APC抗体Miltenyi Biotec--
Foxp3-Vio667抗体Miltenyi Biotec--
LEGENDPlex™混合匹配系统Biolegend--
鲁米诺(5-氨基-2,3-二氢-1,4-酞嗪二酮)Sigma-Aldrich--
14-肉豆蔻酸-13-乙酸佛波醇酯Sigma-Aldrich--
EnVision发光仪PerkinElmer--
High Pure PCR模板制备试剂盒Roche--
LightCycler FastStart DNA SYBR Green I试剂盒Roche Diagnostics--

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
DSS结肠炎诱导
DSS分子量(36,000–50,000)、浓度1.5%,给药方式为饮用水自由饮用,处理时间8天;小鼠品系、性别、周龄、饲养环境。
阅读提示:Materials and methods, 'Induction of colitis'
Naticol®Gut给药
给药剂量(0.1 g/kg/day)、溶解于饮水、给药时间(与DSS同时或第4天开始)。
阅读提示:Materials and methods, 'Product' 和 'Induction of colitis'
巨噬细胞耗竭
氯膦酸盐脂质体剂量(250 µg/小鼠)、注射途径(腹腔)、注射时间(DSS前1天和每3天)。
阅读提示:Materials and methods, 'Induction of colitis'
BMDM生成与处理
骨髓来源巨噬细胞分化条件(M-CSF 30 ng/ml,7天)、LPS刺激浓度(10 ng/ml)和时间(过夜)、Naticol®Gut处理(100 µg/ml,6小时)。
阅读提示:Materials and methods, 'Bone marrow-derived macrophages generation'
人单核细胞实验
IBD患者样本来源(临床试验NCT01990716)、单核细胞分离方法(BD Vacutainer CPT管,贴壁2小时)、Naticol®Gut浓度(100 µg/ml)和处理时间(6小时)。
阅读提示:Materials and methods, 'Human monocytes'
巨噬细胞表型分析
结肠固有层细胞分离方法(酶消化)、流式标记(CD45, CD11b, F4/80)、RT-qPCR检测的基因列表。
阅读提示:Materials and methods, 'Isolation of colon immune cells and macrophages' 和 Figure legends 2
T细胞分析
细胞内染色步骤(Inside Stain Kit)、流式标记、Th1/Th2/Treg定义。
阅读提示:Materials and methods, 'Flow cytometry' 和 Figure legends 4
菌群分析
DNA提取方法、qPCR标准(β-actin归一化)、目标菌种、体外培养条件(培养基、时间)。
阅读提示:Materials and methods, 'Microbiota characterization' 和 Figure legends 5