TLR7依赖性嗜酸性粒细胞脱颗粒将银屑病皮肤炎症与小鼠小肠炎症变化联系起来

TLR7-dependent eosinophil degranulation links psoriatic skin inflammation to small intestinal inflammatory changes in mice.

作者信息Hee Joo Kim, Jinsun Jang, Kunhee Na, Eun-Hui Lee, Hyeon-Jung Gu, Yoon Hee Lim, Seul-A Joo, Seung Eun Baek, Joo-Young Roh, Han-Joo Maeng, Yun Hak Kim, Young-Jae Lee, Byung-Chul Oh, YunJae Jung
PMID38689088
发布时间2024-05
DOI10.1038/s12276-024-01225-y

实验完整度

研究包含多个独立证据层级:小鼠模型、细胞实验、基因敲除/转基因小鼠、过继转移、转录组和微生物组分析,并包含功能验证和机制验证。

主要模型

BALB/c小鼠IMQ诱导的银屑病模型 ΔdblGATA嗜酸性粒细胞缺陷小鼠 EpxCre/+Sirpafl/fl嗜酸性粒细胞特异性SIRPα敲除小鼠 Caco-2人肠上皮细胞

重点核对

IMQ给药剂量(62.5 mg/天,5%霜剂)及持续时间(5-7天) 小鼠品系及遗传背景(BALB/c,C57BL/6等) TLR7依赖性(使用Tlr7-/-小鼠验证) 嗜酸性粒细胞缺陷(ΔdblGATA小鼠)及过继转移(BMEOs,1×10^7细胞静脉注射) 肠道通透性测定(FITC-dextran,44 mg/100g体重)

摘要

近期关于银屑病背景下肠道菌群失调以及炎症性肠病与银屑病共存增加的证据表明,皮肤和肠道免疫反应之间存在密切关系。使用由Toll样受体(TLR)7配体咪喹莫特诱导的银屑病小鼠模型,我们发现银屑病皮炎伴有与嗜酸性粒细胞脱颗粒相关的小肠炎症变化,这损害了肠道屏障的完整性。在易于发生嗜酸性粒细胞脱颗粒的小鼠中,皮肤和小肠的炎症反应增强。用含有嗜酸性粒细胞颗粒蛋白的培养基处理Caco-2人肠上皮细胞,表现出炎症和损伤的迹象。在嗜酸性粒细胞缺陷小鼠中,咪喹莫特诱导的皮肤和肠道变化减弱,而这种减弱被嗜酸性粒细胞的转移所抵消。咪喹莫特水平和嗜酸性粒细胞的分布在小肠中呈正相关。TLR7缺陷小鼠在给予咪喹莫特后未表现出肠道嗜酸性粒细胞脱颗粒,但皮肤和小肠的炎症减轻。这些结果表明,在银屑病炎症中发生了TLR7依赖性的皮肤到肠道的双向通讯,并且肠道的炎症变化可以加速银屑病。

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
肠道免疫反应是否以及如何参与银屑病炎症?
核心机制
TLR7依赖性嗜酸性粒细胞脱颗粒导致小肠炎症和屏障损伤,进而加剧银屑病皮肤炎症,形成皮肤-肠道双向通讯。
主要证据
IMQ处理小鼠出现小肠炎症和嗜酸性粒细胞脱颗粒(EPX升高,CD63上调、SIRPα下调),TLR7缺失或嗜酸性粒细胞缺陷小鼠中这些变化减弱,过继转移嗜酸性粒细胞恢复炎症,Caco-2细胞实验证实嗜酸性粒细胞颗粒蛋白直接损伤肠上皮。
研究意义
研究揭示了银屑病中皮肤与小肠之间的双向致病相互作用,强调了小肠独特免疫环境在银屑病发展中的关键作用,可能为银屑病治疗提供新策略。

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

患者样本分析

评估银屑病患者血清炎症和肠道屏障标志物

收集17名银屑病患者和10名健康对照的血清,通过ELISA检测可溶性CD14、钙卫蛋白和连蛋白水平。

2

小鼠模型建立

诱导银屑病样皮炎并观察肠道变化

对BALB/c小鼠背部剃毛皮肤每日涂抹5% IMQ乳膏或赋形剂连续5-7天。

3

肠道通透性和炎症评估

验证皮肤炎症是否引起小肠屏障功能障碍和炎症

通过FITC-葡萄糖灌胃测量肠道通透性,检测血清sCD14和钙卫蛋白,组织学分析小肠和大肠病理,检测粪便钙卫蛋白和肠道菌群组成。

4

小肠免疫细胞分析

确定银屑病皮肤炎症对小肠免疫细胞组成的影响

从小肠分离细胞,通过流式细胞术分析粒细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞等免疫细胞的数量和频率,并计算嗜酸性粒细胞半衰期。

5

嗜酸性粒细胞脱颗粒和肠道上皮损伤验证

证明嗜酸性粒细胞脱颗粒导致肠道上皮损伤

检测小肠组织EPX表达,分析嗜酸性粒细胞CD63和SIRPα表达,用EpxCre/+Sirpafl/fl小鼠验证SIRPα缺失促进脱颗粒,并用Caco-2细胞实验验证颗粒蛋白的损伤作用。

6

嗜酸性粒细胞缺陷验证

确认嗜酸性粒细胞在银屑病皮损和肠道炎症中的因果作用

使用ΔdblGATA(ΔEO)嗜酸性粒细胞缺陷小鼠,进行BMEOs过继转移,评估皮肤和肠道炎症参数。

7

TLR7依赖性验证

证明TLR7信号在肠道嗜酸性粒细胞脱颗粒中的必要性

使用Tlr7-/-小鼠,检测IMQ处理后小肠炎症和嗜酸性粒细胞活化,并体外用IMQ刺激分选的小肠嗜酸性粒细胞。

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
Aldara(5%咪喹莫特乳膏)3M Pharmaceuticals--
FITC-右旋糖酐(4kDa)Sigma-AldrichFD4
Quantikine小鼠CD14 ELISA试剂盒R&D SystemsMC140
DuoSet小鼠钙卫蛋白ELISA试剂盒R&D SystemsDY8596-05
人连蛋白ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H5560
小鼠细胞因子阵列试剂盒R&D SystemsARY006
黏蛋白2多克隆抗体GeneTexGTX100664
Occludin多克隆抗体Thermo Fisher Scientific40-4700
DAPIThermo Fisher ScientificD-3571
QIAamp快速粪便DNA提取试剂盒QIAGEN--
QIAzolQIAGEN--
RNeasy小型试剂盒QIAGEN--
Illumina TruSeq链式mRNA样本制备试剂盒Illumina--
Illumina NovaSeq测序系统Illumina--
FACSymphony流式细胞仪BD Biosciences--
LSRII流式细胞仪BD Biosciences--
FACSAria II流式分选仪BD Biosciences--
BrdUSigma-AldrichB5002
RPMI 1640培养基Sigma-Aldrich--
胎牛血清Gibco--
青霉素-链霉素Gibco--
庆大霉素Gibco--
非必需氨基酸Gibco--
R837(咪喹莫特)InvivoGen--
EZ-Cytox细胞活力测定试剂盒DoGENEZ-1000
Millicell ERS电阻仪Millipore--
FMS样酪氨酸激酶3配体PeproTech--
干细胞因子PeproTech--
白细胞介素-5PeproTech--
安捷伦HPLC 1200Agilent Technologies--
AB SCIEX三重四极杆5500质谱仪Applied Biosystems SCIEX--
Synergi 4 μm polar-RP 80A色谱柱Phenomenex--

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
IMQ诱导模型
IMQ剂量(62.5 mg/天)和持续时间(5-7天),小鼠品系(BALB/c),剃毛部位
阅读提示:Materials and Methods: IMQ-induced psoriasis-like skin inflammation
肠道通透性测定
FITC-dextran剂量(44 mg/100g)和测定时间(4小时),血清分离
阅读提示:Materials and Methods: FITC-dextran permeability assay
嗜酸性粒细胞分析
细胞分离方案(胶原酶D和DNase I消化,Percoll密度梯度),流式抗体组合(CD45, CCR3, SiglecF等),BrdU标记方案(2mg注射,0.8mg/ml饮水7天)
阅读提示:Materials and Methods: Preparation of small intestine cell suspensions, Flow cytometry and cell sorting, BrdU administration
Caco-2细胞实验
AML14.3D10细胞刺激条件(R837浓度10或100 μg/ml,24小时),Caco-2细胞处理时间(24小时),TEER测定前细胞培养天数(14天)
阅读提示:Materials and Methods: Cell culture, TEER analysis
小鼠基因型
ΔdblGATA小鼠(Gata1突变),Tlr7-/-小鼠,EpxCre/+Sirpafl/fl小鼠的遗传背景和来源
阅读提示:Materials and Methods: Mice