通过调控Th17细胞趋化性在实验性自身免疫性前列腺炎中揭示CCL20的作用

Unraveling CCL20's role by regulating Th17 cell chemotaxis in experimental autoimmune prostatitis.

作者信息Cheng Zhang, Shun Xu, Rui-Jie Hu, Xian-Hong Liu, Shao-Yu Yue, Xiao-Ling Li, Bang-Shun Dai, Chao-Zhao Liang, Chang-Sheng Zhan
PMID38801403
发布时间2024-05
DOI10.1111/jcmm.18445

实验完整度

包含EAP小鼠模型、细胞实验、体外趋化实验、免疫荧光共定位及信号通路磷酸化检测等多层级验证,且涉及功能中和抗体与重组细胞因子干预。

主要模型

EAP小鼠模型(NOD-shiltjnju小鼠) 原代Th17细胞 BMDM(骨髓来源巨噬细胞) RAW264.7巨噬细胞系

重点核对

EAP模型诱导:PAgs 300 mg/只与CFA等体积乳化,皮下注射,第0天和第28天免疫,第42天处死。 中和抗体处理:抗CCL20抗体20μg/只、抗IL-17A抗体10μg/只,腹腔注射,于诱导前1天及第6、13、20、27、34、41天。 重组细胞因子处理:rCCL20 200μg/只、rIL-17A 100μg/只,腹腔注射,在初次和二次免疫后连续7天。 体外趋化实验:Transwell小室,8μm孔径,上室1×10^4 Th17细胞,下室rCCL20 10ng/mL或抗CCL20抗体10ng/mL,孵育12小时。 巨噬细胞处理:BMDM和RAW264.7先用IL-17A 100ng/mL处理12h,再用LPS 100ng/mL处理12h。

摘要

慢性前列腺炎和慢性盆腔疼痛综合征(CP/CPPS)是一种普遍存在的泌尿系统疾病,对男性的健康产生深远影响。由Th17细胞驱动的自身免疫已被推测为CP/CPPS发病的潜在因素。然而,阐明调控Th17细胞募集到前列腺并触发炎症的精确机制仍是一个紧迫的问题。本研究揭示,CCL20在吸引Th17细胞到前列腺中发挥关键作用,从而促进前列腺炎的发展。此外,它确定了前列腺基质细胞和免疫细胞可能是CCL20的来源。另外,这项研究发现,由Th17细胞释放的IL-17A可以通过NF-κB/MAPK/PI3K通路刺激巨噬细胞产生CCL20。IL-17A和CCL20之间的相互作用建立了一个正反馈回路,这可能是慢性前列腺炎发展的关键机制,从而增加了其治疗难度。

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
CCL20是否通过调控Th17细胞趋化性参与实验性自身免疫性前列腺炎(EAP)的发生发展,以及其来源和产生机制是什么?
核心机制
前列腺内CCL20通过CCR6受体趋化Th17细胞浸润;Th17细胞分泌的IL-17A通过NF-κB/MAPK/PI3K通路刺激巨噬细胞产生更多CCL20,形成正反馈环,加剧炎症。
主要证据
在EAP小鼠模型中,前列腺中CCL20和Th17细胞浸润增加;体外Transwell实验证实CCL20促进Th17细胞迁移;免疫荧光显示CCL20与CD4+ T细胞、巨噬细胞和基质细胞共定位;体外巨噬细胞实验和体内中和抗体实验支持IL-17A通过NF-κB/MAPK/PI3K通路促进CCL20分泌。
研究意义
研究揭示了CCL20作为前列腺炎发病中关键介质的作用,可能作为前列腺炎治疗的潜在靶点和新的诊断标志物,但需大量临床研究验证其临床效用。

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

EAP小鼠模型诱导与验证

建立EAP小鼠模型,并评估模型是否成功模拟CP/CPPS的盆腔疼痛和前列腺炎症。

使用NOD-shiltjnju小鼠,以PAgs与CFA乳化后皮下免疫(第0天和28天),第42天处死。通过von Frey纤维丝检测机械性触觉痛觉过敏,并通过HE染色评估前列腺炎症程度。

2

Th17细胞在脾脏和前列腺中的检测

验证EAP小鼠中Th17细胞的过度活化及前列腺浸润情况。

使用流式细胞术检测脾脏和前列腺中CD4+IL-17A+细胞比例,ELISA检测血清和前列腺中IL-17A等炎性细胞因子水平,RT-qPCR和Western blot检测前列腺中IL-17A表达。

3

CCL20在EAP小鼠前列腺中的表达分析

探究CCL20及其受体CCR6在EAP小鼠前列腺中的表达是否升高,以支持其可能参与Th17细胞募集。

通过免疫组化检测CCL20阳性细胞,RT-qPCR检测CCL20和CCR6 mRNA水平,Western blot检测蛋白表达,ELISA检测血清和前列腺中CCL20水平。

4

CCL20对Th17细胞趋化性的体外和体内验证

验证CCL20是否能直接趋化Th17细胞,以及中和CCL20或补充重组CCL20对EAP小鼠Th17细胞浸润和炎症的影响。

体外:Transwell实验检测rCCL20和抗CCL20抗体对原代Th17细胞迁移的影响,并用CCK-8检测细胞活力。体内:腹腔注射rCCL20、抗CCL20抗体,评估前列腺中IL-17A表达和CD4+IL-17A+细胞比例。

5

CCL20细胞来源鉴定

确定前列腺中产生CCL20的细胞类型。

通过双色免疫荧光共定位实验,标记CCL20与细胞表型标志物(CD4、CD116、α-SMA、Vimentin),观察共定位情况并定量荧光强度。

6

IL-17A调节巨噬细胞CCL20分泌的机制研究

探究IL-17A是否通过特定信号通路刺激巨噬细胞产生CCL20。

用IL-17A和/或LPS处理BMDM和RAW264.7细胞,检测CCL20表达及相关信号通路蛋白的磷酸化水平(mTOR、AKT、p65、ERK1/2、P38),并通过体内实验验证IL-17A对前列腺CCL20表达的影响。

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
完全弗氏佐剂Sigma-AldrichF5881
抗小鼠CCL20中和抗体R&D systemAF760
抗小鼠IL-17A中和抗体R&D systemMAB421
重组小鼠CCL20Peprotech250-27
重组小鼠IL-17APeprotech210-17
数字切片扫描仪KFBIOKF-PRO-005-EX
柠檬酸缓冲液ServicebioG1202
SABC-HRP试剂盒Beyotime BiotechnologyP0615
抗CCL20抗体AffinityDF2238
抗IL-17A抗体AffinityDF6127
抗CD4抗体ElabscienceE-AB-22098
抗CD116抗体AffinityDF4820
抗α-SMA抗体AffinityBF9212
抗波形蛋白抗体AffinityBF8006
Cy3标记的山羊抗兔IgGServicebioGB21303
FITC标记的山羊抗小鼠IgGServicebioGB22301
DAPIServicebioG1012
共聚焦激光扫描显微镜OlympusFV3000
IL-17A ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0047c
IL-17F ELISA试剂盒Multi-ScienceEK2196
IL-22 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M2446
IFN-γ ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0048
TNF-α ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M3063
GM-CSF ELISA试剂盒ElabscienceE-MSEL-M0022
CCL20 ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-M0013
RNA纯化试剂盒PlusEsscienceRN002plus
分光光度计NanoDrop2000
PrimeScript™ RT试剂盒TakaraRR047A
TB Green® Premix ExTakaraRR820A
ABI7500平台Thermo--
引物Sangon Biotech--
RPMI-1640培养基BasalMediaL210KJ
胎牛血清WISENT Corporation086-150
脱氧核糖核酸酶IRoche#10104159001
HEPES缓冲液Gibco#15630106
胶原酶DRoche#11088858001
APC-抗CD3eBD Bioscience553066
FITC-抗CD4BD Bioscience553047
PE-抗IL-17ABD Bioscience559502
PerCP-Cy-抗F4/80BD Bioscience746070
佛波醇酯Multi-ScienceCS0001
离子霉素Multi-ScienceCS0002
莫能菌素Multi-ScienceCS0004
固定/破膜缓冲液Invitrogen00-5523-00
CytoFLEX流式细胞仪Beckman Coulter--
RIPA裂解缓冲液ElabscienceE-BC-R327
上样缓冲液wshtbioES003
SDS-PAGE凝胶Epizyme--
硝酸纤维素膜Millipore--
抗GAPDH抗体ElabscienceE-AB-40337
抗CCR6抗体SinoBiogical#106771-T32
抗P65抗体AffinityAF5006
抗磷酸化P65抗体AffinityAF2006
抗ERK1/2抗体AffinityAF0155
抗磷酸化ERK1/2抗体AffinityAF1015
抗P38抗体AffinityAF6456
抗磷酸化P38抗体AffinityAF4001
抗mTOR抗体CST2983T
抗磷酸化mTOR抗体CST5536T
抗AKT抗体CST4691T
抗磷酸化AKT抗体CST4060T
二抗ElabscienceE-AB-1003
ECL化学发光系统ClinX--
青霉素-链霉素溶液----
高糖DMEM培养基----
二甲基亚砜----
脂多糖SolarbioL8880
重组小鼠IL-6NovoproteinCG39
重组小鼠IL-23NovoproteinCS31
重组人TGF-βNovoproteinCA59
抗IFN-γ抗体Bio X CellBE0055
抗IL-4抗体Bio X CellBE0045
巨噬细胞集落刺激因子NovoproteinCB34
CCK-8试剂盒ServicebioG4103

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
EAP诱导
小鼠品系:NOD-shiltjnju;免疫剂量:PAgs 300mg/只;CFA乳化;注射途径:皮下(足垫和尾根部);体积:200μL/只;免疫时间:第0天和28天;处死时间:第42天;每组最少4只。
阅读提示:见Materials and Methods 2.1节
疼痛行为学评估
von Frey filament压力等级;刺激次数;阳性反应标准。
阅读提示:见Materials and Methods 2.2节及Figure 1A-C
组织病理学
组织固定、包埋、切片厚度(5μm)、染色方法、炎症评分标准。
阅读提示:见Materials and Methods 2.3节
免疫组化
抗原修复条件(柠檬酸缓冲液pH6.0)、抗体稀释度(anti-CCL20 1:200;anti-IL-17A 1:200)、检测试剂盒。
阅读提示:见Materials and Methods 2.4节
免疫荧光
抗体稀释度(anti-CCL20 1:200;anti-CD4 1:500;anti-CD116 1:500;anti-α-SMA 1:500;anti-vimatin 1:500)、二抗稀释度、DAPI染色。
阅读提示:见Materials and Methods 2.5节
ELISA
检测细胞因子种类(IL-17A, IL-17F, IL-22, IFN-γ, TNF-α, GM-CSF, CCL20)、血清和前列腺组织样本处理。
阅读提示:见Materials and Methods 2.6节
RT-qPCR
RNA提取试剂盒、反转录试剂盒、qPCR试剂盒、引物序列(表S1)、反应体积(20μL)、内参基因、数据分析方法(2^-ΔΔCt)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.7节及Table S1
流式细胞术
组织消化液配方(RPMI-1640, FBS 10%, DNase I 0.01%, HEPES 10mM, collagenase D 1mg/mL)、刺激条件(PMA 50ng/mL, ionomycin 1000ng/mL, monensin 25μg/mL, 4小时)、胞内染色步骤。
阅读提示:见Materials and Methods 2.8节
Western blot
裂解液(RIPA)、凝胶浓度(12.5%)、膜类型(0.22μm硝酸纤维素膜)、封闭液(5% BSA)、一抗稀释度、二抗稀释度、ECL检测。
阅读提示:见Materials and Methods 2.9节
细胞培养和处理
细胞系/原代细胞培养条件(培养基、血清、抗生素)、IL-17A浓度(100ng/mL)和处理时间(12h)、LPS浓度(100ng/mL)和处理时间(12h)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.10节及2.11节
Th17细胞分化
naive CD4+ T细胞分离纯度、分化因子浓度(IL-6 40ng/mL, IL-23 40ng/mL, TGF-β 1ng/mL, anti-IFN-γ 20μg/mL, anti-IL-4 20μg/mL)、培养时间(4天)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.11节及Figure S1
BMDM分化
M-CSF浓度(50ng/mL)、分化时间(7天)、培养基更换频率(每3天)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.11节及Figure S1
细胞活力检测
细胞数量(5×10^3)、培养时间(12h)、CCK-8检测时间(2h)、波长(450nm)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.12节
Transwell趋化实验
孔径(8μm)、上室细胞数(1×10^4)、下室条件(10% FBS DMEM, rCCL20 10ng/mL或抗CCL20抗体10ng/mL)、孵育时间(12h)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.13节
统计
独立重复次数(≥3)、数据表示(mean±SD)、统计方法(t检验或one-way ANOVA, Bonferroni事后检验)、显著性水平(p<0.05)。
阅读提示:见Materials and Methods 2.14节