Th17细胞/IL-17A塑造小鼠和兔模型中多杀性巴氏杆菌血清型A感染

Th17 cells/IL-17A shape Pasteurella multocida serotype A infection in murine and rabbit models.

作者信息Xiongli Liu, Feiyan Lu, Tianci Zhang, Nengzhang Li, Fang He, Yuanyi Peng, Guangfu Zhao
PMID41402924
期刊Vet Res
发布时间2025-12-16
DOI10.1186/s13567-025-01662-1

实验完整度

包含转录组分析、组织病理、体外Th17分化、细胞过继回输、抗体中和、抑制剂(Stattic)、基因敲除(IL-6KO)及兔模型验证,多层次功能与机制研究。

主要模型

CD-1 (ICR)小鼠感染模型 IL-6基因敲除小鼠模型 新西兰白兔感染模型 体外分化Th17细胞

重点核对

PmA感染剂量:小鼠104 CFU PmCQ2,兔109 CFU PmCQ2,PmCQ6为107 CFU Th17细胞过继回输:每只小鼠106个细胞 IL-17A中和抗体:200 μg/只 重组IL-17A剂量:小鼠10 μg/kg,兔5 μg/kg Stattic剂量:15 mg/kg

摘要

多杀性巴氏杆菌(Pm)是一种重要的人畜共患呼吸道病原体,尤其是血清型A,可导致包括人类、农场动物和野生动物在内的多种宿主死亡。然而,宿主在哺乳动物中调动免疫系统对抗多杀性巴氏杆菌血清型A(PmA)的确切机制在很大程度上仍未探索。在本研究中,我们发现控制肺部感染对于PmA感染至关重要。此外,无偏RNA测序分析和组织病理学研究表明,在PmA感染期间,T细胞相关免疫未被完全激活,尽管宿主倾向于刺激Th17细胞和白细胞介素(IL)-17A相关通路。为了研究Th17细胞/IL-17A的作用,我们在动物水平上通过抑制剂、体外诱导Th17细胞后再灌注以及重组IL-17A,分别采用了Th17细胞和IL-17A的功能获得和功能丧失实验。我们证明,宿主未能完全激活Th17细胞/IL-17A,这是对抗多杀性巴氏杆菌感染的关键免疫机制。机制研究表明,IL-6–JAK2–STAT3轴促进了PmA感染中Th17细胞/IL-17A的激活。因此,使用Stat3抑制剂Stattic或IL-6KO小鼠模型显著限制了Th17细胞/IL-17A的激活并加速了宿主死亡。重要的是,重组IL-17A具有强大的临床应用潜力,因为重组IL-17A有效保护了感染PmA的兔子。因此,我们的研究揭示了PmA诱导T细胞免疫缺陷,并且通过IL-6–JAK2–STAT3轴激活Th17细胞/IL-17A是对抗PmA的关键机制。因此,靶向Th17细胞/IL-17A可能成为治疗巴斯德菌病和其他呼吸道细菌性疾病的潜在策略。

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
宿主在PmA感染中是否充分激活Th17细胞/IL-17A及其对感染结局的影响和分子机制是什么?
核心机制
PmA感染通过IL-6–JAK2–STAT3轴促进Th17细胞/IL-17A激活,但宿主未能充分激活该通路,导致Th17/IL-17A免疫应答不足,进而影响细菌清除。
主要证据
转录组显示Th17相关通路富集;过继Th17细胞和重组IL-17A提高存活率并降低细菌载量;IL-17A中和抗体和GSK805(Th17抑制剂)加重感染;Stattic抑制STAT3或IL-6敲除减少Th17/IL-17A并加速死亡;重组IL-17A保护兔感染模型。
研究意义
研究揭示PmA诱导T细胞免疫缺陷,并证明靶向Th17细胞/IL-17A激活通路可能是治疗巴斯德菌病及其他呼吸道细菌性疾病的潜在策略。

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

评估肺屏障破坏在PmA致病性中的作用

验证控制肺部感染是否为对抗PmA的关键环节。

比较高低毒力菌株(PmCQ2 vs PmCQ6)鼻内感染小鼠的存活率、肺病变、细菌载量、全身炎症和肝肾功能指标,并通过静脉注射测试菌血症对致病性的影响。

2

转录组分析鉴定PmA感染中的免疫通路

探究PmA感染过程中宿主免疫应答的变化,特别是Th17相关信号。

对PmA感染和对照小鼠肺组织进行RNA-seq,结合GO和KEGG分析,验证Th17分化相关基因和IL-17A等表达。

3

验证Th17细胞在PmA感染中的作用

确定Th17细胞是否影响PmA感染的控制和宿主死亡。

使用Th17细胞抑制剂GSK805处理感染小鼠,同时建立体外Th17分化体系,过继回输小鼠,观察存活率、肺损伤和细菌载量。

4

验证IL-17A在PmA感染中的作用

确认IL-17A作为Th17效应分子对PmA感染的影响及宿主IL-17A是否充足。

使用IL-17A中和抗体或重组小鼠IL-17A处理感染小鼠,评估存活率、肺损伤、细菌载量及全身指标。

5

探究STAT3在Th17发育中的作用

验证STAT3是否参与PmA感染中Th17细胞的分化。

使用STAT3抑制剂Stattic处理感染小鼠,检测p-STAT3水平、Th17细胞比例、存活率及感染指标。

6

验证IL-6-JAK2-STAT3轴对Th17/IL-17A的调控

探究IL-6是否通过JAK2/STAT3通路驱动Th17细胞/IL-17A激活。

利用IL-6基因敲除(IL-6KO)小鼠感染PmA,部分补充重组IL-17A,检测p-JAK2、p-STAT3水平、Th17细胞比例、存活率及感染指标。

7

评估重组IL-17A在兔模型中的临床潜力

验证IL-17A对天然宿主兔子PmA感染的保护作用,评估临床应用潜力。

感染PmA的新西兰兔给予重组兔IL-17A,监测体重、存活率、细菌载量、肺损伤和肝肾功能。

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
含5%马血清的马丁肉汤琼脂----
StatticMCEHY-13818
重组小鼠IL-17AMCEHY-P73174
重组兔IL-17AMCEHY-P73175
牛血清白蛋白BioFroxx4240GR100
抗小鼠IL-17A活体抗体SelleckA2120
大鼠免疫球蛋白G1(IgG1)同型对照活体抗体SelleckA2119
多重免疫组化试剂盒Zenbio18 002
抗IL-17A抗体Proteintech66 148-1-Ig
抗CD3抗体ABclonalA19017
抗CD4抗体Proteintech19 068-1-AP
抗CD68抗体Zenbio501 199
AFTSpin动物组织/细胞快速RNA提取试剂盒ABclonalRK30120
ABScript III RT Master Mix(含gDNA去除剂)ABclonalRK20429
Bio-Rad CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
TRIzol试剂----
Ribo-Zero rRNA去除试剂盒IlluminaMRZH116
Agilent 2100生物分析仪Agilent--
Illumina HiSeq 4000测序平台Illumina--
RIPA裂解液----
蛋白酶抑制剂混合物----
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher23 227
抗p-STAT3抗体Cell Signaling Technology9145
抗STAT3抗体ABclonalA22434
抗p-JAK2抗体ZenbioR381556
抗JAK2抗体ZenbioR24775
抗IL-17A抗体Proteintech66 148-1-Ig
HRP标记二抗Boster BioBA1054
HRP标记二抗Boster BioBA1050
HRP标记二抗Boster BioBA1060
ECL化学发光检测试剂盒Bio-Rad170-5060
小鼠Th17细胞流式染色试剂盒ElabscienceXJM002
ACK裂解液ElabscienceE-CK-A105
PerCP/Cyanine5.5标记CD3抗体----
FITC标记CD4抗体----
PE标记IL-17A抗体----
初始CD4+ T细胞分离试剂盒STEMCELL19765
抗小鼠CD3抗体Multi ScienceF2100300
抗小鼠CD28抗体Multi ScienceF2102800
重组TGF-β1ABclonalRP00671
重组IL-6ABclonalRP01321
重组IL-23ABclonalRP01160
重组TNF-αABclonalRP01071
重组IL-1βABclonalRP01340
PMAElabscienceE-CK-A091
离子霉素ElabscienceE-CK-A091
布雷菲德菌素ElabscienceE-CK-A091
小鼠IL-17A ELISA试剂盒Invitrogen88-7371-88
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Invitrogen88-7013A-88
小鼠IL-6 ELISA试剂盒Invitrogen88-7064-88
小鼠TNF-α ELISA试剂盒Invitrogen88-7324-88
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒SolarbioBC1565
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒SolarbioBC1555
血尿素氮检测试剂盒SolarbioBC1535
肌酐检测试剂盒ElabscienceE-BC-K188-M

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
细菌培养
培养基组成(Martin's broth agar + 5%马血清),培养温度37°C,菌株保存条件及LD50
阅读提示:参照Materials and methods中Bacterial strains and culture conditions
动物感染实验
动物品系、周龄、性别、体重、感染剂量、感染途径、麻醉药物及剂量、感染后检测时间点
阅读提示:参照Materials and methods中Animal experiments及各Figure legends
药物处理
Stattic、重组IL-17A、IL-17A中和抗体、GSK805的剂量、给药途径、给药时间及对照设置
阅读提示:参照Figure legends及Results相应小节
Th17细胞体外分化与过继回输
初始CD4+ T细胞分离方法、分化因子浓度及培养时间、细胞回输数量和途径、回输时间
阅读提示:参照Materials and methods中In vitro Th17 cell differentiation及Figure 3相关说明
Flow cytometry检测Th17细胞
细胞处理浓度(PMA、ionomycin、brefeldin)、刺激时间、染色抗体组合及门控策略
阅读提示:参照Materials and methods中Flow cytometry及Additional file 3