甘露聚糖结合凝集素通过JAK/STAT和TGF-β/SMAD信号调控Th17/Treg轴抗白色念珠菌感染

Mannan-Binding Lectin Regulates the Th17/Treg Axis Through JAK/STAT and TGF-β/SMAD Signaling Against Candida albicans Infection.

作者信息Fanping Wang, Yonghui Yang, Zhixin Li, Yan Wang, Zhenchao Zhang, Wei Zhang, Yonghui Mu, Jingwen Yang, Lili Yu, Mingyong Wang
PMID35300210
发布时间2022-03-11
DOI10.2147/JIR.S344489

实验完整度

包含MBL双敲除小鼠模型、体外细胞表型分析、细胞因子检测及体内感染模型(生存率、组织载菌量、组织病理学),涵盖多个独立证据层级。

主要模型

C57BL/6小鼠 MBL双敲除小鼠 CD4+ T细胞

重点核对

MBL双敲除小鼠(C57BL/6背景) C. albicans ATCC90028,腹腔注射剂量5×10^7 CFU(生存实验为1×10^8 CFU) 感染后第7天检测Treg/Th17比例及细胞因子 Western blot检测p-JAK2/3、p-STAT3/5、p-SMAD2/3等蛋白

摘要

背景:甘露聚糖结合凝集素(MBL)是先天免疫中的关键分子,可激活凝集素补体途径,在抵抗白色念珠菌(C. albicans)感染中发挥重要作用。然而,这种抵抗感染的潜在机制仍不清楚。方法:在本研究中,我们研究了MBL如何调节小鼠中CD4+ T细胞分化为辅助性T细胞17(Th17)和调节性T细胞(Treg)以抵抗白色念珠菌,以及潜在机制。我们生成了MBL双敲除(KO)小鼠,并通过腹腔注射感染白色念珠菌。结果:与野生型(WT)小鼠相比,MBL缺失小鼠中Th17细胞的比例增加,而Treg细胞减少,表明MBL可能调节Th17/Treg平衡。此外,在MBL缺失小鼠中,白细胞介素(IL)-17A、IL-21以及Th17细胞的主要转录因子RORγt的表达水平显著增加。相反,IL-10、IL-2和Treg特异性转录因子Foxp3则降低。此外,我们发现MBL缺失小鼠中TGF-β和IL-6的水平上调。机制上,我们发现MBL通过抑制p-SMAD2和促进p-SMAD3来调节TGF-β/SMAD通路,并通过抑制p-JAK2和p-STAT3以及促进p-JAK3和p-STAT5来介导JAK/STAT通路。MBL双KO小鼠在白色念珠菌感染后表现出更严重的炎症反应和显著更低的存活率。结论:这些结果表明,MBL调节Th17/Treg细胞平衡以抑制炎症反应,可能通过IL-6和TGF-β介导的JAK/STAT和TGF-β/SMAD信号,并在抗白色念珠菌感染中发挥重要作用。

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
MBL如何调节CD4+ T细胞分化为Th17和Treg细胞,以抵抗白色念珠菌感染及其机制?
核心机制
MBL通过IL-6和TGF-β介导的JAK/STAT和TGF-β/SMAD信号通路调节Th17/Treg平衡:抑制p-JAK2和p-STAT3,促进p-JAK3和p-STAT5,抑制p-SMAD2,促进p-SMAD3。
主要证据
MBL双敲除小鼠感染白色念珠菌后,Th17细胞比例、IL-17A、IL-21、RORγt表达升高,Treg细胞比例、IL-10、IL-2、Foxp3降低,p-STAT3、p-SMAD2上调,p-STAT5、p-SMAD3下调,且生存率降低、组织载菌量增加。
研究意义
本研究扩展了对先天免疫相关分子调节炎症反应的认识,并为通过调节MBL水平预防和治疗真菌疾病提供了潜在途径。

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

建立MBL双敲除小鼠模型

验证MBL缺失对免疫反应的影响

通过CRISPR/Cas9基因编辑在C57BL/6背景上获得MBL-A和MBL-C双敲除小鼠,并进行基因型鉴定。

2

建立白色念珠菌感染模型

模拟系统性白色念珠菌感染

对WT和MBL双KO小鼠腹腔注射白色念珠菌ATCC90028,感染后3天观察感染灶,通过PAS染色确认酵母相和菌丝相。

3

检测Treg和Th17细胞比例及转录因子表达

评估MBL对CD4+ T细胞分化的影响

感染后第7天采集外周血,流式细胞术检测Treg(CD4+Foxp3+)和Th17(CD4+RORγt+)比例,Western blot和qRT-PCR检测Foxp3和RORγt表达。

4

检测血清及mRNA水平的细胞因子

分析MBL对Th17/Treg相关细胞因子的影响

感染后第7天采集血清,ELISA检测IL-17A、IL-10、IL-6、TGF-β、IL-2、IL-21;qRT-PCR检测脾脏CD4+ T细胞中相应mRNA水平。

5

检测信号通路蛋白表达

探讨MBL调节Th17/Treg平衡的分子机制

感染后第7天分离脾脏CD4+ T细胞,Western blot检测JAK/STAT和TGF-β/SMAD通路相关蛋白表达。

6

评估体内炎症反应和生存率

评估MBL对宿主抗感染和生存的影响

感染后3天取肝、肾进行H&E和PAS染色评估病理变化;监测14天生存率;测定组织载菌量。

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
DNA提取试剂盒GENFINE Company--
2× Taq Plus 预混液----
YPD培养基----
磷酸盐缓冲液Gibco BRL--
流式染色试剂盒BD Biosciences--
FACS-Calibur流式细胞仪Becton Dickinson--
ELISA试剂盒XinBoSheng Biotechnology Co., Ltd.--
MS分离柱Miltenyi Biotech--
小鼠磁珠分选试剂盒Miltenyi Biotech--
TRIzol试剂TAKARA--
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime Biotechnology--
STAT3抗体Abcamab68153
p-STAT3Tyr705抗体Abcamab267373
p-STAT5Tyr694抗体Abcamab278764
SOCS3抗体Abcamab280884
RORγt抗体Abcamab207082
Foxp3抗体Abcamab20034
SMAD2抗体Cell Signaling Technology5339S
p-SMAD2Ser465+467抗体Cell Signaling Technology3108S
SMAD3抗体Cell Signaling Technology9523S
p-SMAD3Ser423+Ser425抗体Cell Signaling Technology9520S
JAK2抗体Cell Signaling Technology3230S
JAK3抗体Cell Signaling Technology8863S
p-JAK3Tyr980/981抗体Cell Signaling Technology5031S
SMAD7抗体R&D SystemsMAB2029-SP
抗β-actin抗体Proteintech66009-1-Ig
ECL化学发光试剂盒Millipore Corporation--

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
动物模型
MBL双敲除小鼠(C57BL/6背景),WT对照(C57BL/6),年龄6-9周,性别匹配
阅读提示:Materials and Methods: Animals
感染模型
白色念珠菌菌株ATCC90028,腹腔注射,剂量5×10^7 CFU(生存实验为1×10^8 CFU),感染后第3天或第7天检测
阅读提示:Materials and Methods: C. albicans Strain and Infection; Determining Survival Rate and Fungal Burden
流式细胞术
感染后第7天,外周血,CD4+Foxp3+Treg和CD4+RORγt+Th17细胞比例
阅读提示:Materials and Methods: Flow Cytometry
细胞因子检测
感染后第7天,血清IL-17A, IL-10, IL-6, TGF-β, IL-2, IL-21水平
阅读提示:Materials and Methods: Cytokine Measurements
Western blot
感染后第7天,脾脏CD4+ T细胞,检测p-JAK2, p-JAK3, p-STAT3, p-STAT5, p-SMAD2, p-SMAD3等蛋白
阅读提示:Materials and Methods: Western Blotting