抗聚集蛋白抗体的诱导在小鼠中引起重症肌无力

Induction of Anti-agrin Antibodies Causes Myasthenia Gravis in Mice.

作者信息Min Yan, Ziyang Liu, Erkang Fei, Wenbing Chen, Xinsheng Lai, Bin Luo, Peng Chen, Hongyang Jing, Jin-Xiu Pan, Michael H Rivner, Wen-Cheng Xiong, Lin Mei
PMID29339325
发布时间2018-03
DOI10.1016/j.neuroscience.2018.01.015

实验完整度

包含体内主动免疫模型(小鼠)和体外细胞实验(C2C12肌管),涵盖表型、形态学、电生理和机制验证,多层级证据支持结论。

主要模型

A/J小鼠主动免疫模型 C2C12肌管细胞

重点核对

免疫原为重组N-agrin或M-agrin(C端片段,含或不含Z8插入),剂量25 μg,与CFA/IFA乳化 8周龄雌性A/J小鼠,皮下注射,初始免疫后第4、7、16周加强免疫 N-agrin处理C2C12肌管浓度10 ng/ml,处理16小时;血清孵育浓度1:100,时间12小时 NMJ形态分析使用胫骨前肌,Alexa Fluor 594-α-BTX标记AChR,抗NF/SYN标记神经,每只小鼠分析20个NMJ

摘要

重症肌无力(MG)是一种神经肌肉接头(NMJ)的自身免疫性疾病。大多数MG病例是由针对乙酰胆碱受体(AChR)、肌肉特异性激酶(MuSK)和低密度脂蛋白受体相关蛋白4(LRP4)的自身抗体引起的。最近的研究在缺乏这三种抗体的MG患者(即三阴性MG)中发现了抗聚集蛋白抗体。聚集蛋白是一种基底膜蛋白,有两种亚型。神经聚集蛋白(N-聚集蛋白)与LRP4结合,激活MuSK以诱导AChR聚集,因此对NMJ的形成至关重要。我们证明,用N-聚集蛋白免疫的小鼠表现出MG相关症状,包括肌肉无力、NMJ碎裂和扭曲。在注射肌肉聚集蛋白(M-聚集蛋白)的小鼠中未观察到这些效应,该亚型在诱导AChR聚集方面无活性。用抗N-聚集蛋白(而非抗M-聚集蛋白)抗体处理可减少肌肉细胞中聚集蛋白诱导的AChR聚集。总之,这些观察结果表明聚集蛋白抗体可能在MG发病机制中起作用。

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
抗聚集蛋白抗体是否具有致病性,以及其致病机制是否具有亚型特异性?
核心机制
抗N-agrin抗体可能通过阻断agrin-LRP4-MuSK信号通路,破坏AChR聚集体的稳定性,导致NMJ结构和功能异常。
主要证据
N-agrin免疫小鼠出现肌无力、体重下降、NMJ碎裂和神经肌肉传递障碍(mEPP和EPP幅度降低);在C2C12肌管中,抗N-agrin血清减少agrin诱导的AChR聚集,而抗M-agrin血清无此作用。
研究意义
研究揭示了抗N-agrin抗体在MG发病中的致病作用,为agrin抗体阳性MG的病理生理机制提供了见解。

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

重组agrin蛋白制备与纯化

获得用于免疫小鼠和体外实验的N-agrin和M-agrin重组蛋白。

PCR扩增agrin C端片段(M-agrin氨基酸1756-1939,N-agrin氨基酸1756-1947),克隆至pET-21a载体,转化大肠杆菌BL21(DE3),IPTG诱导表达,SDS-PAGE纯化,Bradford定量,Western blot验证。另将pFLAG-CMV1-N-agrin转染HEK293T细胞,收集条件培养基用于AChR聚集实验。

2

小鼠免疫建立EAMG模型

诱导产生抗聚集蛋白抗体,并观察是否出现MG样症状。

8周龄雌性A/J小鼠皮下注射N-agrin或M-agrin与CFA乳化液,对照组注射PBS。在第4、7、16周用IFA乳化液加强免疫。

3

血清采集与抗体检测

验证免疫后小鼠产生抗agrin抗体。

通过眼眶窦采血,离心分离血清,ELISA检测抗N-agrin或抗M-agrin抗体水平。

4

肌力测定与体重监测

评估免疫小鼠是否出现肌肉无力症状。

使用SR-1悬挂秤测量抓力,记录体重,进行倒置网格悬挂实验评估疲劳性。

5

NMJ形态学分析

观察免疫小鼠NMJ结构是否发生改变。

取胫骨前肌,固定后分离肌纤维,用Alexa Fluor 594-α-BTX和抗NF/SYN抗体免疫荧光染色,共聚焦显微镜采集z系列图像,量化AChR面积、碎片数和强度。

6

电生理记录神经肌肉传递

评估NMJ功能是否受损。

分离左侧半膈肌及膈神经,记录微型终板电位(mEPP)和终板电位(EPP)。

7

AChR聚集实验

检测抗agrin抗体是否影响agrin诱导的AChR聚集。

C2C12肌管用N-agrin刺激16小时诱导AChR聚集,然后孵育对照或免疫小鼠血清,固定后用Alexa Fluor 594-α-BTX染色,量化AChR聚集数量和大小。

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
pET-21a载体Novagen--
抗His标签抗体Santa Cruzsc 803
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
DMEM培养基----
HRP偶联的山羊抗小鼠抗体Cell Signaling Technology7076s
SR-1悬挂秤American Weigh Scales--
芋螺毒素GIIIBBachem Americas--
MultiClamp 700B放大器----
Digidata 1550A数字化仪----
Alexa Fluor 488偶联的山羊抗兔IgGMolecular Probes--
Alexa Fluor 594偶联的α-银环蛇毒素Invitrogen--
Hydromount封片剂National Diagnostics--
奥林巴斯荧光显微镜OlympusFSX100
Prism 7.0软件GraphPad Software--

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
重组蛋白制备
IPTG诱导浓度(0.3M)、诱导时间(4小时)、纯化方式(SDS-PAGE切胶、冻融)、蛋白定量方法(Bradford)
阅读提示:Methods 2.1
小鼠免疫
小鼠品系(A/J)、性别(雌性)、年龄(8周)、免疫原剂量(25 μg)、佐剂(CFA/IFA)、注射方式(皮下)、初始及加强免疫时间(第0天、第4/7/16周)
阅读提示:Methods 2.3
抗体检测
血清稀释度(1:800)、包被抗原浓度(10 μg/ml)、二抗浓度(1:2000)、显色底物(TMB)、检测波长(450 nm)、重复次数
阅读提示:Methods 2.4
肌力测量
抓力测试方法、倒置网格悬挂时间测量、重复次数(3次)
阅读提示:Methods 2.5
NMJ形态学
固定液(4% PFA)、固定时间(30分钟)、封闭液(5% donkey serum)、一抗浓度(NF 1:1000,SYN 1:500)、二抗浓度(Alexa 488 1:1000,BTX 1:2000)、样本分析数量(20 NMJ/鼠)
阅读提示:Methods 2.6
电生理
Ringer液成分、pH(7.3)、微电极电阻(20-40 MΩ)、mEPP记录时间(≥3分钟)、EPP刺激强度(≥130%阈值)、conotoxin浓度(1 μM)
阅读提示:Methods 2.7
AChR聚集实验
N-agrin浓度(10 ng/ml)、处理时间(16小时)、血清稀释度(1:100)、孵育时间(12小时)、BTX浓度(1:2000)、评分标准(AChR簇长度>4 μm)
阅读提示:Methods 2.8, Figure 4 legend
统计分析
统计方法(one-way ANOVA)、数据表示(mean ± SEM)、显著性水平(P<0.05)
阅读提示:Methods 2.9