通过免疫足细胞蛋白Crb2诱导的特发性肾病综合征新型小鼠模型

A Novel Mouse Model of Idiopathic Nephrotic Syndrome Induced by Immunization with the Podocyte Protein Crb2

作者信息Ichiro Hada, Akira Shimizu, Hiromu Takematsu, Yukino Nishibori, Toru Kimura, Toshiyuki Fukutomi, Akihiko Kudo, Noriko Ito-Nitta, Zentaro Kiuchi, Jaakko Patrakka, Naoaki Mikami, Simon Leclerc, Yoshihiro Akimoto, Yoshiaki Hirayama, Satoka Mori, Tomoko Takano, Kunimasa Yan
PMID35985815
发布时间2022-11
DOI10.1681/ASN.2022010070

实验完整度

包含体内动物模型(小鼠免疫、病理检测)和体外细胞实验(Crb2表达细胞系、抗体处理),并进行机制验证(ezrin磷酸化)。

主要模型

C3H/HeN小鼠 A/J小鼠(补体C5缺陷) 表达小鼠Crb2的永生化小鼠足细胞系(mPodo-Crb2)

重点核对

C3H/HeN雌性小鼠皮下注射rCrb2 50μg/只,佐剂TiterMax Gold,三次免疫(5、7、9周龄)或单次免疫(5周龄) 对照组注射生理盐水,相同佐剂和方案 蛋白尿监测:每周尿蛋白/肌酐比(uPCR),持续至29周 观察终点:肾脏组织学(光镜PAS染色、电镜)、足细胞足突宽度(FPW)、IgG沉积、ezrin磷酸化 统计:双尾t检验,P<0.05为显著,实验重复至少三次

摘要

背景:特发性肾病综合征中足细胞损伤的原因仍不清楚。尽管最近的证据指向B细胞和自身免疫的作用,但缺乏由自身免疫介导的动物模型限制了进一步的研究。我们旨在通过用Crb2(一种在足细胞足突表达的跨膜蛋白)免疫小鼠来建立模拟人类INS的小鼠模型。方法:用小鼠Crb2的重组胞外域免疫C3H/HeN小鼠。研究血清抗Crb2抗体、尿蛋白与肌酐比值和肾脏组织学。对于信号传导研究,将表达Crb2的小鼠足细胞系与抗Crb2抗体孵育。结果:首次免疫后4周检测到血清抗Crb2自身抗体和显著蛋白尿。蛋白尿在9-13周达到肾病范围,并持续至29周。初始肾脏组织学类似人类微小病变肾病,免疫荧光染色显示肾小球中细腻的点状IgG染色,与足细胞足突中的Crb2共定位。一部分小鼠在18周后出现类似FSGS的特征。在免疫小鼠的肾小球和与抗Crb2抗体孵育的表达Crb2的足细胞中,连接Crb2至细胞骨架的ezrin的磷酸化增加,同时伴有Crb2定位和肌动蛋白分布的改变。结论:结果强调了抗Crb2自身抗体在小鼠足细胞损伤中的致病作用。Crb2免疫可能是研究人类INS免疫学发病机制的有用模型,并可能支持针对足细胞蛋白的自身免疫在INS中的作用。

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
针对足细胞蛋白Crb2的自身抗体是否能够诱导特发性肾病综合征(INS)?
核心机制
抗Crb2抗体与足细胞表面的Crb2结合,导致Crb2交联和聚集,并通过ezrin的磷酸化影响肌动蛋白细胞骨架,最终导致足细胞损伤和蛋白尿。
主要证据
通过免疫小鼠产生抗Crb2抗体和蛋白尿,模型模拟人类MCD和FSGS;体外实验显示抗Crb2抗体与Crb2结合,诱导其聚集和ezrin磷酸化增加。
研究意义
该模型为研究人类INS的自身免疫发病机制提供了工具,并支持自身抗体在INS中的作用。

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

重组小鼠Crb2蛋白的制备

获得用于免疫小鼠的重组Crb2蛋白。

构建表达载体,表达氨基酸601-940的小鼠Crb2,并纯化获得重组蛋白。

2

小鼠免疫与肾病模型诱导

验证免疫Crb2是否能诱导出类似人INS的肾病。

免疫C3H/HeN雌性小鼠(或A/J小鼠),监测蛋白尿和肾组织病理。

3

抗Crb2抗体检测与IgG沉积分析

证明免疫产生了抗Crb2自身抗体并沉积在肾小球,与蛋白尿相关。

通过免疫印迹、ELISA和免疫荧光检测血清及肾小球中的IgG沉积,并分析亚型和补体C3。

4

肾组织病理学与超微结构分析

评估免疫小鼠肾脏是否出现类似人MCD和FSGS的病理改变。

通过光镜、透射电镜和扫描电镜观察肾小球和足细胞足突。

5

Crb2定位变化分析

检验抗Crb2抗体是否导致Crb2在足细胞中的定位改变。

体内和体外实验通过免疫荧光和免疫电镜观察Crb2的分布。

6

信号通路机制验证

探究抗Crb2抗体是否通过ezrin磷酸化损伤足细胞。

通过免疫荧光和免疫印迹检测体外细胞和体内肾小球中ezrin和磷酸化ERM的水平。

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
pET22b(+)载体Merck Millipore--
BugBuster蛋白提取试剂Merck Millipore--
Benzonase核酸酶Merck Millipore--
rLysozyme溶菌酶Merck Millipore--
His GraviTrap层析柱Cytiva--
TiterMax Gold佐剂Funakoshi--
姥鲛烷Sigma-Aldrich--
蛋白G Sepharose柱Cytiva--
Zeocin抗生素Thermo Fisher Scientific--
RPMI 1640培养基----
FuGENE 6转染试剂Roche--
Epon 812环氧树脂----
透射电子显微镜TEM-1010CJEOL--
扫描电子显微镜JSM-5600/LVJEOL--
JFC-1300自动精细镀膜仪JEOL--
LR Gold树脂Polysciences--
抗原修复液Vector Laboratories--
罗丹明标记的鬼笔环肽----
靶标修复液Agilent Technologies--
ABC试剂盒Vector Laboratories--
Western Lightning化学发光试剂Life Science Products--
MaxiSorp酶标板Thermo Fisher Scientific--
ChonBlock稀释液Chondrex--
anti-ezrin抗体(#3145)Cell Signaling Technology3145
anti-ERM抗体(#3142)Cell Signaling Technology3142
anti-ezrin phospho-Thr567抗体(#11202)Signalway Antibody11202
抗层粘连蛋白抗体(#L9393)Merck MilliporeL9393
抗nephrin抗体(#BP5030)Acris AntibodiesBP5030
抗β-肌动蛋白小鼠单克隆抗体(克隆AC-15)Sigma-Aldrichclone
抗β-肌动蛋白兔抗体(#20536-1-AP)Proteintech20536-1-AP

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
小鼠模型诱导
小鼠品系:C3H/HeN雌性(或A/J雌性);免疫方案:皮下注射rCrb2(50μg/50μl)或对照生理盐水,与TiterMax Gold佐剂乳化,三次(5、7、9周龄)或一次(5周龄);蛋白尿监测:每周uPCR;观察终点:不同时间点处死,分析肾组织
阅读提示:Methods:Mouse Nephrosis Model,Figure 3A
血清抗Crb2抗体检测
血清采集时间点;免疫印迹法检测抗Crb2抗体(使用rCrb2蛋白);ELISA检测IgG亚型(IgG1、IgG2a、IgG2b、IgG3)
阅读提示:Methods:ELISA;Results:Figure 5A,Supplemental Figure 8
肾组织病理分析
肾脏固定、包埋、切片;PAS染色;透射电镜(FP宽度量化);扫描电镜;时间点(3、4、5、11、27、36周)
阅读提示:Methods:Kidney Histology and Immunohistochemistry,Transmission Electron Microscopy and Scanning Electron Microscopy;Figure 4
足细胞体外实验
mPodo-Crb2细胞的培养条件;抗Crb2抗体的使用浓度(20μg/ml)和处理时间(20分钟、60、120分钟等);对照IgG的使用;rCrb2蛋白的使用浓度(7ng/孔)
阅读提示:Methods:Crb2-Expressing Mouse Podocyte Cell Line,Crb2 CrossLinking in Cultured Podocyte and Immunoblotting;Figure 8
信号通路验证
检测ezrin磷酸化:免疫荧光(phospho-ERM抗体)和免疫印迹;肾小球裂解物制备;免疫共沉淀(Crb2与ezrin)
阅读提示:Methods:Immunoblotting,Immunoprecipitation;Figure 7,Figure 8A