Summary

Генерация модели спонтанного аутоиммунного тиреоидита мыши

Published: March 17, 2023
doi:

Summary

Было установлено несколько типов животных моделей тиреоидита Хашимото, а также спонтанного аутоиммунного тиреоидита у мышей NOD. Мыши H-2h4 являются простой и надежной моделью для индукции HT. В этой статье описан этот подход и оценен патологический процесс для лучшего понимания мышиной модели SAT.

Abstract

В последние годы тиреоидит Хашимото (ГТ) стал наиболее распространенным аутоиммунным заболеванием щитовидной железы. Характеризуется инфильтрацией лимфоцитов и выявлением специфических сывороточных аутоантител. Хотя потенциальный механизм до сих пор не ясен, риск тиреоидита Хашимото связан с генетическими факторами и факторами окружающей среды. В настоящее время существует несколько типов моделей аутоиммунного тиреоидита, включая экспериментальный аутоиммунный тиреоидит (EAT) и спонтанный аутоиммунный тиреоидит (SAT).

EAT у мышей является распространенной моделью ГТ, которая иммунизируется липополисахаридом (ЛПС) в сочетании с тиреоглобулином (Tg) или дополняется полным адъювантом Фройнда (CFA). Модель мыши EAT широко распространена на многих типах мышей. Однако прогрессирование заболевания, скорее всего, связано с ответом антител Tg, который может варьироваться в разных экспериментах.

SAT также широко используется при изучении ГТ в НОД. Мышь H-2h4. НОД. Мышь H2h4 – это новый штамм, полученный в результате скрещивания мыши с диабетом без ожирения (NOD) с B10. A (4R), который значительно индуцируется для ГТ с питанием йодом или без него. Во время индукции НОД. Мышь H-2h4 имеет высокий уровень TgAb, сопровождающийся инфильтрацией лимфоцитов в фолликулярной ткани щитовидной железы. Однако для этого типа мышиной модели существует мало исследований, позволяющих всесторонне оценить патологический процесс при индукции йода.

В этом исследовании установлена модель мыши SAT для исследования ГТ, и патологический процесс изменения оценивается после длительного периода индукции йода. С помощью этой модели исследователи могут лучше понять патологическое развитие ГТ и выявить новые методы лечения ГТ.

Introduction

Тиреоидит Хашимото (ГТ), также известный как хронический лимфоцитарный тиреоидит или аутоиммунный тиреоидит, был впервые зарегистрирован в 1912 году1. ГТ характеризуется инфильтрацией лимфоцитов и повреждением фолликулярной ткани щитовидной железы. Лабораторные тесты в основном проявляются в повышении специфических антител к щитовидной железе, включая антитела к тиреоглобулину (TgAb) и антитела к тиреоидной пероксидазе (TPOAb)2. Заболеваемость ГТ находится в диапазоне 0,4-1,5%, что составляет 20-25% всех заболеваний щитовидной железы, и это значение увеличилось в последние годы3. Кроме того, в большом количестве исследований сообщалось, что ГТ связана с онкогенезом и рецидивом папиллярной карциномы щитовидной железы (ПТК)4,5; Потенциальные механизмы до сих пор остаются спорными. Аутоиммунный тиреоидит также является важным фактором женского бесплодия6. Следовательно, патогенез ГТ должен быть ясным, для чего необходима стабильная и простая животная модель.

Для изучения этиологии ГТ были использованы два основных вида мышиных моделей, включая экспериментальный аутоиммунный тиреоидит (EAT) и спонтанный аутоиммунный тиреоидит (SAT) в настоящих исследованиях 7,8. Восприимчивых мышей иммунизировали специфическими антигенами щитовидной железы (включая сырую щитовидную железу, очищенный тиреоглобулин [ТГ], тиреоидную пероксидазу [ТПО], рекомбинантный эктодомен ТПО и выбранные пептиды ТПО) для создания мышиной модели EAT. Кроме того, адъюванты, в том числе липополисахарид (ЛПС), полный адъювант Фройнда (CFA) и другие необычные адъюванты, также используются во время иммунизации для нарушения иммунной толерантности 9,10,11,12,13,14,15,16,17.

Модель SAT является важной моделью для изучения спонтанного развития аутоиммунного тиреоидита, в основе которого лежит NOD. Мыши H-2h4. НОД. Мышь H-2h4 – это новый штамм, полученный в результате скрещивания NOD и B10. Мыши A(4R) с последующим множественным обратным скрещиванием с NOD с геном предрасположенности к аутоиммунному тиреоидиту IAk18,19. КИВОК. У мышей H-2h4 диабет не развивается, но отмечается высокая заболеваемость аутоиммунным тиреоидитом и синдромом Шегрена (SS)19. Исследования показали, что молекула внутриклеточной адгезии-1 (ICAM-1) высоко экспрессируется в ткани щитовидной железы NOD. Мыши H-2h4 в возрасте 3-4 недель. Более того, с увеличением потребления йода усиливается иммуногенность молекулы тиреоглобулина, что еще больше повышает экспрессию ICAM-1, играющего важную роль в процессе инфильтрации моноцитов21. Эта модель имитирует аутоиммунный процесс, проверяя взаимосвязь между дозой йода и тяжестью заболевания. Установленный метод стабилен, с высокой вероятностью успеха. Модель SAT применяется для индуцирования аутоиммунного тиреоидита в течение многих лет и продолжает оставаться эффективным методом изучения патогенеза аутоиммунного тиреоидита. Однако нынешний метод построения модели EAT является более сложным и дорогим; В разных лабораториях используются разные методы иммунизации и места инъекций. Кроме того, мыши с разным генетическим фоном имеют разные показатели индукции, которые нуждаются в дальнейшем изучении, чтобы выявить мощный механизм.

Однако развитие тиреоидита в модели SAT связано с йодидом натрия, половым диморфизмом и условиями выращивания. Чтобы выявить соответствующую процедуру аутоиммунного тиреоидита в модели SAT, в этой статье описан метод индукции аутоиммунного тиреоидита при различных состояниях. Кроме того, это позволяет изучать патогенез и иммунологический прогресс аутоиммунного тиреоидита на разных стадиях этого заболевания.

Protocol

Протокол, описанный ниже, был одобрен руководящими принципами по уходу и использованию, установленными Институциональным комитетом по уходу за животными и их использованию Сычуаньского университета. 1. Подготовка Размещайте всех мышей в определенных усл?…

Representative Results

Гистологические изменения разительно различались у женщин и мужчин, продолжительности приема йода и раствора NaI. Как показано на рисунке 1, ~ 10% NOD. У мышей H-2h4 развился SAT даже без индукции йода в возрасте 24 недель, и у всех мышей в конечном итоге развился тиреоидит. При регу…

Discussion

ГТ возникает из-за расстройства аутоиммунной системы, вызванного лимфоцитами, проникающими в щитовидную железу, что еще больше ухудшает функцию щитовидной железы, вырабатывая при этом специфические для щитовидной железы антитела. Уровни ТТГ, TgAb и TPOAb в сыворотке крови у пациентов с ГТ ?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Мышиные моноклональные антитела к человеческому ТПО (используемые в качестве положительного контроля) были предоставлены доктором. Карайоном и доктором Ж. Руфом (Марсель, Франция). Авторы благодарят всех участников этого исследования и членов нашей исследовательской группы. Эта работа была частично поддержана грантами Фонда постдокторантуры Западно-Китайской больницы, Сычуаньский университет, Китай (2020HXBH057) и Программы научно-технической поддержки провинции Сычуань (проект No 2021YFS0166)

Materials

Butorphanol tartrate Supelco L-044 
Dexmedetomidine hydrochloride  Sigma-Aldrich 145108-58-3
Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) well Sigma-Aldrich M9410-1CS
Ethanol macklin 64-17-5 
Freund’s Adjuvant, Complete  Sigma-Aldrich F5881 
Freund’s Adjuvant, Incomplete  Sigma-Aldrich F5506
Goat anti-Mouse IgG  invitrogen SA5-10275 
Midazolam solution  Supelco M-908 
Mouse/rat thyroxine (T4) ELISA Calbiotech DKO045
Paraformaldehyde macklin 30525-89-4 
Propidium iodide Sigma-Aldrich P4864
Sodium Iodine Sigma-Aldrich  7681-82-5
Thyroglobulin Sigma-Aldrich  T1126
Thyroglobulin  ELISA Kit Thermo Scientific EHTGX5
TSH ELISA Calbiotech DKO200
Xylene macklin 1330-20-7

References

  1. Ralli, M., et al. Hashimoto’s thyroiditis: An update on pathogenic mechanisms, diagnostic protocols, therapeutic strategies, and potential malignant transformation. Autoimmunity Reviews. 19 (10), 102649 (2020).
  2. Zhang, Q. Y., et al. Lymphocyte infiltration and thyrocyte destruction are driven by stromal and immune cell components in Hashimoto’s thyroiditis. Nature Communications. 13 (1), 775 (2022).
  3. Ruggeri, R. M., et al. Autoimmune comorbidities in Hashimoto’s thyroiditis: different patterns of association in adulthood and childhood/adolescence. European Journal of Endocrinology. 176 (2), 133-141 (2017).
  4. Resende de Paiva, C., Grønhøj, C., Feldt-Rasmussen, U., von Buchwald, C. Association between Hashimoto’s thyroiditis and thyroid cancer in 64,628 patients. Frontiers in Oncology. 7, 53 (2017).
  5. Ehlers, M., Schott, M. Hashimoto’s thyroiditis and papillary thyroid cancer: are they immunologically linked. Trends in Endocrinology and Metabolism. 25 (12), 656-664 (2014).
  6. Medenica, S., et al. The role of cell and gene therapies in the treatment of infertility in patients with thyroid autoimmunity. International Journal of Endocrinology. 2022, 4842316 (2022).
  7. Rose, N. R. The genetics of autoimmune thyroiditis: the first decade. Journal of Autoimmunity. 37 (2), 88-94 (2011).
  8. Kolypetri, P., King, J., Larijani, M., Carayanniotis, G. Genes and environment as predisposing factors in autoimmunity: acceleration of spontaneous thyroiditis by dietary iodide in NOD.H2(h4) mice. International Reviews of Immunology. 34 (6), 542-556 (2015).
  9. Terplan, K. L., Witebsky, E., Rose, N. R., Paine, J. R., Egan, R. W. Experimental thyroiditis in rabbits, guinea pigs and dogs, following immunization with thyroid extracts of their own and of heterologous species. The American Journal of Pathology. 36 (2), 213-239 (1960).
  10. Alexopoulos, H., Dalakas, M. C. The immunobiology of autoimmune encephalitides. Journal of Autoimmunity. 104, 102339 (2019).
  11. Noviello, C. M., Kreye, J., Teng, J., Prüss, H., Hibbs, R. E. Structural mechanisms of GABA receptor autoimmune encephalitis. Cell. 185 (14), 2469-2477 (2022).
  12. Pudifin, D. J., Duursma, J., Brain, P. Experimental autoimmune thyroiditis in the vervet monkey. Clinical and Experimental Immunology. 29 (2), 256-260 (1977).
  13. Esquivel, P. S., Rose, N. R., Kong, Y. C. Induction of autoimmunity in good and poor responder mice with mouse thyroglobulin and lipopolysaccharide. The Journal of Experimental Medicine. 145 (5), 1250-1263 (1977).
  14. Kong, Y. C., et al. HLA-DRB1 polymorphism determines susceptibility to autoimmune thyroiditis in transgenic mice: definitive association with HLA-DRB1*0301 (DR3) gene. The Journal of Experimental Medicine. 184 (3), 1167-1172 (1996).
  15. Kotani, T., Umeki, K., Hirai, K., Ohtakia, S. Experimental murine thyroiditis induced by porcine thyroid peroxidase and its transfer by the antigen-specific T cell line. Clinical and Experimental Immunology. 80 (1), 11-18 (1990).
  16. Ng, H. P., Banga, J. P., Kung, A. W. C. Development of a murine model of autoimmune thyroiditis induced with homologous mouse thyroid peroxidase. Endocrinology. 145 (2), 809-816 (2004).
  17. Ng, H. P., Kung, A. W. C. Induction of autoimmune thyroiditis and hypothyroidism by immunization of immunoactive T cell epitope of thyroid peroxidase. Endocrinology. 147 (6), 3085-3092 (2006).
  18. Ellis, J. S., Braley-Mullen, H. Mechanisms by which B cells and regulatory T Cells influence development of murine organ-specific autoimmune diseases. Journal of Clinical Medicine. 6 (2), 13 (2017).
  19. Fang, Y., Yu, S., Braley-Mullen, H. Contrasting roles of IFN-gamma in murine models of autoimmune thyroid diseases. Thyroid. 17 (10), 989-994 (2007).
  20. Fang, Y., Zhao, L., Yan, F. Chemokines as novel therapeutic targets in autoimmune thyroiditis. Recent Patents on DNA & Gene Sequences. 4 (1), 52-57 (2010).
  21. Chen, C. R., et al. Antibodies to thyroid peroxidase arise spontaneously with age in NOD.H-2h4 mice and appear after thyroglobulin antibodies. Endocrinology. 151 (9), 4583-4593 (2010).
  22. Ruf, J., et al. Relationship between immunological structure and biochemical properties of human thyroid peroxidase. Endocrinology. 125 (3), 1211-1218 (1989).
  23. McLachlan, S. M., Aliesky, H. A., Chen, C. R., Chong, G., Rapoport, B. Breaking tolerance in transgenic mice expressing the human TSH receptor A-subunit: thyroiditis, epitope spreading and adjuvant as a ‘double edged sword’. PLoS One. 7 (9), e43517 (2012).
  24. McLachlan, S. M., Aliesky, H. A., Chen, C. R., et al. Breaking tolerance in transgenic mice expressing the human TSH receptor A-subunit: thyroiditis, epitope spreading and adjuvant as a ‘double edged sword’[J]. PLoS One. 7 (9), e43517 (2012).
  25. Hutchings, P. R., et al. Both CD4(+) T cells and CD8(+) T cells are required for iodine accelerated thyroiditis in NOD mice. Cellular Immunology. 192 (2), 113-121 (1999).
  26. Xue, H., et al. Dynamic changes of CD4+CD25 + regulatory T cells in NOD.H-2h4 mice with iodine-induced autoimmune thyroiditis. Biological Trace Element Research. 143 (1), 292-301 (2011).
  27. Hou, X., et al. Effect of halofuginone on the pathogenesis of autoimmune thyroid disease in different mice models. Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets. 17 (2), 141-148 (2017).
  28. McLachlan, S. M., et al. Dissociation between iodide-induced thyroiditis and antibody-mediated hyperthyroidism in NOD.H-2h4 mice. Endocrinology. 146 (1), 294-300 (2005).
  29. Danailova, Y., et al. Nutritional management of thyroiditis of hashimoto. International Journal of Molecular Sciences. 23 (9), 5144 (2022).
  30. Carayanniotis, G. Molecular parameters linking thyroglobulin iodination with autoimmune thyroiditis. Hormones. 10 (1), 27-35 (2011).
  31. Verginis, P., Li, H. S., Carayanniotis, G. Tolerogenic semimature dendritic cells suppress experimental autoimmune thyroiditis by activation of thyroglobulin-specific CD4+CD25+ T cells. Journal of Immunology. 174 (11), 7433-7439 (2005).
  32. Flynn, J. C., et al. Superiority of thyroid peroxidase DNA over protein immunization in replicating human thyroid autoimmunity in HLA-DRB1*0301 (DR3) transgenic mice. Clinical and Experimental Immunology. 137 (3), 503-512 (2004).
  33. Akeno, N., et al. IFN-α mediates the development of autoimmunity both by direct tissue toxicity and through immune cell recruitment mechanisms. Journal of Immunology. 186 (8), 4693-4706 (2011).

Play Video

Cite This Article
Qian, Y., He, L., Su, A., Hu, Y., Zhu, J. Generation of a Mouse Spontaneous Autoimmune Thyroiditis Model. J. Vis. Exp. (193), e64609, doi:10.3791/64609 (2023).

View Video