Generering af en mus spontan autoimmun thyroiditis model
Summary
Flere typer dyremodeller af Hashimotos thyroiditis er blevet etableret, ligesom spontan autoimmun thyroiditis i NOD-musen. H-2h4 mus er en enkel og pålidelig model til HT-induktion. Denne artikel beskriver denne tilgang og evaluerer den patologiske proces for en bedre forståelse af SAT-murinmodellen.
Abstract
I de senere år er Hashimotos thyroiditis (HT) blevet den mest almindelige autoimmune skjoldbruskkirtelsygdom. Det er karakteriseret ved lymfocytinfiltration og påvisning af specifikke serumautoantistoffer. Selvom den potentielle mekanisme stadig ikke er klar, er risikoen for Hashimotos thyroiditis relateret til genetiske og miljømæssige faktorer. På nuværende tidspunkt er der flere typer modeller af autoimmun thyroiditis, herunder eksperimentel autoimmun thyroiditis (EAT) og spontan autoimmun thyroiditis (SAT).
Spis hos mus er en almindelig model for HT, som immuniseres med lipopolysaccharid (LPS) kombineret med thyroglobulin (Tg) eller suppleres med komplet Freunds adjuvans (CFA). EAT-musemodellen er bredt etableret i mange typer mus. Imidlertid er sygdomsprogressionen mere sandsynligt forbundet med Tg-antistofresponsen, som kan variere i forskellige forsøg.
SAT bruges også i vid udstrækning i undersøgelsen af HT i NOD. H-2H4 mus. NIKKET. H2h4-mus er en ny stamme opnået fra krydsningen af den ikke-overvægtige diabetiske (NOD) mus med B10. A(4R), som induceres signifikant for HT med eller uden tilførsel af jod. Under induktionen, NOD. H-2h4 mus har et højt niveau af TgAb ledsaget af lymfocytinfiltration i skjoldbruskkirtlen follikulært væv. Men for denne type musemodel er der få undersøgelser til omfattende evaluering af den patologiske proces under induktion af jod.
En SAT-musemodel til HT-forskning etableres i denne undersøgelse, og den patologiske ændringsproces evalueres efter en lang periode med jodinduktion. Gennem denne model kan forskerne bedre forstå den patologiske udvikling af HT og screene nye behandlingsmetoder for HT.
Introduction
Hashimotos thyroiditis (HT), også kendt som kronisk lymfocytisk thyroiditis eller autoimmun thyroiditis, blev først rapporteret i 19121. HT er karakteriseret ved lymfocytinfiltration og skade på skjoldbruskkirtlen follikulært væv. Laboratorieundersøgelser manifesteres hovedsageligt som stigende skjoldbruskkirtelspecifikke antistoffer, herunder anti-thyroglobulinantistof (TgAb) og anti-thyroidperoxidase-antistof (TPOAb)2. Forekomsten af HT ligger i intervallet 0,4%-1,5%, hvilket tegner sig for 20%-25% af alle skjoldbruskkirtelsygdomme, og denne værdi er steget i de senere år3. Derudover har et stort antal undersøgelser rapporteret, at HT er forbundet med onkogenese og tilbagefald af papillært thyreoideakarcinom (PTC)4,5; De potentielle mekanismer er stadig kontroversielle. Autoimmun thyroiditis er også en vigtig faktor i kvindelig infertilitet6. Derfor skal patogenesen af HT være klar, for hvilken en stabil og enkel dyremodel er afgørende.
For at studere ætiologien af HT er der anvendt to hovedtyper af murine modeller, herunder eksperimentel autoimmun thyroiditis (EAT) og spontan autoimmun thyroiditis (SAT) i de nuværende undersøgelser 7,8. Modtagelige mus blev immuniseret med specifikke skjoldbruskkirtelantigener (herunder den rå skjoldbruskkirtel, renset thyroglobulin [TG], skjoldbruskkirtelperoxidase [TPO], rekombinant TPO-ektodomæne og udvalgte TPO-peptider) for at etablere EAT-murinmodellen. Derudover anvendes adjuvanserne, herunder lipopolysaccharid (LPS), komplet Freunds adjuvans (CFA) og andre usædvanlige adjuvanser, også under immuniseringen til at nedbryde immuntolerance 9,10,11,12,13,14,15,16,17.
SAT-modellen er en vigtig model til at studere den spontane udvikling af autoimmun thyroiditis, som er baseret på NOD. H-2H4 mus. NIKKET. H-2h4 mus er en ny stamme opnået fra krydset af NOD og B10. A(4R) mus, efterfulgt af flere backcrosses til NOD, med det autoimmune thyroiditis modtagelighedsgen IAk18,19. NIKKE. H-2h4 mus udvikler ikke diabetes, men har en høj forekomst af autoimmun thyroiditis og Sjögrens syndrom (SS)19. Undersøgelser har vist, at intracellulært adhæsionsmolekyle-1 (ICAM-1) er stærkt udtrykt i skjoldbruskkirtelvævet af NOD. H-2h4 mus ved 3-4 ugers alderen. Desuden forbedres immunogeniciteten af thyroglobulinmolekylet med stigningen i jodindtagelse, hvilket yderligere opregulerer ekspressionen af ICAM-1, som spiller en vigtig rolle i processen med monocytinfiltration21. Denne model simulerer den autoimmune proces, samtidig med at forholdet mellem joddosis og sygdommens sværhedsgrad verificeres. Den etablerede metode er stabil, med stor sandsynlighed for succes. SAT-modellen er blevet anvendt til at fremkalde autoimmun thyroiditis i mange år og er fortsat en effektiv metode til at studere patogenesen af autoimmun thyroiditis. Den nuværende konstruktionsmetode for EAT-modellen er imidlertid mere kompliceret og dyr; Forskellige laboratorier bruger forskellige immuniseringsmetoder og injektionssteder. Desuden har mus med forskellige genetiske baggrunde forskellige induktionshastigheder, som kræver yderligere undersøgelse for at afsløre den potente mekanisme.
Udviklingen af thyroiditis i SAT-modellen er imidlertid forbundet med natriumiodid, seksuel dimorfisme og opdrætsbetingelserne. For at afsløre den passende procedure for autoimmun thyroiditis i SAT-modellen beskrev denne artikel metoden til induktion af autoimmun thyroiditis under forskellige forhold. Derudover giver det mulighed for undersøgelse af patogenesen og immunologiske fremskridt af autoimmun thyroiditis i forskellige stadier af denne sygdom.
Protocol
Representative Results
Discussion
HT opstår på grund af en autoimmun systemforstyrrelse forårsaget af lymfocytter, der infiltrerer skjoldbruskkirtlen, hvilket yderligere forringer skjoldbruskkirtelfunktionen, mens der produceres skjoldbruskkirtelspecifikke antistoffer. Serum-TSH-, TgAb- og TPOAb-niveauer hos HT-patienter er signifikant forhøjede27. På nuværende tidspunkt anvendes to hovedtyper af murinmodeller i vid udstrækning til at studere ætiologien af autoimmun thyroiditis: Spis og SAT29. Spise…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Monoklonale antistoffer mod human TPO (anvendt som positive kontroller) blev leveret af Dr. P. Carayon og Dr. J. Ruf (Marseille, Frankrig). Forfatterne takker alle deltagerne i denne undersøgelse og medlemmerne af vores forskergruppe. Dette arbejde blev delvist støttet af tilskud fra Postdoctoral Sustentation Fund of West China Hospital, Sichuan University, Kina (2020HXBH057) og Sichuan Province Science and Technology Support Program (projekt nr. 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 |
Riferimenti
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Rose, N. R. The genetics of autoimmune thyroiditis: the first decade. Journal of Autoimmunity. 37 (2), 88-94 (2011).
- 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).
- 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).
- Alexopoulos, H., Dalakas, M. C. The immunobiology of autoimmune encephalitides. Journal of Autoimmunity. 104, 102339 (2019).
- 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).
- Pudifin, D. J., Duursma, J., Brain, P. Experimental autoimmune thyroiditis in the vervet monkey. Clinical and Experimental Immunology. 29 (2), 256-260 (1977).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Ruf, J., et al. Relationship between immunological structure and biochemical properties of human thyroid peroxidase. Endocrinology. 125 (3), 1211-1218 (1989).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Danailova, Y., et al. Nutritional management of thyroiditis of hashimoto. International Journal of Molecular Sciences. 23 (9), 5144 (2022).
- Carayanniotis, G. Molecular parameters linking thyroglobulin iodination with autoimmune thyroiditis. Hormones. 10 (1), 27-35 (2011).
- 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).
- 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).
- 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).
