Generering av en mus spontan autoimmun tyreoidit modell
Summary
Flera typer av djurmodeller av Hashimotos tyreoidit har etablerats, liksom spontan autoimmun tyreoidit i NOD-musen. H-2h4-möss är en enkel och pålitlig modell för HT-induktion. Denna artikel beskriver detta tillvägagångssätt och utvärderar den patologiska processen för en bättre förståelse av SAT-murinmodellen.
Abstract
Under de senaste åren har Hashimotos tyreoidit (HT) blivit den vanligaste autoimmuna sköldkörtelsjukdomen. Det kännetecknas av lymfocytinfiltration och detektion av specifika serumautoantikroppar. Även om den potentiella mekanismen fortfarande inte är klar, är risken för Hashimotos tyreoidit relaterad till genetiska och miljömässiga faktorer. För närvarande finns det flera typer av modeller av autoimmun tyreoidit, inklusive experimentell autoimmun tyreoidit (EAT) och spontan autoimmun tyreoidit (SAT).
EAT hos möss är en vanlig modell för HT, som immuniseras med lipopolysackarid (LPS) kombinerat med tyroglobulin (Tg) eller kompletteras med komplett Freunds adjuvans (CFA). EAT-musmodellen är allmänt etablerad i många typer av möss. Sjukdomsprogressionen är dock mer sannolikt associerad med Tg-antikroppssvaret, vilket kan variera i olika experiment.
SAT används också i stor utsträckning i studien av HT i NOD. H-2H4 mus. NICKEN. H2h4-mus är en ny stam som erhålls från korset av den icke-överviktiga diabetiska (NOD) musen med B10. A(4R), som induceras signifikant för HT med eller utan utfodring av jod. Under induktionen, NOD. H-2h4-mus har en hög nivå av TgAb åtföljd av lymfocytinfiltration i sköldkörtelns follikulära vävnad. Men för denna typ av musmodell finns det få studier för att omfattande utvärdera den patologiska processen under induktionen av jod.
En SAT-musmodell för HT-forskning etableras i denna studie, och den patologiska förändringsprocessen utvärderas efter en lång period av jodinduktion. Genom denna modell kan forskare bättre förstå den patologiska utvecklingen av HT och screena nya behandlingsmetoder för HT.
Introduction
Hashimotos tyreoidit (HT), även känd som kronisk lymfatisk tyreoidit eller autoimmun tyreoidit, rapporterades först 19121. HT kännetecknas av lymfocytinfiltration och skador på sköldkörtelns follikulära vävnad. Laboratorietester manifesteras huvudsakligen som ökande sköldkörtelspecifika antikroppar, inklusive anti-tyreoglobulinantikropp (TgAb) och anti-tyreoideaperoxidasantikropp (TPOAb)2. Incidensen av HT ligger i intervallet 0,4% -1,5%, vilket står för 20% -25% av alla sköldkörtelsjukdomar, och detta värde har ökat de senaste åren3. Dessutom har ett stort antal studier rapporterat att HT är associerat med onkogenes och återkommande papillärt sköldkörtelcancer (PTC)4,5; De potentiella mekanismerna är fortfarande kontroversiella. Autoimmun tyreoidit är också en viktig faktor vid kvinnlig infertilitet6. Därför måste patogenesen av HT vara tydlig, för vilken en stabil och enkel djurmodell är nödvändig.
För att studera etiologin för HT har två huvudtyper av murina modeller använts, inklusive experimentell autoimmun tyreoidit (EAT) och spontan autoimmun tyreoidit (SAT) i de aktuella studierna 7,8. Mottagliga möss immuniserades med specifika sköldkörtelantigener (inklusive rå sköldkörtel, renat tyroglobulin [TG], sköldkörtelperoxidas [TPO], rekombinant TPO-ektodomän och utvalda TPO-peptider) för att etablera EAT-murinmodellen. Dessutom används adjuvanserna, inklusive lipopolysackarid (LPS), komplett Freunds adjuvans (CFA) och andra ovanliga adjuvanser, under immuniseringen för att bryta ner immuntolerans 9,10,11,12,13,14,15,16,17.
SAT-modellen är en viktig modell för att studera spontan utveckling av autoimmun tyreoidit, som bygger på NOD. H-2H4 möss. NICKEN. H-2h4-musen är en ny stam erhållen från korset av NOD och B10. A(4R)-möss, följt av flera backcrossar till NOD, med den autoimmuna tyreoiditkänslighetsgenen IAk18,19. NICKA. H-2h4-möss utvecklar inte diabetes, men har en hög förekomst av autoimmun tyreoidit och Sjögrens syndrom (SS)19. Studier har visat att intracellulär adhesionsmolekyl-1 (ICAM-1) uttrycks starkt i sköldkörtelvävnaden i NOD. H-2h4 möss vid 3-4 veckors ålder. Dessutom, med ökningen av jodintaget, förbättras immunogeniciteten hos tyroglobulinmolekylen, vilket ytterligare uppreglerar uttrycket av ICAM-1, vilket spelar en viktig roll i processen med monocytinfiltration21. Denna modell simulerar den autoimmuna processen samtidigt som man verifierar förhållandet mellan joddos och sjukdomens svårighetsgrad. Den etablerade metoden är stabil, med stor sannolikhet för framgång. SAT-modellen har tillämpats för att inducera autoimmun tyreoidit i många år och fortsätter att vara en effektiv metod för att studera patogenesen av autoimmun tyreoidit. Den nuvarande konstruktionsmetoden för EAT-modellen är dock mer komplicerad och dyr; Olika laboratorier använder olika immuniseringsmetoder och injektionsställen. Dessutom har möss med olika genetisk bakgrund olika induktionshastigheter, som behöver ytterligare studier för att avslöja den potenta mekanismen.
Utvecklingen av tyreoidit i SAT-modellen är emellertid associerad med natriumjodid, sexuell dimorfism och uppfödningsförhållandena. För att avslöja det lämpliga förfarandet för autoimmun thyroidit i SAT-modellen beskrev denna artikel metoden för induktion av autoimmun thyroidit under olika förhållanden. Dessutom möjliggör det studier av patogenesen och immunologisk utveckling av autoimmun thyroidit i olika stadier av denna sjukdom.
Protocol
Representative Results
Discussion
HT uppstår på grund av en autoimmun systemstörning orsakad av lymfocyter som infiltrerar sköldkörteln, vilket ytterligare försämrar sköldkörtelfunktionen, samtidigt som sköldkörtelspecifika antikroppar produceras. Serumnivåerna av TSH, TgAb och TPOAb hos HT-patienter är signifikant förhöjda27. För närvarande används två huvudtyper av murina modeller i stor utsträckning för att studera etiologin för autoimmun tyreoidit: EAT och SAT29. EAT-möss immunise…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Mus monoklonala antikroppar mot human TPO (används som positiva kontroller) tillhandahölls av Dr. P. Carayon och Dr. J. Ruf (Marseille, Frankrike). Författarna tackar alla deltagare i denna studie och medlemmarna i vår forskargrupp. Detta arbete stöddes delvis av bidrag från Postdoctoral Sustentation Fund of West China Hospital, Sichuan University, China (2020HXBH057) och Sichuanprovinsens 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).
