진드기 타액 생체 분자에 대한 알레르기 반응 연구를 위한 제브라피쉬 동물 모델
Summary
여기서, 제브라피쉬(Danio rerio)는 진드기 타액에 대한 알레르기 반응과 포유류의 육류 섭취를 평가하여 알파갈 증후군(AGS)과 관련된 알레르기 반응 및 면역 반응을 연구하는 모델로 사용됩니다.
Abstract
진드기는 병원체 전파에 의해 질병을 일으키는 절지동물 매개체이며 물린 부위는 전 세계적으로 인체 건강에 영향을 미치는 알레르기 반응과 관련이 있을 수 있습니다. 일부 개인에서는 글리칸 Galα1-3Galβ1-(3)4GlcNAc-R(α-Gal)에 대한 높은 수준의 면역글로불린 E 항체가 진드기 물림에 의해 유도되었습니다. 진드기 타액에 존재하는 글리칸 α-Gal을 함유한 당단백질 및 당지질에 의해 매개되는 아나필락시스 반응은 알파-갈 증후군(AGS) 또는 포유류 육류 알레르기와 관련이 있습니다. Zebrafish (Danio rerio)는 다양한 병리학 연구를 위해 널리 사용되는 척추 동물 모델이되었습니다. 이 연구에서 제브라피쉬는 인간과 마찬가지로 이 글리칸을 합성하지 않기 때문에 α-Gal 및 포유류 육류 소비에 대한 알레르기 반응 연구의 모델로 사용되었습니다. 이를 위해 Ixodes ricinus 진드기 타액 및 포유류 육류 섭취에 대한 행동 패턴 및 출혈성 아나필락시스 유형 알레르기 반응을 평가했습니다. 이 실험적 접근 방식을 통해 AGS를 포함한 진드기 매개 알레르기 연구를 위한 제브라피쉬 동물 모델을 뒷받침하는 유효한 데이터를 얻을 수 있습니다.
Introduction
진드기는 질병을 일으키는 병원체의 매개체이며 알레르기 반응의 원인이기도하며 전 세계적으로 인간과 동물의 건강에 영향을 미칩니다 1,2. 진드기 먹이를 먹는 동안 진드기 타액의 생체 분자, 특히 단백질과 지질은 이러한 외부 기생충의 먹이를 촉진하여 숙주 방어를 피합니다3. 글리칸 Galα1-3Galβ1-(3)4GlcNAc-R(α-Gal) 변형이 있는 일부 타액 생체 분자는 진드기에 물린 후 일부 개인에서만 높은 항-α-Gal IgE 항체 수준을 생성하며, 이는 α-Gal 증후군(AGS)4으로 알려져 있습니다. 이것은 진드기에 물린 아나필락시스, 비영장류 포유류 육류 섭취 및 세툭시맙5와 같은 일부 약물을 유발할 수 있는 IgE 매개 알레르기와 관련된 질병입니다. α-Gal에 대한 반응은 종종 심각하며 때로는 치명적일 수 있습니다 6,7,8,9,10,11,12,13,14,15.
α-Gal은 구세계 원숭이, 유인원 및 α-Gal13을 합성하는 능력이 없는 인간을 제외한 모든 포유류에서 발견됩니다. 그러나 박테리아 및 원생동물과 같은 병원체는 표면에 이 글리칸을 발현하여 다량의 항-α-Gal IgM/IgG 항체 생성을 유도할 수 있으며 이러한 병원체에 대한 보호 메커니즘이 될 수 있습니다16,17. 그러나 항-α-Gal 항체의 생산은 IgE 매개 항-α-Gal 알레르기 발병 위험을 증가시킵니다 7,13. 주로 IgM/IgG 아형으로 인간에서 생성되는 천연 항-α-Gal 항체는 장내 미생물총의 박테리아에 존재하는 이러한 변형과 관련이 있을 수 있습니다16. AGS는 현재 주요 진단 방법이 지연된 알레르기 반응의 임상 병력, 특히 식품 알레르기(예: 가려움증, 국소 두드러기 또는 아나필락시스, 두드러기, 위장관 증상에 대한 재발성 혈관부종)와 IgE 항-α-Gal 항체 수치 측정에 기초하기 때문에 어려운 임상 진단이 될 수 있다9. 현재 연구 결과에 따르면 진드기 물림은 AGS 18,19의 출현에서 주요 위험 중 하나이며, 진드기 물림 후 IgE 수치가 α-Gal로 20배 이상 증가함 19, AGS20,21,22 환자에서 진드기 물림 이력, AGS 환자에서 진드기 항원에 반응하는 항체의 존재 19, 항-α-Gal IgE는 항진드기 IgE 수치와 밀접한 관련이 있지만19,23 그러나 어떤 생체 분자가 실제로 관련되어 있는지 평가하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
또한, 진드기에 물렸을 때 강한 알레르기 반응을 보이고 항-α-Gal IgE 항체 수치가 높지만 포유류의 육류 섭취에는 내성이 있는 환자도 발생할 수 있다12. 따라서 포유류 육류 알레르기는 특정 유형의 진드기 물림 관련 알레르기일 수 있습니다. AGS와 관련된 주요 진드기 종에는 Amblyomma americanum (미국), Amblyomma sculptum (브라질), Amblyomma testudinarium 및 Haemaphysalis longicornis (일본), Ixodes holocyclus (호주) 및 Ixodes ricinus (유럽의 라임 보렐리 아증의 주요 벡터)11,24.
진드기 물림과 관련된 IgE 생산을 평가하는 데 사용된 유일한 모델은 α α α-1,3-갈락토실트랜스퍼라제 녹아웃(α-Gal KO) 마우스25,26에 대한 유전자로 유전자 변형된 마우스 모델입니다. 그러나 제브라피쉬(Danio rerio)는 포유류와 많은 해부학적 유사성을 공유하고 인간과 마찬가지로 α-Gal을 합성할 수 없기 때문에 포유류에 적용되는 생물 의학 연구에 유용한 모델입니다. α-Gal은 제브라피쉬에서 자연적으로 생산되지 않기 때문에 저렴한 모델이며 조작하기 쉽고 α-Gal 관련 알레르기 반응 연구를 위한 높은 표본 크기를 허용합니다.
이 연구에서 제브라피쉬는 진드기 타액에 대한 경피적 감작 및 후속 포유류 육류 소비에 대한 반응과 관련된 국소 알레르기 반응, 행동 패턴및 분자 메커니즘을 특성화하고 설명하기 위한 모델 유기체로 사용됩니다. 이를 위해 물고기는 피내 주사로 진드기 타액에 노출 된 다음 α-Gal27을 함유 한 동물용으로 적합한 포유류 육류 유래 제품이 포함 된 개 사료를 먹인 다음 가능한 관련 알레르기 반응을 평가합니다. 이 방법은 알레르기 과정과 관련된 다른 생체 분자, 특히 AGS와 관련된 생체 분자 연구에 적용될 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
Zebrafish는 면역 반응, 병원체 질병, 신약 테스트, 예방 접종 및 감염 예방의 분자 메커니즘 연구를 위한 매우 실현 가능한 도구이기도 한 비용 효율적이고 다루기 쉬운 모델입니다33,34,35. 제브라 피쉬의 행동에 대한 연구는 이전 연구에서 일부 물고기 종은 스트레스를 받으면 탱크 바닥에서 움직이지 않고 음식 소비에 영향을 미…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
실험 설계에 협력하고 물고기 실험 시설에 대한 기술 지원을 해주신 SaBio 그룹 구성원과 제브라피쉬를 제공한 Juan Galcerán Sáez(IN-CSIC-UMH, 스페인)에게 감사드립니다. 이 작업은 Ministerio de Ciencia e Innovación/Agencia Estatal de Investigación MCIN/AEI/10.13039/501100011033, 스페인 및 EU-FEDER(Grant BIOGAL PID2020-116761GB-I00)의 지원을 받았습니다. Marinela Contreras는 Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spain, 보조금 IJC2020-042710-I의 자금 지원을 받습니다.
Materials
| 1.5 mL tube | VWR | 525-0990 | |
| All Prep DNA/RNA | Qiagen | 80284 | |
| Aquatics facilities | |||
| BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
| Disection set | VWR | 631-1279 | |
| Dog Food – Red Classic | Acana | ||
| ELISA plates-96 well | Thermo Fisher Scientific | 10547781 | |
| Gala1-3Gal-BSA 3 (α-Gal) | Dextra | NGP0203 | |
| iScript Reverse Transcription Supermix | Supermix | 1708840 | |
| Microliter syringes | Hamilton | 7638-01 | |
| Plate reader | any | ||
| Phosphate buffered saline | Sigma | P4417-50TAB | |
| pilocarpine hydrochloride | Sigma | P6503 | |
| Pipette tip P10 | VWR | 613-0364 | |
| Pipette tip P1000 | VWR | 613-0359 | |
| Premium food tropical fish | DAPC | ||
| Sponge Animal Holder | Made from scrap foam | ||
| Stereomicroscope | any | ||
| Thermal Cycler Real-Time PCR | any | ||
| Tricaine methanesulphonate (MS-222) | Sigma | E10521 |
Referências
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