병원성 메커니즘 연구를위한 BALB / c 마우스에서 약물 유도,자가 면역 간염의 유도
Summary
우리는이 질병에서 볼 수있는 성별 차이를 포함하여 약물 유발 자가면역 간염의 발병 기전을 연구하는 데 활용할 수있는 BALB / c 마우스의 생체 내 예방 접종, 번역 형 간염 모델을 설명합니다. 우리는이 모델이 생체 내 및 시험관 내 실험 기술을 사용하여 재현 가능한 분석을 시연하는 방법을 설명 할 것입니다.
Abstract
약물-유도성 자가면역간염(DIH)은 자가면역간염 환자의 약 9~12%에서 관찰되는 가장 흔한 간약물 유도성 과민화 과정이다. DIH 환자의 압도적 인 대다수는 여성입니다. 유병률에서 이러한 성별 차이의 근본적인 메커니즘은 인간의 질병을 모방 한 동물 모델의 소박함 때문에 명확하지 않습니다. 그럼에도 불구하고, 근본적인 메카니즘은 인간 백혈구 항원 일배체형 및 성 호르몬과 관련되는 것으로 널리 믿어지고 있다. 대조적으로, DIH 마우스 모델을 사용하여, 우리는 IL-4 개시 CD4+ T 세포가 시토크롬 P450 2E1의 에피토프에 대해 지시된 것을 밝혀냈고, 이는 여성 BALB/c 마우스의 간으로의 호중구, 대식세포 및 비만 세포의 유입을 유도한다. 이 모델을 사용하여, 우리는 또한 IL-33-유도된 FoxP3+조절 T 세포가 암컷 및 수컷 마우스에서 DIH에 대한 보호를 부여한다는 것을 보여주었다. 이 DIH 모델은 DIH와 관련된 약물 대사 산물과 공유적으로 변경된 CYP2E1의 에피토프로 마우스를 면역화함으로써 유도된다. 이러한 에피토프는 DIH 환자에 의해 인식된다. 우리의 방법은 DIH의 발병 기전을 연구하는 데 활용할 수있는 강력하고 재현 가능한 간염 및 자가항체를 유도합니다. 생체내 연구가 부적절하게 행해질 때 마우스에서 과도한 통증과 고통을 야기할 수 있지만, 생체내 모델의 장점은 다수의 마우스에서 질병의 발병기전을 평가할 수 있다는 것이다. 또한, 변경된 간 단백질의 생물학적 효과는 침습적 인 절차를 사용하여 연구 할 수 있습니다. 시험관 내 연구를 실험 설계에 추가하면 세포 수준에서 신속한 반복 및 기계론적 분석이 가능합니다. 따라서, 우리는 우리의 모델 프로토콜과 DIH의 생체 내 및 시험관 내 메커니즘을 연구하는 데 어떻게 활용 될 수 있는지 입증 할 것입니다.
Introduction
이 방법의 목적은 생체 내에서 발생하는 약물 유도 자가면역 간염의 마우스 모델을 기술하고이 질병의 분자적, 면역 학적 및 유전 적 기초를 조사하는 데 어떻게 활용 될 수 있는지 입증하는 것입니다. 우리 연구의 장기적인 목적은 감수성 환자에서 DIH를 연구함으로써 만성 간 염증 및 부상의 발달을 담당하는 메커니즘을 밝히는 것입니다. 간 질환과 간경변은 25 세에서 64 세 사이의 성인에서 여섯 번째로 흔한 사망 원인을 구성합니다. 약물 유발 자가면역 간염(DIH)이라고도 하는 특발성 DILI는 미국에서 급성 간 기능 부전의 세 번째로 흔한 원인입니다. DIH는 자가면역간염 1형 간염 환자의 약 9~12%에서 관찰되는 가장 흔한 간 약물-유도성 과민증 과정이다. DIH 환자의 압도적 인 대다수는 여성 2,3,4입니다. DIH의 유형은 이소플루란, 세보플루란, 데스플루란 또는 할로탄과 같은 할로겐화 휘발성 마취제를 투여한 후 감수성이 있는 개체에서 발생합니다. 이러한 마취제는 신진 대사의 반응성 산물과 간 단백질에 공유적으로 결합하여 알레르기 또는 자가면역 반응을 유도 할 수있는 새로운 자기 항원을 만듭니다5.
마취제 및 DIH의 모든 형태의 개발에 관련된 병원성 메커니즘에 대한 연구는 이전에 인간 질병의 유도를 밀접하게 모방하는 동물 모델의 부족으로 인해 방해 받았다. 우리는 환자에서 면역 매개 DILI와 유사한 기능을 가진 DIH의 실험적 뮤린 모델을 개발했습니다. 간염은 시토크롬 P450 2E1(CYP2E1)5 효소에 의해 마취제의 산화 대사 후 형성되는 트리플루오로아세틸 클로라이드(TFA) 대사산물에 의해 공유적으로 변형된 두 개의 자가항원 중 하나로 면역화에 의해 유도된다. 하나의 자가항원은 여러 단백질6의 혼합물인 간 세포질 S100 간 분획이고, 두 번째 자가항원은 마취성 면역 매개 DILI7을 갖는 환자로부터 혈청에 의해 인식되는 CYP2E1의 에피토프이다. 실험적 자가면역간염에 비교적 내성이 있는 BALB/c 마우스를 사용하여 C57Bl/6J 마우스8의 자가면역간염의 S100 유도 면역화 모델과 모델을 구별합니다.
다양한 임상 프리젠 테이션 때문에 DIH는 환자에서 연구하기가 어렵습니다. 번역 실험 모델은 생체내 및 시험관 내에서 질병의 발병기전을 평가하는 능력을 제공한다. 현재, DIH를 유도하기 위한 다른 대안적인 방법은 동물의 사용 없이 생체내 또는 시험관내 적응성 또는 선천적 면역 반응을 완전히 검사하는 것이 아니다. 더욱이, S-100 또는 CYP2E1 에피토프의 트리플루오로아세틸화는 자극성 면역원을 생성하는 것으로 보이지 않으며, 우리는 TFA 변경된 단백질로 면역화함으로써 DIH를 유도하고 있기 때문에, 이들 동물은 면역화 또는 다른 절차 전에 에테르, 할로겐화 마취제, 바르비투레이트 또는 알코올을 투여받지 않을 것이며, 이러한 제제가 우리가 연구하고있는 파라미터를 바꿀 수 있다는 점을 고려한다. 그럼에도 불구하고, 우리는 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하여 발견 된 CYP2E1 에피토프9 의 결합 선호도를 확인하고 여성 BALB / c 마우스가 더 심한 DIH10을 개발한다는 것을 보여줌으로써 여성의 성별을 암시하는 인간 DIH를 미러링함으로써 마우스 사용을 줄였습니다.
환자에서 DIH의 다양한 제시와 임상 질환 연구의 도전에도 불구하고, 반응성 약물 대사 산물에 의한 천연 단백질의 번역 후 변형은 할로겐화 마취제11을 따르는 DIH 병인에서 받아 들여지는 핵심 메커니즘입니다. 조사관들은 또한 CYP2E1이 이 과정12,13에서 주요 자가항원이라는 것을 받아들인다. 번역 후 변형된 CYP2E1 및 기타 간 단백질을 인식하는 인터루킨(IL)-4-상향조절된 CD4+T 세포의 역할은 호중구, 호산구 및 비만 세포를 간(14)으로 유인함으로써 마취 DIH의 수용된 개시제이며, 이 기전은 DIH15,16의 여러 형태에서 확인되었다. 유도된 FoxP3-발현 CD4+CD25+T 세포 (Tregs)는 DIH의 중증도를 감소시키고, 비장에서 이들 세포의 상대적 결핍은 DIH 10,7을 악화시킨다. 따라서, DIH를 이해하는 진보의 대부분은 생체내 및 시험관내 DIH의 유전적, 대사적 및 면역학적 메카니즘을 평가하기 위해 생체내 마우스 모델을 활용함으로써 가능하게 되었다.
우리와 다른 연구자들이 다른 마우스 모델을 사용하여 DIH를 개시하는 과정에서 IL-4, 호중구 및 호산구에 대한 역할을 밝혀 냈기 때문에이 관찰은 사용 된 DIH 모델에 관계없이 간염 및 부상이 IL-4에 의해 유도된다는 우리의 주장을 뒷받침한다고 믿습니다. 우리의 프로토콜의 강점은 수컷 및 암컷 마우스 모두의 생체 내 방법론의 활용과 조직학, CD4+ T 세포 증식 분석 및 사이토카인의 반복에 있습니다. 시험관 내 연구의 우리의 사용의 강점은 DIH를 유도하는 세포 상호 작용을 분리하는 방법론을 제공하면서 필요한 생쥐의 수를 줄인다는 것입니다. 우리는 수컷과 암컷 마우스의 사용을 권장하는데, 이는 결과의 해석에서 무의식적 편향의 가능성을 줄이고 DIH의 발생률, 유병률 및 중증도가 여성17에서 더 높기 때문에 우리 연구의 번역 잠재력을 강화하기 때문입니다. 마우스는 단일 공급 업체에서 얻는 것이 좋습니다. 그러나 이것이 가능하지 않다면 유전자 변형 마우스와 동일한 공급 업체로부터 깔짚 메이트 대조군 또는 야생형 마우스를 얻으십시오.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 프로토콜의 강점은 재현성에 있습니다. 따라서 제안 된 단계를 준수하는 것이 중요합니다. 면역원의 제형은 일부에 대한 장벽이 될 수 있고; 그러나 우리는 문서에 설명 된 에피토프를 사용하여 모델을 재현하여 간장의 S100 분획을 분리 할 필요가 없습니다. 추가적인 에피토프 또는 단백질이 변경되어 면역화 후 간염을 유발할 수 있을 가능성이 높습니다. 그러나 우리는 신뢰할 수있는 결과와 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Njoku 박사는이 모델의 공식화를 초래 한 그의 지침과 통찰력있는 토론에 대해 Dr. Noel R. Rose, MD PhD를 인정하고 싶습니다.
Materials
| 0.1% 2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid (TNBS) | ThermoFisher | 28997 | |
| AKP Substrate Kit | BioRad | 172-1063 | |
| BALB/c mice | Jackson | ||
| CellTrace™ CFSE Cell Proliferation Kit | ThermoFisher | C34554 | |
| CFA H37Ra | Becton Dickinson (Difco Bacto) | 231131 | |
| FcR Blocking reagent | Milteyi | 130-092-575 | |
| General supplement | ThermoFisher | HPRG770 | |
| HepaRG™ cells cryopreserved | ThermoFisher | HPR GC10 | |
| Live/Dead Fixable Aqua Dead Cell stain kit | ThermoFisher | L34965 | |
| NaHC03 | Millipore Sigma | S5761 | |
| Percoll® | Millipore Sigma | P1644-1L | |
| Pertussis Toxin | List Biologicals | 180 | |
| Phosphate Buffered Saline pH 7.4 | Various | ||
| Pierce™ Protease Inhibitor Mini Tablets, EDTA Free | ThermoFisher | 88666 | |
| Potassium Hydroxide | JT Baker | 3140-01 | |
| S-ethyltrifluorothioacetate (S-ETFA) | Millipore Sigma | 177474 | |
| Slide-a-lyzer dialysis cassettes (10 K, 12 ml) | ThermoFisher | 66810 | |
| UltraPure™ SDS Solution, 10% | ThermoFisher | 24730020 | |
| Williams Media E, no phenol red | ThermoFisher | A1217601 |
References
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