先天性膽道閉鎖(BA)是一種常見的高致死率新生兒疾病,因膽管狹窄或阻塞而導(dǎo)致膽汁在肝臟內(nèi)淤積,引起不可逆的肝臟損傷。通過手術(shù)可緩解膽汁淤積癥狀,但約有一半嬰兒會繼續(xù)出現(xiàn)肝病惡化,最終需要進行肝移植。膽道閉鎖的發(fā)病機制仍不清楚,但中性粒細胞被認為在疾病進展中發(fā)揮作用。
最近,廣州醫(yī)科大學(xué)附屬廣州市婦女兒童醫(yī)療中心的研究團隊深入分析了CD177+中性粒細胞在膽道閉鎖發(fā)病機制中的作用,發(fā)現(xiàn)CD177+細胞通過形成胞外誘捕網(wǎng)(NET)而在膽管上皮細胞損傷中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
這篇題為“CD177+ cells produce neutrophil extracellular traps that promote biliary atresia”的文章于7月發(fā)表在肝病學(xué)權(quán)威雜志《Journal of Hepatology》上。
研究材料與方法
在這項研究中,研究人員使用了BALB/c小鼠和NOD/SCID小鼠,并委托賽業(yè)生物構(gòu)建了Cd177基因敲除(Cd177-/-)小鼠。作者采用單細胞RNA測序和Smart-Seq RNA測序方法獲得了多個細胞的基因表達譜,并通過膽管造影術(shù)和組織切片染色等分析小鼠的膽管阻塞和肝臟損傷,同時還開展了一項初步的臨床試驗,以確定N-乙酰半胱氨酸對CD177+細胞積累和NET形成的影響。
技術(shù)路線
01建立膽道閉鎖小鼠模型并鑒定Gr-1+細胞的主要成分
02構(gòu)建Cd177基因敲除小鼠以明確CD177+細胞在膽道閉鎖中的功能
03采用Smart-Seq RNA測序方法分析CD177+細胞的基因表達譜
04確定CD177+細胞通過形成NET而促進膽管上皮細胞凋亡
05分析NAC在膽道閉鎖治療中的安全性和有效性
研究結(jié)果
1.CD177+細胞在膽道閉鎖患者中積累
之前的研究顯示中性粒細胞在膽道閉鎖患者的膽管周圍積累,而且在小鼠疾病模型中,Gr-1+(中性粒細胞標(biāo)志物)細胞的去除阻止了疾病的發(fā)生,表明中性粒細胞可能具有病理作用。由于Gr-1+細胞是一個混合群體,故需要進一步分析來明確各個成分的具體作用。
研究人員采用缺乏適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的NOD/SCID小鼠,通過腹腔注射恒河猴輪狀病毒(RRV)構(gòu)建出膽道閉鎖小鼠模型。作者發(fā)現(xiàn),與對照組相比,RRV組小鼠肝臟中的Gr-1+細胞升高,表明Gr-1+細胞可能是對病毒感染做出應(yīng)答并介導(dǎo)膽管損傷的主要先天免疫細胞群。
作者接著用單細胞RNA測序(scRNA-seq)技術(shù)分析了該群Gr-1+細胞的組成;虮磉_譜顯示細胞表面分子CD177在Gr-1+細胞群中高表達,表明CD177+細胞是Gr-1+細胞的主要功能亞群,同時干擾素刺激相關(guān)基因和中性粒細胞脫顆粒相關(guān)基因的表達也顯著上調(diào)。這些數(shù)據(jù)表明,在新生小鼠感染RRV后,CD177+細胞被激活并表現(xiàn)出強烈的抗病毒反應(yīng)。作者還發(fā)現(xiàn),膽道閉鎖患者外周血和肝臟活檢樣本中的CD177+細胞數(shù)量顯著高于對照組。
為了進一步確定CD177+細胞在膽道閉鎖中的功能,研究人員委托賽業(yè)生物構(gòu)建了Cd177基因敲除(Cd177-/-)小鼠,并與野生型小鼠進行了比較。與對照組相比,Cd177-/-小鼠表現(xiàn)出疾病發(fā)作延遲以及發(fā)病率和死亡率降低。膽管造影顯示Cd177-/-小鼠的肝外膽管沒有阻塞。這些結(jié)果顯示CD177+細胞在小鼠膽道閉鎖的發(fā)病機制中起主要作用。
2.CD177+細胞通過NET促進BEC凋亡
之后,作者又采用Smart-Seq RNA測序方法分析了CD177+細胞的基因表達譜,發(fā)現(xiàn)BA患者來源的CD177+細胞中與線粒體和中性粒細胞相關(guān)的信號通路是兩條主要的上調(diào)通路。值得一提的是,參與氧化磷酸化和氧化應(yīng)激基因表達的上調(diào),表明線粒體功能的激活與CD177+細胞的強大免疫功能之間存在密切關(guān)聯(lián)。
之前的研究發(fā)現(xiàn),CD177+細胞的積累與多種自身免疫性疾病有關(guān)。不過,當(dāng)炎癥性腸病發(fā)生時,CD177+細胞通過釋放IL-22和胞外誘捕網(wǎng)(NET)發(fā)揮保護作用。NET是由染色質(zhì)DNA和多種效應(yīng)蛋白組成的3D結(jié)構(gòu),可以捕獲和殺死病原體,也可能導(dǎo)致組織和細胞損傷。
研究人員發(fā)現(xiàn),分離自膽道閉鎖患者的CD177+細胞與膽管上皮細胞(BEC)共培養(yǎng)時會誘導(dǎo)后者凋亡;而將不同的NET抑制劑添加到CD177+細胞培養(yǎng)物中,收集上清液并作為條件培養(yǎng)基添加到膽管上皮細胞中,則發(fā)現(xiàn)NET抑制劑可減少膽管上皮細胞凋亡(圖1)。這些結(jié)果表明,在膽道閉鎖發(fā)生時,CD177+細胞可通過釋放NET誘導(dǎo)膽管上皮細胞凋亡。
總的來說,這項研究解析了先天免疫在膽道閉鎖形成中的作用。CD177+細胞通過NET形成和線粒體積累來誘導(dǎo)膽管上皮細胞損傷,而N-乙酰半胱氨酸治療可降低CD177+細胞數(shù)量和活性氧水平從而抑制NET形成,有助于膽道閉鎖的管理。
原文檢索:
Zhang R, Su L, Fu M, et al. CD177+ cells produce neutrophil extracellular traps that promote biliary atresia. J Hepatol. 2022 Jul 5:S0168-8278(22)00409-3. doi: 10.1016/j.jhep.2022.06.015.
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品系名稱:
C57BL/6N-Cd177em1Cya
品系編號:
KOCMP-68891-Cd177-B6N-VA
產(chǎn)品編號:
S-KO-12876
應(yīng)用方向:
❖ 免疫系統(tǒng)
❖ 信號轉(zhuǎn)導(dǎo);信號組成
❖ 造血系統(tǒng);生理系統(tǒng)
打靶方案:
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