小鼠模型在揭示重要病原菌感染免疫致病機(jī)制研究中的應(yīng)用

微生物-宿主的相互作用影響多種生理及病理過程。幽門螺桿菌（Helicobacter pylori, H.pylori）是感染全球近一半人口的、定植于胃黏膜的革蘭氏陰性病原菌。研究表明H.pylori感染可以引起慢性胃炎、胃潰瘍等消化道疾病以及阿爾茨海默病等消化道外疾病，并與胃癌的發(fā)生密切相關(guān)。2021年，《馬斯特里赫特VI/佛羅倫薩共識(shí)報(bào)告》已將H.pylori感染正式認(rèn)定為一種傳染病。而目前階段，H.pylori感染仍然具有感染率高，范圍廣，引發(fā)胃部疾病和耐藥率上升等特點(diǎn)。為了遏制H.pylori感染造成的人體和社會(huì)危害，需要對(duì)其致病機(jī)理進(jìn)行深入闡釋以構(gòu)建更優(yōu)的防治策略。

近日，陸軍軍醫(yī)大學(xué)莊園教授和鄒全明教授團(tuán)隊(duì)在Cellular & Molecular Immunology發(fā)表成果“Tubulointerstitial nephritis antigen-like 1 is a novel matricellular protein promoting gastric bacterial colonization and gastritis in Helicobacter pylori infection”，研究揭示了腎小管間質(zhì)性腎炎抗原樣1（tubulointerstitial nephritis antigen-like 1, TINAGL1）不僅可以調(diào)控細(xì)菌感染定植還可加重慢性炎癥，還進(jìn)一步的闡釋了胃上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的相互作用，展示了以TINAGL1為核心的幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。
 

圖片來源：《Cellular & Molecular Immunology》（https://www.nature.com/articles/s41423-023-01055-4）

研究材料
該項(xiàng)研究中，研究人員利用Tinagl1^flox/flox小鼠（由賽業(yè)生物提供）分別與EIIa-cre和Atp4b-Cre小鼠雜交得到Tinagl1^−/−小鼠和Tinagl1^ΔGEC小鼠，并進(jìn)行了細(xì)菌感染實(shí)驗(yàn)探究TINAGL1在H.pylori的感染定植和病理性炎癥中的作用。此外，研究人員還運(yùn)用了人胃活檢標(biāo)本和血液等進(jìn)行研究。

研究方法
作者采用了多種實(shí)驗(yàn)技術(shù)，包括各種組織學(xué)染色、WB、qPCR、轉(zhuǎn)錄組學(xué)測(cè)序（RNA-seq）、染色質(zhì)免疫共沉淀（ChIP）、質(zhì)譜、流式細(xì)胞術(shù)、ELISA等。

技術(shù)路線
01 分析TINAGL1在幽門螺桿菌感染患者和小鼠的胃粘膜表達(dá)情況
02 發(fā)現(xiàn)H.pylori和IL-1β對(duì)TINAGL1表達(dá)具有協(xié)同作用
03 探究以TINAGL1為核心的幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎調(diào)控網(wǎng)絡(luò)

研究結(jié)果
1.TINAGL1在H.pylori感染的患者和小鼠胃黏膜中表達(dá)增加
為了探究基質(zhì)細(xì)胞蛋白在H.pylori感染致胃黏膜炎癥中的作用，研究者先對(duì)關(guān)鍵基質(zhì)細(xì)胞蛋白的表達(dá)情況進(jìn)行了篩查，發(fā)現(xiàn)基質(zhì)細(xì)胞蛋白TINAGL1的表達(dá)具有顯著變化。隨后擴(kuò)大樣本檢測(cè)進(jìn)一步證實(shí)了在CagA⁺的H.pylori感染患者胃黏膜組織中，TINAGL1表達(dá)顯著升高，并且具有伴隨著胃炎嚴(yán)重程度增加而升高的趨勢(shì)。H.pylori感染動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)顯示，在H.pylori感染后的胃黏膜組織中，TINAGL1的表達(dá)存在動(dòng)態(tài)變化，并在感染后14周達(dá)到高峰。而體外離體胃黏膜組織感染實(shí)驗(yàn)，也進(jìn)一步證實(shí)CagA⁺ Hp調(diào)控胃黏膜中TINAGL1的表達(dá)。上述結(jié)果提示，TINAGL1在H.pylori感染中可能發(fā)揮了重要的炎癥損傷作用，如圖1所示。
 

TINAGL1在H.pylori感染的患者和小鼠胃黏膜中表達(dá)增加^[1]

2.H.pylori感染的胃上皮細(xì)胞（GEC）產(chǎn)生TINAGL1，且H. pylori和IL-1β協(xié)同誘導(dǎo)TINAGL1表達(dá)
首先，研究人員因此使用公共微陣列分析GEO數(shù)據(jù)中Tinagl1的表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)在慢性萎縮性胃炎（ChAG）相關(guān)Kx1和胃癌癥相關(guān)的Kx2菌株中，Kx1和Kx2都顯著誘導(dǎo)了Tinagl1的表達(dá)，并且實(shí)驗(yàn)表明，感染幽門螺桿菌的人胃腺癌細(xì)胞（AGS）表現(xiàn)出增加的TINAGL1表達(dá)，且TINAGL1的產(chǎn)生具有時(shí)間依賴和感染劑量依賴性，如圖2所示。
 

幽門螺桿菌刺激胃上皮細(xì)胞（GECs）產(chǎn)生TINAGL1^[1]

接下來，研究人員探索Th細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子是否在幽門螺桿菌感染中對(duì)TINAGL1表達(dá)起調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)在IFN-γ，IL-4，IL-17A，IL-22，IL-12，IL-6，IL-1β和IL-23中，只有IL-1β在TINAGL1的表達(dá)過程中發(fā)揮協(xié)同作用，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)IL-1β通過激活ERK-SP1信號(hào)通路調(diào)控TINAGL1表達(dá)，如圖3所示。
 

幽門螺桿菌和IL-1β協(xié)同誘導(dǎo)TINAGL1^[1]

3.TINAGL1通過CCL21-CCR7軸調(diào)控幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎網(wǎng)絡(luò)
為了探究TINAGL1在幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎中的作用機(jī)制，研究者構(gòu)建TINAGL1敲除小鼠Tinagl1^-/-（其中Tinagl1^flox/flox小鼠由賽業(yè)生物提供）以及胃上皮細(xì)胞特異性TINAGL1條件性敲除小鼠Tinagl1^ΔGEC，發(fā)現(xiàn)與WT小鼠相比，Tinagl1^-/-小鼠胃幽門螺桿菌定植減少；同時(shí)，TINAGL1增加了細(xì)菌負(fù)荷、炎癥和Ly6C^high單核細(xì)胞的積累，TINAGL1減低單核細(xì)胞衍生樹突狀細(xì)胞（moDCs）的浸潤，如圖4所示。
 

TINAGL1介導(dǎo)幽門螺桿菌感染胃炎中炎癥細(xì)胞的表達(dá)情況^[1]

進(jìn)一步的，研究人員探究TINAGL1在幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎中調(diào)控這些炎癥細(xì)胞的信號(hào)通路，通過RNA-seq和GO分析表明Ly6C^high單核細(xì)胞表現(xiàn)出放大的炎癥特性，而moDCs表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗原呈遞和T細(xì)胞調(diào)節(jié)。進(jìn)一步通過高通量磷酸化修飾組學(xué)等實(shí)驗(yàn)揭示，一方面，TINAGL1通過CCL21-CCR7軸抑制moDC浸潤，損害特異性Th1反應(yīng)，促進(jìn)H.pylori定植，增加細(xì)菌負(fù)荷；另一方面，TINAGL1通過CCL2-CCR2軸促進(jìn)Ly6C^high單核細(xì)胞的積累，并誘導(dǎo)其產(chǎn)生S100A11，導(dǎo)致H.pylori相關(guān)性胃炎。

研究結(jié)論

TINAGL1及幽門螺桿菌相關(guān)性胃炎調(diào)控網(wǎng)絡(luò)圖^[1]

總之，該研究描述了以TINAGL1為核心的胃上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞之間的相互作用在H.pylori胃炎中的作用以及機(jī)制，揭示了一種新發(fā)現(xiàn)的基質(zhì)細(xì)胞蛋白——腎小管間質(zhì)腎炎抗原樣1（TINAGL1），在幽門螺桿菌感染中具有促進(jìn)細(xì)菌定植和促炎作用。該研究為H.pylori感染致胃炎的免疫學(xué)機(jī)制提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

原文檢索：
[1] Teng Y, Xie R, Xu J, Wang P, Chen W, Shan Z, Yan Z, Mao F, Cheng P, Peng L, Zhang J, Tian W, Yang S, Zhao Y, Chen W, Zou Q, Zhuang Y. Tubulointerstitial nephritis antigen-like 1 is a novel matricellular protein that promotes gastric bacterial colonization and gastritis in the setting of Helicobacter pylori infection. Cell Mol Immunol. 2023 Aug;20(8):924-940. doi: 10.1038/s41423-023-01055-4. Epub 2023 Jun 19. PMID: 37336990.
 

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品系名稱：
C57BL/6N-Tinagl1^em1Cflox/Cya
品系編號(hào)：
CKOCMP-94242-Tinagl1-B6N-VA
產(chǎn)品編號(hào)：
S-CKO-17260
應(yīng)用方向：
代謝研究,發(fā)育生物學(xué),生殖系統(tǒng),蛋白質(zhì)代謝,分子生物學(xué)
打靶方案：