IL-10基因敲除小鼠與結(jié)腸炎的介紹與研究應(yīng)用

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IL-10基因簡(jiǎn)介
白介素10（IL-10）又被稱為細(xì)胞因子合成抑制因子（CSIF)，由CD4+ Th2亞群產(chǎn)生，并抑制Thl克隆產(chǎn)生的細(xì)胞因子。IL-10可以抑制巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子，除CSIF活性外，IL-10還表現(xiàn)出多效性，作用于不同類型的細(xì)胞，包括胸腺細(xì)胞、細(xì)胞毒性T細(xì)胞、肥大細(xì)胞、B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞。該基因位于人類的1號(hào)染色體上，共有7個(gè)外顯子，氨基酸數(shù)量為178個(gè)（表1）。
 

表1. IL-10的基本信息

備注：標(biāo)有√的意為賽業(yè)紅鼠資源庫有該種保存狀態(tài)的小鼠

IL-10與結(jié)腸炎（Colitis）
結(jié)腸炎（Colitis）是指各種原因引起的結(jié)腸炎癥性病變�？捎杉�(xì)菌、真菌、病毒、寄生蟲、原蟲等生物引起。根據(jù)病因不同，可分為感染性結(jié)腸炎、缺血性結(jié)腸炎和偽膜性結(jié)腸炎、潰瘍性結(jié)腸炎（UC）及結(jié)腸Crohn病。其中UC在結(jié)腸炎中備受關(guān)注。腸粘膜局部免疫反應(yīng)的異常是造成UC炎癥和組織損傷重要的內(nèi)在因素，NF-kB炎癥通路及細(xì)胞因子在介導(dǎo)異常的免疫反應(yīng)中有著重要作用。IL-10基因敲除小鼠出現(xiàn)了自發(fā)性腸炎，其腸黏膜炎性區(qū)和非炎性區(qū)IL-10的表達(dá)均明顯增加[1]。

有研究自2013年至2018年間的征集了27名志愿者，分別為17名UC患者和10名未患UC者。與對(duì)照組相比，UC患者發(fā)炎的直腸粘膜中IL-10表達(dá)有增加的趨勢(shì)。在橫結(jié)腸發(fā)炎患者及腸遠(yuǎn)端UC病變且橫結(jié)腸未發(fā)炎的患者中，橫結(jié)腸活檢與直腸活檢IL-10的表達(dá)沒有顯著差異。然而，橫結(jié)腸發(fā)炎患者IL-10的表達(dá)水平高于對(duì)照組和腸遠(yuǎn)端UC病變且橫結(jié)腸未發(fā)炎的患者[2]（圖1）。
 

圖1. 結(jié)腸IL-10表達(dá)模式（A)對(duì)照組和UC患者直腸IL-10表達(dá)的比較（B)對(duì)照組、腸遠(yuǎn)端病變的UC患者和廣泛性結(jié)腸炎的UC患者直腸和橫結(jié)腸中IL-10表達(dá)的評(píng)估。

有研究發(fā)現(xiàn)，UC患者炎癥浸潤(rùn)組織中檢測(cè)到了IL-10陽性細(xì)胞，主要是單核細(xì)胞（巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞），從漿膜延伸到粘膜，在上皮和漿膜中更為豐富。在固有層、實(shí)質(zhì)和潰瘍部位也檢測(cè)到IL-10陽性細(xì)胞（圖2）。在所有活檢中都觀察到重要的粘膜破壞。與對(duì)照組相比，UC患者結(jié)腸漿膜中的IL-10免疫活性細(xì)胞增加[3]。
 

圖2. UC患者結(jié)腸粘膜中IL-10蛋白的表達(dá)。UC患者炎癥結(jié)腸組織（上下圖的中間和右側(cè)）和非炎癥結(jié)腸組織（左上和左下圖）中IL-10表達(dá)。紅色箭頭表示免疫反應(yīng)陽性細(xì)胞。

IL-10敲除小鼠模型
早在1998年研究人員就發(fā)現(xiàn)，由于在無菌條件下未觀察到IL-10敲除小鼠發(fā)生結(jié)腸炎，表明IL-10敲除小鼠自發(fā)結(jié)腸炎需要腸道菌群的存在。此外，研究表明，IL-10敲除小鼠缺乏IL-10導(dǎo)致對(duì)細(xì)菌抗原的耐受性喪失，而細(xì)菌抗原的耐受性與微生物定植發(fā)生的時(shí)間無關(guān)。早期研究表明，抗生素治療可預(yù)防或減輕幾種IBD小鼠模型的結(jié)腸炎發(fā)展。

腸道免疫細(xì)胞是IL-10敲除小鼠炎癥發(fā)展的關(guān)鍵，結(jié)腸炎的發(fā)展涉及TLR誘導(dǎo)的NF-κB活化，主要來源于粘膜免疫細(xì)胞。此外，IL-10敲除小鼠自發(fā)結(jié)腸炎需要MyD88信號(hào)，IL-10、MyD88雙基因敲除小鼠不會(huì)發(fā)生結(jié)腸炎。研究已經(jīng)證明，來自細(xì)菌的免疫刺激DNA序列改善了IL-10敲除小鼠的結(jié)腸炎癥，表明這些先天免疫反應(yīng)刺激可能在腸道中具有生理抗炎作用。關(guān)于IL-10敲除小鼠的微生物群作用概述見圖3。
 

圖3. IL-10缺陷型IBD小鼠模型中的微生物群的影響。

UC的治療
UC的治療包括內(nèi)科及外科兩種方法，近年來人們研究發(fā)現(xiàn)韋多利珠單抗對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎（UC）患者具有緩解效果。另外抗腫瘤壞死因子（TNF）和韋多利單抗的聯(lián)合治療以及Entyvio皆是有效的治療方法。臨床病例發(fā)現(xiàn)一例患有強(qiáng)直性脊柱炎（AS）的UC患者接受了抗腫瘤壞死因子（TNF）和韋多利單抗的聯(lián)合治療并緩解。而Entyvio是一種腸道選擇性生物制劑，可特異性拮抗α4β7整合素，抑制α4β7整合素與腸道黏膜細(xì)胞粘附分子MAdCAM-1的結(jié)合，Entyvio可用于中度至重度的UC或克羅恩�。–D）成人患者的治療。

小結(jié)
IL-10是由免疫細(xì)胞和非免疫細(xì)胞分泌的重要的抗炎細(xì)胞因子，作用于先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞，并具有廣泛的免疫調(diào)節(jié)活性�？梢种圃鲋场⒓�(xì)胞因子分泌與共刺激分子表達(dá)。

UC的發(fā)生與IL-10的降低有相關(guān)性，IL-10的表達(dá)與疾病進(jìn)程也有關(guān)系，隨著病變程度的加劇，IL-10的表達(dá)呈下降趨勢(shì)，而緩解期開始升高，說明IL-10開始發(fā)揮其炎性抑制作用，用以恢復(fù)炎性因子和抗炎因子之間的平衡，因此 IL-10可以作為UC疾病狀態(tài)的一個(gè)重要的參考指標(biāo)。

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推薦文獻(xiàn)：

[1] MelgarS，Yeung MM，BasA，eta1．Over-expression ofinterleukin 10 in mucosalT cellsofpatientswith activeulcerativecolitis．ClinExp Immu- nol，2003，134：127-37.

[2] Wittmann Dayagi T， Werner L， Pinsker M， Salamon N， Barschak I， Weiss B， Shouval DS. Mucosal IL-10 and IL-10 receptor expression patterns in paediatric patients with ulcerative colitis. Int J Exp Pathol. 2021 Feb;102（1):4-10.

[3] Fonseca-Camarillo G， Furuzawa-Carballeda J， Llorente L， Yamamoto-Furusho JK. IL-10-- and IL-20--expressing epithelial and inflammatory cells are increased in patients with ulcerative colitis. J Clin Immunol. 2013 Apr;33（3):640-8.