우리는 담도 폐쇄증(BA)에 대한 바이러스 유발 간 섬유증 기계론적 연구에 적합한 동물 모델과 향후 BA 치료를 위한 플랫폼을 제공하는 만성 간 섬유증의 마우스 모델을 확립했습니다.
담도 폐쇄증(BA)은 폐쇄성 황달을 수반하는 치명적인 질병이며 소아 간 이식의 가장 흔한 적응증입니다. 복잡한 병인과 알려지지 않은 병인으로 인해 아직 효과적인 약물 치료법이 없습니다. 현재, 붉은털 로타바이러스(RRV)에 의해 유도된 고전적인 BA 마우스 모델은 BA의 발병기전을 연구하는 데 가장 일반적으로 사용되는 모델입니다. 이 모델은 성장 지연, 피부 및 점막의 황달, 점토 변 및 짙은 노란색 소변이 특징입니다. 조직 병리학은 심각한 간 염증 및 간내 및 간외 담관의 폐쇄를 나타내며 이는 인간 BA의 증상과 유사합니다. 그러나 이 모델에서 말기 마우스의 간은 섬유증이 없으며 임상 BA에서 간 섬유증의 특성을 완전히 시뮬레이션할 수 없습니다. 제시된 연구는 5-10μg의 항-Ly6G 항체를 4회 주사하고 각 주사 후 2일의 간격을 두고 만성 간 섬유증의 새로운 BA 마우스 모델을 개발했습니다. 그 결과 일부 마우스는 시간 경과 후 전형적인 섬유증과 함께 만성 BA를 성공적으로 형성한 것으로 나타났으며, 이는 이 마우스가 BA에 대한 바이러스 유발 간 섬유증 기계론적 연구에 적합한 동물 모델이자 향후 BA 치료제 개발을 위한 플랫폼을 나타냅니다.
담도 폐쇄증(BA)은 영유아에서 자주 발생하는 심각한 간담도 질환입니다. 특히, 신생아 황달과 창백한 변을 동반한 폐쇄성 담관병증으로 나타난다1. 이 병의 임상적 특징은 간내 및 간외 담관의 염증성 파괴와 진행성 섬유증이며, 이는 결국 간부전으로 발전한다2. 통계에 따르면 아시아 국가의 BA 발병률은 유럽 및 미국 국가보다 높으며 아시아 국가의 BA 발병률은 1/8,000입니다. BA의 병인에는 바이러스 감염, 비정상적인 담관 발달, 면역 질환 및 유전적 변이가 포함된다3. 카사이 수술은 BA 소아의 담즙정체를 개선하기 위해 가장 일반적으로 사용되는 방법이지만, 궁극적으로 섬유증의 진행을 예방할 수는 없다4. BA에 대한 현재 치료법은 주로 간 이식에 의존하며, 이는 간 공급원의 부족으로 인해 제한됩니다. BA의 발병기전에 대한 심층 연구는 이 질병의 문제를 해결하는 가장 직접적인 수단입니다. 그러나 BA의 발병기전에 대한 연구는 주로 BA 동물 모델에 의존하므로 적절한 동물 모델을 선택하는 것이 중요합니다.
BA에 대한 대부분의 조직병리학적 연구는 담관 증식증(BDP), 담즙 혈전증 및 문맥 섬유증이 BA의 가장 중요한 병리학적 특징이며, 문맥 염증 세포 침윤 및 간세포 부종과 같은 다른 등급의 다른 병리학적 특징이 동시에 존재한다는 것을 보여주었습니다 5,6. 현재, 간외 담관을 침범하는 분절 담관 폐쇄 및 담관주위염이 있는 만성 3,5-다이톡시카르보닐-1,4-디하이드로콜리딘(DDC) 섭식 마우스 모델(7) 및 사염화탄소를 복강내 주사한 간 섬유증의 마우스 모델(8)과 같이 BA를 모방한 다양한 마우스 모델이 있다. 담관 결찰술(bile duct ligation, BDL) 모델은 황달과 빠른 문맥 섬유증(rapid portal vein fibrosis)을 특징으로 한다9. 알파-나프틸이소티오시아네이트(ANIT)를 먹인 마우스 모델은 간내 담관에 국한된 담관염과 간세포 손상을 나타낸다10. 황달이 장기간 지속되는 마우스 모델은 지연된 붉은털 로타바이러스(rhesus rotavirus, RRV) 접종에 의해 유도된다11. 다양한 동물 모델, 특히 마우스 모델이 있지만 각 모델마다 고유한 한계가 있습니다. 그들은 담도 폐쇄증 과정에서 급성 염증이나 간 섬유증과 같은 BA의 질병 특성의 일부만 시뮬레이션할 수 있으며 BA의 질병 과정 및 병리학적 특징과 매우 일치하는 모델은 없습니다.
고전적인 BA 마우스 모델은 RRV에 의해 유도되며, 이 모델은 인간의 BA와 가장 유사한 모델입니다. 그러나 RRV 유도 BA 모델 마우스는 간외 담도 폐쇄증과 유사한 임상 증상 및 병리학적 특징을 보이지만, 이 모델은 간 섬유증이 없어 BA 메커니즘에 대한 심층 연구와 새로운 치료법 개발에 큰 제약이 있다12. 따라서 본 연구에서는 만성 간 섬유증의 새로운 BA 마우스 모델을 개발하였다. 항-Ly6G 항체는 출생 당일 RRV 접종 전에 복강 주사되었습니다. 그런 다음 5-10 μg의 항 -Ly6G 항체를 4 회 주사하고 각 주사 사이에 2 일의 간격을 두었습니다. 마우스의 BA 증상이 개선되고 생존 기간이 연장되었으며 마우스는 만성 섬유증 단계에 들어갔다. 이 모델은 BA의 급성기 반응을 시뮬레이션할 뿐만 아니라 간 및 진행성 섬유증의 과정을 모방합니다. 따라서 BA의 기계론적 연구에 더 적합한 동물 모델이며 BA에 대한 향후 치료법 개발을 위한 이론적 근거를 제공할 수 있습니다.
Gr-1 분자는 원래 호중구13에서 발현되는 것으로 밝혀진 골수 유래 세포 표면 마커입니다. 항-Ly6G 항체의 고갈은 순환 호중구를 90% 이상 감소시키고 다른 면역 세포에 의해 활성화된 반응을 변화시킵니다. Gr-1+ 세포 집단의 기능은 사이토카인과 매개 면역 보호에 대한 다양한 효과가 확인된 특정 소거 항체를 사용한 다양한 연구에서 보고되었습니다14. 우리는 RRV 접종 BA 마우스 모델에서 Gr-1+ 세포의 기능을 연구했습니다. 그러나 Gr-1 분자가 인간에서 발현되는 것으로 밝혀지지 않았기 때문에 유사한 분자인 CD177이 BA 환자에서 연구되었습니다15. 우리의 데이터는 특히 질병의 만성 섬유화 단계에서 Gr-1+ 세포 집단의 중요성을 입증하고 잠재적인 BA 치료법을 조사하기에 적합한 동물 모델을 제공합니다.
본 연구에서는 항-Ly6G 항체를 사용하여 RRV에 감염된 담도 폐쇄증 마우스 모델에서 Gr-1+ 세포를 제거하거나 감소시켜 급성 BA 증후군을 개선하고 생존율을 연장하며 BA 마우스가 만성기에 진입할 수 있도록 했습니다. 항체 용량을 줄이면 간 섬유증을 동반한 만성 BA가 발생할 수 있으며, 이는 Gr-1+ 세포의 수가 급성 및 만성 단계에서 BA의 결과를 변화시킨다는 것을 나타냅니다. 이전 연구에서 Gr-1+ 세포는 항-Ly6G 항체 투여 후 감소했으며 BA 마우스의 전체 생존 상태는 개선되었습니다15. 동시에, Gr-1+ 대식세포19, Gr-1+ 호중구20, Gr-1+ 골수 세포 21 및 Gr-1+ 과립구가 일부 동물 모델에서 섬유증을 향상시킬 수 있다고 보고되었습니다 22. 그러나 이 연구에서 마우스의 Gr-1+ 세포는 저용량의 항-Ly6G 항체로 부분적으로 고갈되었고 콜라겐 침착물은 남아 있었습니다. 결과적으로 질병을 보다 철저하게 해결하는 데 더 많은 시간이 필요할 수 있습니다.
항-Ly6G 항체의 적용은 염증을 감소시키고 담관을 부분적으로 보존하며 마우스의 급성 BA 유발 사망을 예방했습니다. 그러나 마우스의 20 %에서 30 %만이 BA의 만성 단계에 들어갔다. 이는 항-Ly6G 항체의 시점 및 주사 횟수와 관련이 있을 수 있습니다. 성공률을 높이려면 이 핵심 사항을 더 자세히 탐색해야 합니다. 또한 Gr-1+ 세포뿐만 아니라 NK 세포, T 세포, B 세포, 대식세포 등 다른 면역 세포도 중요한 역할을 할 수 있다고 생각합니다.
프로토콜에 관해서는 몇 가지 세부 사항을 기록해야 합니다. (i) 주사 약물의 누출을 방지하기 위해 바늘 직경이 작고 주사기에 들어가는 바늘 구멍이 작기 때문에 직경 0.33mm의 바늘이 있는 1mL 인슐린 주사기를 사용하여 약물 누출 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다. (ii) 주사 전에 마우스가 움직이지 않도록 고정하고 약물 누출을 방지하여 실험 효과를 더욱 보장해야 합니다. (iii) 약물 주입 시 마우스 간의 표면 또는 아래쪽 가장자리에 약물을 최대한 주입하여 약물이 복부에 들어가 간에 완전히 접촉하여 효과가 나타나도록 하였다. (iv) 주사는 신생아 마우스의 위와 비장이 왼쪽 복부에 있고 위가 우유로 가득 차 있기 때문에 일반적으로 마우스의 오른쪽 허벅지에서 이루어집니다. 바늘을 왼쪽에서 꽂으면 쉽게 위를 뚫어 우유가 복부로 흘러 들어가거나 비장을 찔러 출혈을 일으킬 수 있습니다.
CD177은 Ly6G의 상동체이며 BA 환자에서 CD177의 발현이 조사되었습니다. CD177은 소아에서 BA의 조기 진단을 위한 마커로 사용될 수 있으며, 이는 CD177+ 세포가 BA23 과정에서 중요한 역할을 한다는 것을 나타냅니다. RNA 시퀀싱 데이터를 분석함으로써 우리 팀은 CD177 세포가 Gr-1+ 세포의 지배적인 집단임을 발견했습니다. 한편, RRV를 접종한 Cd177-/- BALB/ c 마우스는 BA의 발병이 지연되고 이환율과 사망률이 감소한 것으로 나타났다18. 따라서 우리의 만성 BA 마우스 모델은 BA의 발병기전 및 질병 진행을 연구하는 데 분명한 이점이 있습니다. 또한 BA에 대한 잠재적 치료법을 연구하기에 적합한 동물 모델을 제공합니다.
The authors have nothing to disclose.
이 작업은 중국 국립 자연 과학 재단 (81974056)에서 R.Z.로, 중국 국립 자연 청소년 재단 (82101808)과 광저우 과학 기술 기획 프로젝트 (No. 202102020196)에서 Z.L.에 대한 보조금으로 지원되었습니다.
Balb/c mouse | Guangdong Skarjingda Biotechnology Co., LTD | 20221000112 | |
rat anti-mouse Ly6G | Bio X Cell | clone 1A8 | West Lebanon, NH |
rat anti-mouse cytokeratin 19 | Developmental Studies Hybridoma Bank | clone TROMA III | Iowa City, IA |
rat anti-mouse F4/80 | R&D Systems | MAB5580 | Minneapolis, MN |
RRV strain | ATCC | MMU 18006 | Manassas, VA |
Fluorescent stereomicroscope | Olympus | SZX7 | |
Leica light microscopy | Leica Microsystems | Leica DMI8+DFC7000T | Wetzlar, Germany |
Hitachi Pre-Analytical Process Automation System | Hitachi | 7600 Clinical Analyzer | Tokyo, Japan |
Isoflurane anesthetic | RWD | R510-22-10 | |
Rhodamine 123 | Sigma-Aldrich | 83702 | |
sirius red dye | Leagene | DC0041 | |
paraffin microtome | Leica Microsystems | RM2235 | |
neutral gum | Solarbio | G8590 |