Generatie van een muis Spontane auto-immuun thyroiditis model
Summary
Verschillende soorten diermodellen van Hashimoto’s thyroiditis zijn vastgesteld, net als spontane auto-immune thyroiditis bij de NOD-muis. H-2h4-muizen zijn een eenvoudig en betrouwbaar model voor HT-inductie. Dit artikel beschrijft deze aanpak en evalueert het pathologische proces voor een beter begrip van het SAT-muizenmodel.
Abstract
In de afgelopen jaren is Hashimoto’s thyroiditis (HT) de meest voorkomende auto-immuun schildklierziekte geworden. Het wordt gekenmerkt door lymfocyteninfiltratie en de detectie van specifieke serumautoantilichamen. Hoewel het potentiële mechanisme nog steeds niet duidelijk is, is het risico op Hashimoto’s thyroiditis gerelateerd aan genetische en omgevingsfactoren. Op dit moment zijn er verschillende soorten modellen van auto-immune thyroiditis, waaronder experimentele auto-immune thyroiditis (EAT) en spontane auto-immune thyroiditis (SAT).
EAT bij muizen is een veel voorkomend model voor HT, dat wordt geïmmuniseerd met lipopolysaccharide (LPS) in combinatie met thyroglobuline (Tg) of aangevuld met volledig Freund’s adjuvans (CFA). Het EAT-muismodel is op grote schaal ingeburgerd in vele soorten muizen. De ziekteprogressie is echter waarschijnlijker geassocieerd met de Tg-antilichaamrespons, die in verschillende experimenten kan variëren.
SAT wordt ook veel gebruikt in de studie van HT in de NOD. H-2h4 muis. De NOD. H2h4-muis is een nieuwe stam die wordt verkregen uit de kruising van de niet-obese diabetische (NOD) muis met de B10. A(4R), dat significant wordt geïnduceerd voor HT met of zonder jodiumvoeding. Tijdens de inductie, de NOD. H-2h4 muis heeft een hoog niveau van TgAb vergezeld van lymfocyteninfiltratie in het schildklierfolliculaire weefsel. Voor dit type muismodel zijn er echter weinig studies om het pathologische proces tijdens de inductie van jodium uitgebreid te evalueren.
Een SAT-muismodel voor HT-onderzoek wordt in deze studie vastgesteld en het pathologische veranderingsproces wordt geëvalueerd na een lange periode van jodiuminductie. Door dit model kunnen onderzoekers de pathologische ontwikkeling van HT beter begrijpen en nieuwe behandelmethoden voor HT screenen.
Introduction
Hashimoto’s thyroiditis (HT), ook bekend als chronische lymfatische thyroiditis of auto-immune thyroiditis, werd voor het eerst gemeld in 19121. HT wordt gekenmerkt door lymfocyteninfiltratie en schade aan schildklierfolliculaire weefsel. Laboratoriumtests manifesteren zich voornamelijk als toenemende schildklierspecifieke antilichamen, waaronder anti-thyroglobuline-antilichaam (TgAb) en anti-schildklierperoxidase-antilichaam (TPOAb)2. De incidentie van HT ligt in het bereik van 0,4% -1,5%, goed voor 20% -25% van alle schildklieraandoeningen, en deze waarde is de afgelopen jaren toegenomen3. Daarnaast is in een groot aantal studies gemeld dat HT geassocieerd is met de oncogenese en herhaling van papillair schildkliercarcinoom (PTC)4,5; De potentiële mechanismen zijn nog steeds controversieel. Auto-immune thyroiditis is ook een belangrijke factor bij vrouwelijke onvruchtbaarheid6. Daarom moet de pathogenese van HT duidelijk zijn, waarvoor een stabiel en eenvoudig diermodel essentieel is.
Om de etiologie van HT te bestuderen, zijn twee hoofdtypen muizenmodellen gebruikt, waaronder experimentele auto-immune thyroiditis (EAT) en spontane auto-immune thyroiditis (SAT) in de huidige studies 7,8. Gevoelige muizen werden geïmmuniseerd met specifieke schildklierantigenen (waaronder de ruwe schildklier, gezuiverd thyroglobuline [TG], schildklierperoxidase [TPO], recombinant TPO-ectodomein en geselecteerde TPO-peptiden) om het EAT-muizenmodel vast te stellen. Bovendien worden de adjuvantia, waaronder lipopolysaccharide (LPS), complete Freund’s adjuvans (CFA) en andere ongebruikelijke adjuvantia, ook gebruikt tijdens de immunisatie om immuuntolerantie 9,10,11,12,13,14,15,16,17 af te breken.
Het SAT-model is een belangrijk model om de spontane ontwikkeling van auto-immune thyroiditis te bestuderen, die gebaseerd is op NOD. H-2h4 muizen. De NOD. H-2h4 muis is een nieuwe stam verkregen uit de kruising van NOD en B10. A(4R)-muizen, gevolgd door meerdere backcrosses naar NOD, met het auto-immune thyroiditis-gevoeligheidsgen IAk18,19. KNIKKEN. H-2h4-muizen ontwikkelen geen diabetes, maar hebben een hoge incidentie van auto-immune thyroiditis en het syndroom van Sjögren (SS)19. Studies hebben aangetoond dat intracellulair adhesiemolecuul-1 (ICAM-1) sterk tot expressie komt in het schildklierweefsel van NOD. H-2h4 muizen op een leeftijd van 3-4 weken. Bovendien wordt met de toename van de jodiuminname de immunogeniciteit van het thyroglobulinemolecuul verbeterd, wat de expressie van ICAM-1, dat een belangrijke rol speelt in het proces van monocyteninfiltratie21, verder reguleert. Dit model simuleert het auto-immuunproces en verifieert de relatie tussen jodiumdosis en de ernst van de ziekte. De gevestigde methode is stabiel, met een grote kans op succes. Het SAT-model wordt al vele jaren toegepast om auto-immune thyroiditis te induceren en blijft een effectieve methode om de pathogenese van auto-immune thyroiditis te bestuderen. De huidige bouwmethode van het EAT-model is echter ingewikkelder en duurder; Verschillende laboratoria gebruiken verschillende immunisatiemethoden en injectieplaatsen. Bovendien hebben muizen met verschillende genetische achtergronden verschillende inductiesnelheden, die verder moeten worden bestudeerd om het krachtige mechanisme te onthullen.
De ontwikkeling van thyroiditis in het SAT-model is echter geassocieerd met natriumjodide, seksueel dimorfisme en de opfokomstandigheden. Om de juiste procedure van auto-immune thyroiditis in het SAT-model te onthullen, beschreef dit artikel de methode van inductie van auto-immune thyroiditis in verschillende omstandigheden. Bovendien maakt het de studie van de pathogenese en immunologische voortgang van auto-immune thyroiditis in verschillende stadia van deze ziekte mogelijk.
Protocol
Representative Results
Discussion
HT treedt op als gevolg van een aandoening van het auto-immuunsysteem veroorzaakt door lymfocyten die de schildklier infiltreren, waardoor de schildklierfunctie verder wordt aangetast, terwijl schildklierspecifieke antilichamen worden geproduceerd. Serum TSH-, TgAb- en TPOAb-spiegels bij HT-patiënten zijn significant verhoogd27. Op dit moment worden twee belangrijke soorten muizenmodellen veel gebruikt om de etiologie van auto-immune thyroiditis te bestuderen: EAT en SAT29…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Muis monoklonale antilichamen tegen humaan TPO (gebruikt als positieve controles) werden geleverd door Dr. P. Carayon en Dr. J. Ruf (Marseille, Frankrijk). De auteurs bedanken alle deelnemers aan deze studie en de leden van ons onderzoeksteam. Dit werk werd gedeeltelijk ondersteund door subsidies van het Postdoctoral Sustentation Fund of West China Hospital, Sichuan University, China (2020HXBH057) en het Sichuan Province Science and Technology Support Program (Project No. 2021YFS0166)
Materials
| Butorphanol tartrate | Supelco | L-044 | |
| Dexmedetomidine hydrochloride | Sigma-Aldrich | 145108-58-3 | |
| Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) well | Sigma-Aldrich | M9410-1CS | |
| Ethanol | macklin | 64-17-5 | |
| Freund’s Adjuvant, Complete | Sigma-Aldrich | F5881 | |
| Freund’s Adjuvant, Incomplete | Sigma-Aldrich | F5506 | |
| Goat anti-Mouse IgG | invitrogen | SA5-10275 | |
| Midazolam solution | Supelco | M-908 | |
| Mouse/rat thyroxine (T4) ELISA | Calbiotech | DKO045 | |
| Paraformaldehyde | macklin | 30525-89-4 | |
| Propidium iodide | Sigma-Aldrich | P4864 | |
| Sodium Iodine | Sigma-Aldrich | 7681-82-5 | |
| Thyroglobulin | Sigma-Aldrich | T1126 | |
| Thyroglobulin ELISA Kit | Thermo Scientific | EHTGX5 | |
| TSH ELISA | Calbiotech | DKO200 | |
| Xylene | macklin | 1330-20-7 |
References
- Ralli, M., et al. Hashimoto’s thyroiditis: An update on pathogenic mechanisms, diagnostic protocols, therapeutic strategies, and potential malignant transformation. Autoimmunity Reviews. 19 (10), 102649 (2020).
- Zhang, Q. Y., et al. Lymphocyte infiltration and thyrocyte destruction are driven by stromal and immune cell components in Hashimoto’s thyroiditis. Nature Communications. 13 (1), 775 (2022).
- Ruggeri, R. M., et al. Autoimmune comorbidities in Hashimoto’s thyroiditis: different patterns of association in adulthood and childhood/adolescence. European Journal of Endocrinology. 176 (2), 133-141 (2017).
- Resende de Paiva, C., Grønhøj, C., Feldt-Rasmussen, U., von Buchwald, C. Association between Hashimoto’s thyroiditis and thyroid cancer in 64,628 patients. Frontiers in Oncology. 7, 53 (2017).
- Ehlers, M., Schott, M. Hashimoto’s thyroiditis and papillary thyroid cancer: are they immunologically linked. Trends in Endocrinology and Metabolism. 25 (12), 656-664 (2014).
- Medenica, S., et al. The role of cell and gene therapies in the treatment of infertility in patients with thyroid autoimmunity. International Journal of Endocrinology. 2022, 4842316 (2022).
- Rose, N. R. The genetics of autoimmune thyroiditis: the first decade. Journal of Autoimmunity. 37 (2), 88-94 (2011).
- Kolypetri, P., King, J., Larijani, M., Carayanniotis, G. Genes and environment as predisposing factors in autoimmunity: acceleration of spontaneous thyroiditis by dietary iodide in NOD.H2(h4) mice. International Reviews of Immunology. 34 (6), 542-556 (2015).
- Terplan, K. L., Witebsky, E., Rose, N. R., Paine, J. R., Egan, R. W. Experimental thyroiditis in rabbits, guinea pigs and dogs, following immunization with thyroid extracts of their own and of heterologous species. The American Journal of Pathology. 36 (2), 213-239 (1960).
- Alexopoulos, H., Dalakas, M. C. The immunobiology of autoimmune encephalitides. Journal of Autoimmunity. 104, 102339 (2019).
- Noviello, C. M., Kreye, J., Teng, J., Prüss, H., Hibbs, R. E. Structural mechanisms of GABA receptor autoimmune encephalitis. Cell. 185 (14), 2469-2477 (2022).
- Pudifin, D. J., Duursma, J., Brain, P. Experimental autoimmune thyroiditis in the vervet monkey. Clinical and Experimental Immunology. 29 (2), 256-260 (1977).
- Esquivel, P. S., Rose, N. R., Kong, Y. C. Induction of autoimmunity in good and poor responder mice with mouse thyroglobulin and lipopolysaccharide. The Journal of Experimental Medicine. 145 (5), 1250-1263 (1977).
- Kong, Y. C., et al. HLA-DRB1 polymorphism determines susceptibility to autoimmune thyroiditis in transgenic mice: definitive association with HLA-DRB1*0301 (DR3) gene. The Journal of Experimental Medicine. 184 (3), 1167-1172 (1996).
- Kotani, T., Umeki, K., Hirai, K., Ohtakia, S. Experimental murine thyroiditis induced by porcine thyroid peroxidase and its transfer by the antigen-specific T cell line. Clinical and Experimental Immunology. 80 (1), 11-18 (1990).
- Ng, H. P., Banga, J. P., Kung, A. W. C. Development of a murine model of autoimmune thyroiditis induced with homologous mouse thyroid peroxidase. Endocrinology. 145 (2), 809-816 (2004).
- Ng, H. P., Kung, A. W. C. Induction of autoimmune thyroiditis and hypothyroidism by immunization of immunoactive T cell epitope of thyroid peroxidase. Endocrinology. 147 (6), 3085-3092 (2006).
- Ellis, J. S., Braley-Mullen, H. Mechanisms by which B cells and regulatory T Cells influence development of murine organ-specific autoimmune diseases. Journal of Clinical Medicine. 6 (2), 13 (2017).
- Fang, Y., Yu, S., Braley-Mullen, H. Contrasting roles of IFN-gamma in murine models of autoimmune thyroid diseases. Thyroid. 17 (10), 989-994 (2007).
- Fang, Y., Zhao, L., Yan, F. Chemokines as novel therapeutic targets in autoimmune thyroiditis. Recent Patents on DNA & Gene Sequences. 4 (1), 52-57 (2010).
- Chen, C. R., et al. Antibodies to thyroid peroxidase arise spontaneously with age in NOD.H-2h4 mice and appear after thyroglobulin antibodies. Endocrinology. 151 (9), 4583-4593 (2010).
- Ruf, J., et al. Relationship between immunological structure and biochemical properties of human thyroid peroxidase. Endocrinology. 125 (3), 1211-1218 (1989).
- McLachlan, S. M., Aliesky, H. A., Chen, C. R., Chong, G., Rapoport, B. Breaking tolerance in transgenic mice expressing the human TSH receptor A-subunit: thyroiditis, epitope spreading and adjuvant as a ‘double edged sword’. PLoS One. 7 (9), e43517 (2012).
- McLachlan, S. M., Aliesky, H. A., Chen, C. R., et al. Breaking tolerance in transgenic mice expressing the human TSH receptor A-subunit: thyroiditis, epitope spreading and adjuvant as a ‘double edged sword’[J]. PLoS One. 7 (9), e43517 (2012).
- Hutchings, P. R., et al. Both CD4(+) T cells and CD8(+) T cells are required for iodine accelerated thyroiditis in NOD mice. Cellular Immunology. 192 (2), 113-121 (1999).
- Xue, H., et al. Dynamic changes of CD4+CD25 + regulatory T cells in NOD.H-2h4 mice with iodine-induced autoimmune thyroiditis. Biological Trace Element Research. 143 (1), 292-301 (2011).
- Hou, X., et al. Effect of halofuginone on the pathogenesis of autoimmune thyroid disease in different mice models. Endocrine, Metabolic & Immune Disorders Drug Targets. 17 (2), 141-148 (2017).
- McLachlan, S. M., et al. Dissociation between iodide-induced thyroiditis and antibody-mediated hyperthyroidism in NOD.H-2h4 mice. Endocrinology. 146 (1), 294-300 (2005).
- Danailova, Y., et al. Nutritional management of thyroiditis of hashimoto. International Journal of Molecular Sciences. 23 (9), 5144 (2022).
- Carayanniotis, G. Molecular parameters linking thyroglobulin iodination with autoimmune thyroiditis. Hormones. 10 (1), 27-35 (2011).
- Verginis, P., Li, H. S., Carayanniotis, G. Tolerogenic semimature dendritic cells suppress experimental autoimmune thyroiditis by activation of thyroglobulin-specific CD4+CD25+ T cells. Journal of Immunology. 174 (11), 7433-7439 (2005).
- Flynn, J. C., et al. Superiority of thyroid peroxidase DNA over protein immunization in replicating human thyroid autoimmunity in HLA-DRB1*0301 (DR3) transgenic mice. Clinical and Experimental Immunology. 137 (3), 503-512 (2004).
- Akeno, N., et al. IFN-α mediates the development of autoimmunity both by direct tissue toxicity and through immune cell recruitment mechanisms. Journal of Immunology. 186 (8), 4693-4706 (2011).
