我们建立了慢性肝纤维化小鼠模型,为病毒诱导的胆道闭锁(BA)肝纤维化机制研究提供了合适的动物模型,并为未来的BA治疗提供了平台。
胆道闭锁(BA)是一种涉及阻塞性黄疸的致命疾病,是儿童肝移植最常见的适应症。由于病因复杂,发病机制未知,目前尚无有效的药物治疗。目前,恒河猴轮状病毒(RRV)诱导的经典BA小鼠模型是研究BA发病机制最常用的模型。该模型的特征是生长迟缓、皮肤和粘膜黄疸、粘土粪便和深黄色尿液。组织病理学显示严重的肝脏炎症和肝内和肝外胆管梗阻,与人BA的症状相似。然而,该模型中终末期小鼠的肝脏缺乏纤维化,不能完全模拟临床BA中肝纤维化的特征。所提出的研究通过四次注射5-10μg抗Ly6G抗体,每次注射后间隔2天,开发了一种新的慢性肝纤维化的BA小鼠模型。结果表明,部分小鼠在延时后成功形成具有典型纤维化的慢性BA,这意味着这些小鼠代表了BA病毒诱导的肝纤维化机制研究的合适动物模型和开发未来BA治疗的平台。
胆道闭锁(BA)是一种严重的肝胆疾病,常发生在婴幼儿中;具体而言,它表现为闭塞性胆管病,伴有新生儿黄疸和大便苍白1。其临床特征是肝内和肝外胆管的炎症破坏和进行性纤维化,最终发展为肝衰竭2。据统计,BA在亚洲国家的发病率高于欧美国家,BA在亚洲国家的发病率为1/8000。BA 的病因包括病毒感染、胆管发育异常、免疫紊乱和遗传变异3.Kasai手术是改善BA患儿胆汁淤积的最常用方法,但最终,这不能阻止纤维化的进展4。目前BA的治疗主要依靠肝移植,受限于肝源缺乏。深入研究BA的发病机制是解决该疾病挑战的最直接手段。然而,BA发病机制的研究主要依赖于BA动物模型,选择合适的动物模型至关重要。
大多数BA的组织病理学研究表明,胆管增生(BDP)、胆汁血栓形成和门静脉纤维化是BA最重要的病理特征,同时存在不同等级的其他病理特征,如门静脉炎性细胞浸润和肝细胞肿胀5,6.目前,模拟BA的小鼠模型多种多样,如慢性3,5-二氧羰基-1,4-二氢可圈(DDC)喂养的节段性胆管梗阻和累及肝外胆管的胆管炎小鼠模型7和腹腔注射四氯化碳8的肝纤维化小鼠模型。胆管结扎术(BDL)模型的特征是黄疸和快速门静脉纤维化9。α-萘异硫氰酸酯(ANIT)喂养的小鼠模型表现为胆管炎局限于肝内胆管和肝细胞损伤10。延迟恒河猴轮状病毒(RRV)接种诱导具有长期黄疸的小鼠模型11。虽然动物模型多种多样,尤其是小鼠模型,但每种模型都有自己的局限性。他们只能模拟BA的部分疾病特征,如胆道闭锁过程中的急性炎症或肝纤维化,没有与BA的疾病过程和病理特征高度一致的模型。
经典的BA小鼠模型是由RRV诱导的,该模型是与人类BA最相似的模型。然而,虽然RRV诱导的BA模型小鼠表现出与一些肝外胆道闭锁相似的临床症状和病理特征,但该模型缺乏肝纤维化,这极大地限制了对BA机制的深入研究和新疗法的开发12。因此,本研究开发了一种新型的慢性肝纤维化BA小鼠模型。出生当天接种RRV前腹腔注射抗Ly6G抗体。然后,注射5-10μg抗Ly6G抗体4次,每次注射间隔2天。小鼠BA症状改善,存活时间延长,小鼠进入慢性纤维化阶段。该模型不仅模拟BA的急性期反应,还模拟肝脏和进行性纤维化的过程。因此,它是更适合BA机理研究的动物模型,可为未来BA治疗方法的发展提供理论依据。
Gr-1分子是一种髓源性细胞表面标志物,最初发现在中性粒细胞13中表达。抗Ly6G抗体的消耗使循环中性粒细胞减少90%以上,并改变其他免疫细胞激活的反应。Gr-1+ 细胞群的功能已在使用特异性清除抗体的各种研究中报道,对细胞因子和介导的免疫保护具有不同的影响14。我们已经研究了RRV接种的BA小鼠模型中Gr-1 + 细胞的功能。然而,由于尚未发现Gr-1分子在人类中表达,因此已经在BA患者中研究了类似的分子CD17715。我们的数据证明了Gr-1+ 细胞群的重要性,特别是在疾病的慢性纤维化阶段,并为研究潜在的BA疗法提供了合适的动物模型。
在我们的研究中,我们使用抗Ly6G抗体消除或减少感染RRV的胆道闭锁小鼠模型中的Gr-1+细胞,以改善急性BA综合征,延长存活率,并使BA小鼠进入慢性期。减少抗体剂量可导致慢性BA伴肝纤维化,这表明Gr-1+细胞的数量改变了急性期和慢性期BA的结果。在我们之前的研究中,给予抗Ly6G抗体后Gr-1+细胞减少,BA小鼠的总体存活状态改善了15。同时,据报道,Gr-1+巨噬细胞19、Gr-1+中性粒细胞20、Gr-1+髓细胞21和Gr-1+粒细胞在一些动物模型中可增强纤维化22。然而,在这项研究中,小鼠体内的Gr-1+细胞被低剂量的抗Ly6G抗体部分耗尽,胶原蛋白沉积仍然存在。因此,可能需要更多时间来更彻底地处理这一疾病。
抗Ly6G抗体的应用减少了炎症,部分保留了胆管,并防止了急性BA诱导的小鼠死亡。然而,只有20%至30%的小鼠进入BA的慢性期;这可能与抗Ly6G抗体的时间点和注射次数有关。我们需要进一步探索这个关键点,以提高成功率。此外,我们认为不仅Gr-1+ 细胞,其他免疫细胞也可能发挥重要作用,例如NK细胞,T细胞,B细胞和巨噬细胞。
至于协议,需要注意一些细节。(i)为避免注射药物泄漏,我们使用1毫升胰岛素注射器,针头直径为0.33毫米,因为针头直径小,针孔进入注射器,有利于减少药物泄漏的可能性。(ii)注射前应固定小鼠,防止其移动,避免药物泄漏,从而进一步保证实验效果。(iii)在药物注射过程中,我们尽可能将药物注射到小鼠肝脏表面或下缘,使药物进入腹部并充分接触肝脏以生效。(四)注射通常从小鼠的右大腿上部进行,因为新生小鼠的胃和脾脏在左腹部,胃里充满乳汁。如果从左侧插入针头,很容易刺穿胃,导致牛奶流入腹部,或刺穿脾脏,引起出血。
CD177是Ly6G的同系物,CD177在BA患者中的表达已被研究。CD177可作为儿童BA早期诊断的标志物,表明CD177+ 细胞在BA23病程中起重要作用。通过分析RNA测序数据,我们的团队发现CD177细胞是Gr-1+ 细胞的主要群体;同时,接种RRV的Cd177−/− BALB/c小鼠显示出BA的延迟发作并降低了发病率和死亡率18。因此,我们的慢性BA小鼠模型在研究BA的发病机制和疾病进展方面具有明显的优势;它还为研究BA的潜在治疗方法提供了合适的动物模型。
The authors have nothing to disclose.
这项工作得到了中国国家自然科学基金(81974056)对R.Z.的资助,以及中国国家自然青年基金会(82101808)和广州市科学技术计划项目(第202102020196号)对Z.L.的资助。
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 |