Abbiamo stabilito un modello murino di fibrosi epatica cronica, che fornisce un modello animale adatto per lo studio meccanicistico della fibrosi epatica indotta da virus dell’atresia biliare (BA) e una piattaforma per futuri trattamenti BA.
L’atresia biliare (BA) è una malattia fatale che coinvolge l’ittero ostruttivo ed è l’indicazione più comune per il trapianto di fegato nei bambini. A causa della complessa eziologia e della patogenesi sconosciuta, non ci sono ancora trattamenti farmacologici efficaci. Allo stato attuale, il classico modello murino BA indotto dal rotavirus rhesus (RRV) è il modello più comunemente usato per studiare la patogenesi del BA. Questo modello è caratterizzato da ritardo della crescita, ittero della pelle e delle mucose, feci di argilla e urine giallo scuro. L’istopatologia mostra una grave infiammazione del fegato e l’ostruzione dei dotti biliari intraepatici ed extraepatici, che sono simili ai sintomi della BA umana. Tuttavia, i fegati dei topi allo stadio terminale in questo modello mancano di fibrosi e non possono simulare completamente le caratteristiche della fibrosi epatica nella BA clinica. Lo studio presentato ha sviluppato un nuovo modello murino BA di fibrosi epatica cronica iniettando 5-10 μg di anticorpo anti-Ly6G quattro volte, con intervalli di 2 giorni dopo ogni iniezione. I risultati hanno mostrato che alcuni dei topi hanno formato con successo BA cronica con fibrosi tipica dopo il lasso di tempo, il che significa che questi topi rappresentano un modello animale adatto per lo studio meccanicistico della fibrosi epatica indotto dal virus di BA e una piattaforma per lo sviluppo di futuri trattamenti BA.
L’atresia biliare (BA) è una grave malattia epatobiliare che si verifica spesso nei neonati e nei bambini piccoli; In particolare, si presenta come una colangiopatia obliterante con ittero neonatale e feci pallide1. Le sue caratteristiche cliniche sono la distruzione infiammatoria dei dotti biliari intraepatici ed extraepatici e la fibrosi progressiva, che alla fine si sviluppa in insufficienza epatica2. Secondo le statistiche, l’incidenza di BA nei paesi asiatici è superiore a quella dei paesi europei e americani e l’incidenza di BA nei paesi asiatici è di 1/8.000. L’eziologia di BA comprende infezione virale, sviluppo anormale del dotto biliare, disturbi immunitari e variazioni genetiche3. La chirurgia Kasai è il metodo più comunemente usato per migliorare la colestasi nei bambini con BA, ma in definitiva, questo non può prevenire la progressione della fibrosi4. L’attuale trattamento per BA si basa principalmente sul trapianto di fegato, che è limitato dalla mancanza di fonti epatiche. Uno studio approfondito della patogenesi del BA è il mezzo più diretto per risolvere le sfide di questa malattia. Tuttavia, gli studi sulla patogenesi del BA si basano principalmente su modelli animali di BA ed è fondamentale selezionare un modello animale appropriato.
La maggior parte degli studi istopatologici di BA hanno dimostrato che l’iperplasia del dotto biliare (BDP), la trombosi biliare e la fibrosi della vena porta sono le caratteristiche patologiche più importanti di BA, e altre caratteristiche patologiche di diversi gradi esistono allo stesso tempo, come l’infiltrazione di cellule infiammatorie portale e il gonfiore degli epatociti 5,6. Allo stato attuale, ci sono una varietà di modelli murini che imitano BA, come il modello murino cronico alimentato con 3,5-die-idrossicarbonil-1,4-diidrocollidina (DDC) con ostruzione segmentale del dotto biliare e pericolingite che coinvolge i dotti biliari extraepatici7 e il modello murino di fibrosi epatica con un’iniezione intraperitoneale di tetracloruro di carbonio8. Il modello di legatura del dotto biliare (BDL) è caratterizzato da ittero e fibrosi rapida della vena porta9. Il modello murino alimentato con alfa-naftilisotiocianato (ANIT) presenta colangite confinata al dotto biliare intraepatico e lesioni epatocitarie10. Un modello murino con ittero prolungato è indotto dall’inoculazione ritardata del rotavirus rhesus (RRV)11. Sebbene ci sia una varietà di modelli animali, in particolare modelli murini, ogni modello ha i suoi limiti. Possono simulare solo una parte delle caratteristiche della malattia di BA, come l’infiammazione acuta o la fibrosi epatica nel processo di atresia biliare, e non esiste un modello che sia altamente coerente con il processo della malattia e le caratteristiche patologiche di BA.
Il classico modello di topo BA è indotto da RRV e questo modello è il modello più simile a BA negli esseri umani. Tuttavia, mentre i topi modello BA indotti da RRV mostrano sintomi clinici e caratteristiche patologiche simili ad alcuni di quelli dell’atresia biliare extraepatica, questo modello manca di fibrosi epatica, che limita notevolmente lo studio approfondito dei meccanismi BA e lo sviluppo di nuovi trattamenti12. Pertanto, questo studio ha sviluppato un nuovo modello murino BA di fibrosi epatica cronica. L’anticorpo anti-Ly6G è stato iniettato per via intraperitoneale prima dell’inoculazione RRV il giorno della nascita. Quindi, 5-10 μg di anticorpo anti-Ly6G sono stati iniettati quattro volte, con intervalli di 2 giorni tra ogni iniezione. I sintomi BA dei topi sono migliorati, il tempo di sopravvivenza è stato prolungato e i topi sono entrati nella fase di fibrosi cronica. Questo modello non solo simula la risposta di fase acuta di BA, ma imita anche i processi del fegato e della fibrosi progressiva. Pertanto, è un modello animale più adatto per lo studio meccanicistico del BA, e potrebbe fornire una base teorica per lo sviluppo di trattamenti futuri per BA.
La molecola Gr-1 è un marcatore di superficie cellulare derivato dalla mieloide originariamente espresso nei neutrofili13. L’esaurimento degli anticorpi anti-Ly6G riduce i neutrofili circolanti di oltre il 90% e altera la risposta attivata da altre cellule immunitarie. Le funzioni delle popolazioni cellulari Gr-1+ sono state riportate in vari studi utilizzando anticorpi scavenging specifici, con effetti variabili identificati sulle citochine e sulla protezione immunitaria mediata14. Abbiamo studiato la funzione delle cellule Gr-1+ in modelli murini BA inoculati con RRV. Tuttavia, poiché la molecola Gr-1 non è stata trovata espressa nell’uomo, una molecola simile, CD177, è stata studiata nei pazienti BA15. I nostri dati dimostrano l’importanza delle popolazioni di cellule Gr-1+ , in particolare nella fase fibrotica cronica della malattia, e forniscono un modello animale adatto per studiare potenziali terapie BA.
Nel nostro studio, abbiamo utilizzato l’anticorpo anti-Ly6G per eliminare o diminuire le cellule Gr-1 + in un modello murino di atresia biliare infetto da RRV per migliorare la sindrome acuta BA, prolungare il tasso di sopravvivenza e consentire ai topi BA di entrare nella fase cronica. La riduzione della dose di anticorpi può portare a BA cronica con fibrosi epatica, il che indica che il numero di cellule Gr-1+ cambia il risultato di BA nelle fasi acuta e cronica. Nel nostro studio precedente, le cellule Gr-1+ sono state ridotte dopo la somministrazione di anticorpi anti-Ly6G e lo stato di sopravvivenza globale dei topi BA è stato migliorato15. Allo stesso tempo, è stato riportato che i macrofagi Gr-1+ 19, i neutrofili Gr-1+ 20, le cellule mieloidi Gr-1+21 e i granulocitiGr-1+ possono aumentare la fibrosi in alcuni modelli animali22. Tuttavia, in questo studio, le cellule Gr-1+ nei topi erano parzialmente impoverite con basse dosi di anticorpi anti-Ly6G e i depositi di collagene rimanevano. Di conseguenza, potrebbe essere necessario più tempo per affrontare la malattia in modo più approfondito.
L’applicazione dell’anticorpo anti-Ly6G ha ridotto l’infiammazione, preservato parzialmente i dotti biliari e prevenuto la morte acuta indotta da BA nei topi. Tuttavia, solo dal 20% al 30% dei topi è entrato nella fase cronica di BA; questo può essere correlato al punto temporale e al numero di iniezioni di anticorpi anti-Ly6G. Dobbiamo esplorare ulteriormente questo punto chiave per migliorare il tasso di successo. Inoltre, riteniamo che non solo le cellule Gr-1+ , ma anche altre cellule immunitarie possano svolgere ruoli importanti, come le cellule NK, le cellule T, le cellule B e i macrofagi.
Per quanto riguarda il protocollo, alcuni dettagli devono essere annotati. (i) Al fine di evitare la fuoriuscita di farmaci iniettati, utilizziamo una siringa da insulina da 1 mL con un ago di 0,33 mm di diametro, perché il diametro dell’ago è piccolo e il foro dell’ago nella siringa è piccolo, il che favorisce la riduzione della possibilità di perdite di farmaco. (ii) Prima dell’iniezione, il topo deve essere fissato per impedirne il movimento, evitare perdite di farmaco e, quindi, garantire ulteriormente l’effetto sperimentale. (iii) Durante l’iniezione del farmaco, abbiamo iniettato il farmaco nella superficie o nel margine inferiore del fegato di topo il più lontano possibile in modo che il farmaco entrasse nell’addome e contattasse completamente il fegato per avere effetto. (iv) L’iniezione viene solitamente effettuata dalla parte superiore della coscia destra del topo, perché lo stomaco e la milza del topo appena nato si trovano nell’addome sinistro e lo stomaco è pieno di latte. Se l’ago viene inserito dal lato sinistro, può facilmente perforare lo stomaco, causando il flusso di latte nell’addome o perforare la milza, causando sanguinamento.
CD177 è un omologo di Ly6G ed è stata studiata l’espressione di CD177 nei pazienti con BA. CD177 può essere utilizzato come marker per la diagnosi precoce di BA nei bambini, indicando che le cellule CD177+ svolgono un ruolo significativo nel corso di BA23. Analizzando i dati di sequenziamento dell’RNA, il nostro team ha scoperto che le cellule CD177 erano la popolazione dominante di cellule Gr-1+ ; nel frattempo, i topi Cd177−/− BALB/ c vaccinati con RRV hanno mostrato un inizio ritardato di BA e una ridotta morbilità e mortalità18. Pertanto, il nostro modello murino BA cronico presenta evidenti vantaggi per lo studio della patogenesi e della progressione della malattia di BA; fornisce inoltre un modello animale adatto per lo studio di potenziali trattamenti per BA.
The authors have nothing to disclose.
Questo lavoro è stato sostenuto da sovvenzioni della National Natural Science Foundation of China (81974056) a R.Z. e dalla National Nature Youth Foundation of China (82101808) e Science and Technology Planning Project di Guangzhou (n. 202102020196) a Z.L.
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 |