마우스 자발성 자가면역 갑상선염 모델 생성
Summary
하시모토 갑상선염의 여러 유형의 동물 모델이 확립되었으며, NOD 마우스의 자발성 자가면역 갑상선염도 확립되었습니다. H-2h4 마우스는 HT 유도를 위한 간단하고 신뢰할 수 있는 모델입니다. 이 기사에서는 이 접근 방식을 설명하고 SAT 쥐 모델을 더 잘 이해하기 위해 병리학적 과정을 평가합니다.
Abstract
최근 몇 년 동안 하시모토 갑상선염(HT)은 가장 흔한 자가면역 갑상선 질환이 되었습니다. 그것은 림프구 침윤과 특정 혈청자가 항체의 검출을 특징으로합니다. 잠재적인 메커니즘은 아직 명확하지 않지만 하시모토 갑상선염의 위험은 유전적 및 환경적 요인과 관련이 있습니다. 현재 실험적 자가면역 갑상선염(EAT) 및 자발성 자가면역 갑상선염(SAT)을 포함하여 여러 유형의 자가면역 갑상선염 모델이 있습니다.
생쥐의 EAT는 티로글로불린(Tg)과 결합된 지질다당류(LPS)로 면역화되거나 완전 프로인트 보조제(CFA)로 보충되는 HT의 일반적인 모델입니다. EAT 마우스 모델은 많은 유형의 마우스에서 널리 확립되어 있습니다. 그러나, 질환 진행은 Tg 항체 반응과 연관될 가능성이 더 높으며, 이는 상이한 실험에서 다를 수 있다.
SAT는 NOD의 HT 연구에도 널리 사용됩니다. H-2h4 마우스. 고개를 끄덕입니다. H2h4 마우스는 B10과 함께 비만하지 않은 당뇨병(NOD) 마우스의 교배로부터 얻은 새로운 균주이다. A(4R), 이는 요오드 공급 유무에 관계없이 HT에 대해 유의하게 유도됩니다. 유도하는 동안 NOD. H-2h4 마우스는 갑상선 여포 조직에 림프구 침윤을 동반하는 높은 수준의 TgAb를 가지고 있습니다. 그러나 이러한 유형의 마우스 모델의 경우 요오드 유도 동안 병리학적 과정을 종합적으로 평가하는 연구는 거의 없습니다.
본 연구에서는 HT 연구를 위한 SAT 마우스 모델을 확립하고, 장기간의 요오드 유도 후 병리학적 변화 과정을 평가한다. 이 모델을 통해 연구자들은 HT의 병리학적 발달을 더 잘 이해하고 HT에 대한 새로운 치료 방법을 선별할 수 있습니다.
Introduction
하시모토 갑상선염(Hashimoto’s thyroiditis, HT)은 만성 림프구성 갑상선염 또는 자가면역성 갑상선염으로도 알려져 있으며, 1912년에 처음 보고되었다1. HT는 림프구 침윤과 갑상선 여포 조직 손상을 특징으로 합니다. 실험실 검사는 주로 항갑상선글로불린 항체(TgAb) 및 항갑상선 과산화효소 항체(TPOAb)를 포함한 갑상선 특이적 항체의 증가로 나타납니다.2. HT의 발병률은 0.4%-1.5% 범위로 모든 갑상선 질환의 20%-25%를 차지하며 이 값은 최근 몇 년 동안 증가했습니다3. 또한 많은 연구에서 HT가 유두상 갑상선 암종(PTC)의 종양 발생 및 재발과 관련이 있다고 보고했습니다.4,5; 잠재적 메커니즘은 여전히 논란의 여지가 있습니다. 자가면역성 갑상선염은 여성 불임의 중요한 요인이기도하다 6. 따라서 HT의 발병기전이 명확해야 하며, 이를 위해서는 안정적이고 단순한 동물 모델이 필수적입니다.
HT의 병인을 연구하기 위해 본 연구에서 실험적 자가면역 갑상선염(EAT)과 자발성 자가면역 갑상선염(SAT)을 포함하여 두 가지 주요 종류의 쥐 모델이 사용되었습니다 7,8. 감수성 마우스를 특정 갑상선 항원(조갑상선, 정제된 티로글로불린[TG], 갑상선 과산화효소[TPO], 재조합 TPO 엑토도메인 및 선택된 TPO 펩티드 포함)으로 면역화하여 EAT 쥐 모델을 확립했습니다. 또한, 지질다당류(LPS), 완전 프로인트 보조제(CFA) 및 다른 특이한 보조제를 포함하는 보조제는 또한 면역 관용(9,10,11,12,13,14,15,16,17)을 분해하기 위해 면역화 동안 사용된다.
SAT 모델은 NOD를 기반으로 하는 자가면역성 갑상선염의 자발적 발달을 연구하는 중요한 모델입니다. H-2h4 마우스. 고개를 끄덕입니다. H-2h4 마우스는 NOD와 B10의 교배로부터 얻은 새로운 균주이다. A(4R) 마우스, 자가면역 갑상선염 감수성 유전자 IAk18,19를 사용하여 NOD에 대한 다중 백크로스. 끄덕이다. H-2h4 마우스는 당뇨병이 발생하지 않지만 자가면역 갑상선염과 쇼그렌 증후군(SS) 발병률이 높습니다19. 연구에 따르면 세포 내 접착 분자-1(ICAM-1)은 NOD의 갑상선 조직에서 고도로 발현됩니다. 3-4주령의 H-2H4 마우스. 또한, 요오드 섭취가 증가함에 따라 티로 글로불린 분자의 면역 원성이 향상되어 단핵구 침윤 과정에서 중요한 역할을하는 ICAM-1의 발현을 더욱 상향 조절한다21. 이 모델은 요오드 용량과 질병 중증도 사이의 관계를 확인하면서 자가면역 과정을 시뮬레이션합니다. 확립 된 방법은 안정적이며 성공 확률이 높습니다. SAT 모델은 수년 동안 자가면역성 갑상선염을 유발하는 데 적용되어 왔으며 자가면역성 갑상선염의 발병기전을 연구하는 효과적인 방법이기도 합니다. 그러나 현재 EAT 모델의 구성 방법은 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 다른 실험실은 다른 예방 접종 방법과 주사 부위를 사용합니다. 또한, 유전적 배경이 다른 마우스는 유도 속도가 다르기 때문에 강력한 메커니즘을 밝히기 위해서는 추가 연구가 필요합니다.
그러나 SAT 모델에서 갑상선염의 발병은 요오드화 나트륨, 성적 이형성 및 양육 조건과 관련이 있습니다. SAT 모델에서자가 면역 갑상선염의 적절한 절차를 밝히기 위해이 기사에서는 다양한 조건에서자가 면역 갑상선염을 유도하는 방법을 설명했습니다. 또한, 이 질환의 여러 단계에서 자가면역 갑상선염의 발병기전 및 면역학적 진행을 연구할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
HT는 갑상선에 침투한 림프구로 인한 자가면역계 장애로 인해 발생하며, 갑상선 기능을 더욱 손상시키면서 갑상선 특이적 항체를 생성합니다. HT 환자의 혈청 TSH, TgAb 및 TPOAb 수치는 유의하게 상승했다27. 현재 자가면역 갑상선염의 병인을 연구하기 위해 두 가지 주요 종류의 쥐 모델이 널리 사용됩니다: EAT와 SAT29. EAT 마우스는 생체 내에서 비정상적인 면?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
인간 TPO에 대한 마우스 단일클론 항체(양성 대조군으로 사용됨)는 Dr. P. Carayon 및 Dr. J. Ruf(프랑스 마르세유)에 의해 제공되었습니다. 저자는이 연구의 모든 참가자와 우리 연구팀 구성원에게 감사드립니다. 이 작업은 중국 쓰촨 대학교 서중국 병원의 박사후 유지 기금(2020HXBH057) 및 쓰촨성 과학 기술 지원 프로그램(프로젝트 번호 2021YFS0166)의 보조금으로 부분적으로 지원되었습니다
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).
