申请认证 退出

您的申请提交成功

确定 取消

江南大学孙嘉教授团队最新成果 | Gastroenterology:肠道抗菌肽保护性新生儿肠道微生物群抵抗胰腺自身免疫

2022-01-01 19:08

肠道抗菌肽保护性新生儿肠道微生物群抵抗胰腺自身免疫。

编译:微科盟小木,编辑:微科盟索亚、江舜尧。

微科盟原创微文,欢迎转发转载,转载须注明来源《微生态》公众号。

导读  

2021年12月29日,江南大学食品科学与技术国家重点实验室孙嘉教授联合法国巴黎大学及国家科学研究中心(CNRS)的Julien Diana团队在Gastroenterology上发表题为《Intestinal  Cathelicidin Antimicrobial Peptide Shapes a Protective Neonatal Gut Microbiotaagainst Pancreatic Autoimmunity》的文章。在人类和非肥胖糖尿病(NOD)小鼠模型中,肠道微生物群的改变与自身免疫性1型糖尿病(T1D)的发展有关。然而,肠道微生态失调是如何产生并促进自身免疫反应的仍是一个未解之谜。我们研究了影响新生NOD小鼠肠道内稳态的早期事件是否可以解释成年小鼠胰腺自身免疫反应的发展。本研究分析了新生NOD小鼠和非自身免疫菌株之间结肠中的转录组和微生物群。我们发现了新生NOD小鼠肠道内稳态的一种精液缺陷,并破译了这种缺陷与成人糖尿病反应之间的联系机制。结果确定新生NOD小鼠结肠中的Cathelicidin相关抗菌肽(CRAMP)表达存在缺陷,从而导致生态失调生态失调刺激结肠上皮细胞产生I型干扰素,这种干扰素在病理上会影响局部新生儿免疫系统这种病理免疫印迹随后促进成人的胰腺自身免疫反应和糖尿病的发展通过局部CRAMP治疗或表达CRAMP的益生菌,增加新生NOD小鼠结肠CRAMP的表达,恢复了结肠内稳态,并抑制糖尿病反应,预防自身免疫性糖尿病。综上,本研究确定了CRAMP抗菌肽的结肠表达缺陷是否诱导了有助于胰腺自身免疫的生态失调。因此,肠道抗菌肽的处理可能被认为是预防高危儿童自身免疫性糖尿病的相关治疗方法。

关键词:抗菌肽、自身免疫性糖尿病、生态失调、免疫教育

87761640998869421

图文摘要    

论文ID

名:Intestinal Cathelicidin Antimicrobial Peptide Shapes a Protective Neonatal Gut Microbiota against Pancreatic Autoimmunity 

肠道抗菌肽形成保护性新生儿肠道微生物群以抵抗胰腺自身免疫

期刊Gastroenterology

IF:22.682

发表时间:2021.12.29

通讯作者:孙嘉,Julien  Diana

通讯作者单位:江南大学食品科学与技术国家重点实验室,巴黎大学、国家科学研究中心(CNRS)、国家健康与医学研究院(INSERM)、Necker儿童疾病研究所(INEM)

DOI号:10.1053/j.gastro.2021.12.272

实验设计

用CRAMP或scCRAMP、抗-IFNαR mAb、gardiquimod处理NOD小鼠,或由表达CRAMP的Lactococcus lactis处理的NOD小鼠分娩或由CRAMP处理的NOD小鼠交叉培养,在不同年龄段进行分析(2周龄、3周龄、6周龄、12周龄)。显性糖尿病被定义为两次尿糖检测呈阳性,血糖>200 mg.dl-1。收集各组小鼠粪便、结肠内容物、结肠组织分析微生物群组成、染色成像、糖尿病发生率、相关基因的表达及细胞因子的产生。

46351640998869645

结果

67821640998870025

图1 新生NOD小鼠结肠CRAMP的表达存在缺陷。(A) RNA-seq数据生成的热图显示2周龄小鼠结肠AMPs的表达模式,每组n=5只小鼠。(B) RT-qPCR检测1周龄小鼠结肠CRAMP mRNA表达。(C) 1周龄小鼠结肠肠上皮细胞培养上清中CRAMP的Western blot分析。(D) 1周龄小鼠结肠切片共聚焦显微镜图像,红色为CRAMP染色,灰色为DNA染色。(E,F)鸟枪法测序分析2周龄小鼠结肠内容物中的微生物组成,每组n=8只。(E-F)NOD小鼠与对照菌株(E)、CRAMP缺陷C57BL/6小鼠和同窝对照(WT)小鼠(F)微生物群中细菌种类的相对丰度,每组n=8只。

24881640998871416

图2 结肠CRAMP塑造的微生物组成可预防自身免疫性糖尿病。(A)鸟枪法测序分析结肠内容物的菌群组成,显示了7-14日龄用结肠CRAMP或scCRAMP处理的5周龄NOD小鼠的微生物群中细菌种类的相对丰度,每组n=8只。(B,C)用流式细胞术分析12周龄结肠CRAMP或scCRAMP处理的NOD小鼠胰岛免疫浸润情况。(B) CD4+ T细胞群中Foxp3+Treg细胞的频率,(C)通过MHC-四聚体染色确定CD8+ T细胞群中IGRP206-214特异性细胞的频率。(D,E)采用结肠CRAMP或scCRAMP处理的NOD小鼠(D)或交叉培养的NOD小鼠(E)随访糖尿病发生率,每组n=12只小鼠。

10671640998871671

图3 NOD小鼠在结肠中表现出异常的I型IFN特征,这是微生物群和CRAMP依赖性的。(A)由RNAseq数据生成的显示2周龄小鼠结肠I型IFN信号的热图,每组n=5只小鼠。(B)用RT-qPCR方法分析2周龄小鼠结肠中I型IFN相关基因的mRNA表达或(D)Lcn2的mRNA表达。(C)ELISA法测定2周龄小鼠结肠上皮细胞培养上清中IFNα的含量。(E)采用RT-qPCR方法检测与NOD、BALB/c或C57BL/6交叉培养的2周龄NOD小鼠结肠I型IFN相关基因和Lcn2 mRNA的表达。(F,G)采用RT-qPCR方法分析7-14日龄结肠CRAMP或scCRAMP(F)处理的2周龄NOD小鼠、2周龄CRAMP缺陷C57BL/6小鼠和同窝对照(WT)(G)结肠中I型IFN相关基因和Lcn2的mRNA表达。

55731640998871976

图4 NOD小鼠结肠中I型IFN的异常特征依赖于TLR2和TLR4。(A)分析2周龄小鼠结肠中TLR2、TLR4、TLR5的mRNA表达。(B-C)使用各自的HEK-blueTM TLR报告细胞,检测2周龄未处理小鼠(B)或7-14日龄结肠CRAMP处理小鼠(C)的结肠提取物中TLR2和TLR4配体水平。LTA和LPS分别作为TLR2和TLR4的阳性对照。(D)采用RT-qPCR方法分析7-14日龄NOD小鼠结肠中特异性TLR2/4/5拮抗剂或载体治疗后I型IFN相关基因的mRNA表达。

22341640998872942

图5 新生NOD小鼠结肠中I型干扰素的异常表达对免疫系统产生病理性影响。(A-D)通过流式细胞术分析来自3周龄(A,B)或6周龄小鼠(C,D)或NOD小鼠结肠的常规树突状细胞(cDCs),这些小鼠在10-21日龄(B,D)期间接受阻断性抗IFNαR mAb或同型对照治疗。数据是CD45+CD19-TCRα-F4/80-CD11c+群体中门控细胞的频率。(E)从6周龄小鼠的结肠中分离出cDCs,用LPS刺激20小时,然后用多重ELISA检测培养上清中细胞因子的产生。(F,G)用流式细胞术分析6周龄小鼠(F)和6周龄NOD小鼠(B, D (G))结肠固有淋巴样细胞(ILCs)。数据是CD45+CD127+Lin-群体中门控细胞的频率。(H-I)通过流式细胞术分析3周龄(H)或6周龄小鼠(I)或6周龄NOD小鼠B,D方法(J)处理后的结肠调节性T细胞。结果显示Treg细胞(Foxp3+)在CD4+ T细胞群中的频率。

90051640998873274

图6 新生NOD小鼠结肠免疫系统的病理印迹支持糖尿病的发展。(A-C,E)雌性NOD小鼠在10-21日龄每3天用结肠抗IFNαR mAb或载体处理一次,12周龄时对小鼠进行分析。RT-qPCR检测胰岛细胞因子的mRNA表达(A);流式细胞术分析CD4+ T细胞群中Treg细胞(Foxp3+)的频率和Treg细胞中LAP的平均荧光强度(MFI)(B);CD8+ T细胞群中IGRP206-214特异性细胞(C)。随访糖尿病发生率,每组n=12只(E)。(D,F) 10-21日龄雄性NOD小鼠用结肠gardiquimod或载体处理,小鼠在12周龄时进行分析。采用流式细胞术分析CD4+T细胞群中Treg细胞(Foxp3+)的频率和Treg细胞中LAP的MFI(D)。随访糖尿病发生率,每组n=12只(F)。

221640998873532

图7 表达CRAMP的益生菌恢复肠道内稳态,预防自身免疫性糖尿病。(A)妊娠NOD小鼠在分娩前1天口服表达CRAMP的L. lactis或常规L. lactis灌胃,并在子代不同年龄进行分析。(B) 1周龄子代结肠肠上皮细胞培养上清中CRAMP的Western blot分析。数据代表5个独立的实验,每条线代表一只独立的老鼠。(C-D)鸟枪法测序分析5周龄NOD小鼠子代结肠内容物中的微生物组成。(C)β多样性图(Bray-Curtis指数)。(D)细菌种类相对丰度,每组n=8只。用RT qPCR方法检测2周龄(E)或6周龄(F)子代结肠中(E)I型IFN相关基因或(F)细胞因子的mRNA表达。(G-H)流式细胞术检测12周龄子代胰腺免疫浸润情况。结果显示CD4+ T细胞群中Treg细胞(Foxp3+)的频率(G),CD8+ T细胞群中IGRP206-214特异性细胞的频率(H)。(I)各组小鼠糖尿病发生率随访,每组n=12只。(J)从8周龄开始,观察喂食高脂饮食(HFD)或对照饮食的NOD小鼠子代的体重增加,每组n=12只小鼠。

不感兴趣

看过了

取消

微生物群,新生儿,抗菌肽,NOD,糖尿病

不感兴趣

看过了

取消

相关阅读

赞+1

您的申请提交成功

您的申请提交成功

确定 取消
海报

已收到您的咨询诉求 我们会尽快联系您

添加微信客服 快速领取解决方案 您还可以去留言您想解决的问题
去留言
立即提交