- 首頁
- 公司簡介
- 明星鼠
- 模型定制
- FAQ
- 資源下載
- 實驗服務
- 聯(lián)系我們
從“替補”走向臨床的NK細胞治療技術(shù)
2022-08-15
類風濕關(guān)節(jié)炎 (RA) 是一種常見的慢性自身免疫性疾病，影響全球約 1% 的人口 ，主要影響關(guān)節(jié)，表現(xiàn)為疼痛、僵硬和滑膜炎（滑膜炎癥），進而導致關(guān)節(jié)破壞。
脊柱關(guān)節(jié)炎 (SpA) 包括一組具有相似臨床癥狀和遺傳易感性的不同炎癥性疾病。 SpA 最常見的臨床特征是伴有外周肌肉骨骼關(guān)節(jié)炎的炎癥性背痛、慢性腸道、眼部和皮膚炎癥。然而，SpA 與其他形式的關(guān)節(jié)炎的區(qū)別在于外周和中軸關(guān)節(jié)出現(xiàn)慢性炎癥，沒有自身抗體，并且存在肌腱端炎、骶髂關(guān)節(jié)炎、指端炎和關(guān)節(jié)外表現(xiàn)，如銀屑病、葡萄膜炎和炎癥。腸道疾病 (IBD)，例如克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎。最普遍的 SpA 包括強直性脊柱炎 (AS)、反應性關(guān)節(jié)炎 (ReA)、銀屑病關(guān)節(jié)炎 (PsA)、未分化 SpA (uSpA) 和 IBD 關(guān)節(jié)。
盡管RA和SpA的對癥治療取得了進展，目前可用的治療很大程度上取決于緩解疼痛和炎癥：相當大比例的患者要么對殘留的疾病活動有部分反應，要么對當前的藥物完全沒有反應。 遺傳和環(huán)境因素之間的復雜相互作用、這種疾病的緩慢發(fā)病和異質(zhì)性使得對人類的機制研究具有挑戰(zhàn)性。利用各種嚙齒動物模型可以有助于提高我們對導致慢性關(guān)節(jié)炎癥機制的理解并且用于評估新的治療方法。
SKG 模型源于在 BALB/c 小鼠品系中發(fā)現(xiàn)的 ZAP-70 (W163C)自發(fā)突變。SKG小鼠模型的關(guān)節(jié)腫脹組織病理學特征首先是滑膜增生和腫塊，炎癥細胞的亞滑膜浸潤，其次是關(guān)節(jié)周圍炎癥和血管的形成，侵入和侵蝕鄰近的軟骨和軟骨下骨。到6個月大的時候，大多數(shù)SKG小鼠都出現(xiàn)了關(guān)節(jié)僵硬和射線照相檢查骨和關(guān)節(jié)顯示軟骨損失伴軟骨下骨，關(guān)節(jié)脫位和骨質(zhì)疏松癥的破壞和融合。不同性別皆可見慢性關(guān)節(jié)腫脹，但在雌性小鼠中病情進展得更快，趨于更嚴重。
SKG小鼠中這種疾病的關(guān)節(jié)外表現(xiàn)包括間質(zhì)性肺炎，皮炎，血管炎和形成類風濕結(jié)節(jié)樣病變。該品系小鼠突變位于 ZAP-70 的 SH2 結(jié)構(gòu)域并改變其與免疫受體酪氨酸的關(guān)聯(lián)-基于 CD3 ζ 鏈的激活基序 (ITAM)，從而減少但不消除 TCR 信號轉(zhuǎn)導。由于這種減少的 TCR 信號傳導，自我反應性 T 細胞逃脫了胸腺中的陰性選擇并到達外周 T 細胞池，小鼠產(chǎn)生了 skg 突變的純合子自發(fā)性 Th17 驅(qū)動的關(guān)節(jié)炎 。然而，在無特定病原體 (SPF) 條件下，關(guān)節(jié)炎必須通過激活先天免疫來觸發(fā)，例如通過注射酵母聚糖和甘露聚糖等 β-葡聚糖進行抗原非特異性激活先天免疫。這意味著 SKG關(guān)節(jié)炎是 T 細胞驅(qū)動的，但也受環(huán)境因素的影響。
通過對SKG小鼠和對照BALB/c小鼠分別注射凝膠多糖或甘露聚糖一次。每周對關(guān)節(jié)炎進行評分，并評估器官的病理特征?？梢钥吹阶⑸淠z多糖組SKG小鼠出現(xiàn)肌腱端炎、腕關(guān)節(jié)、踝關(guān)節(jié)和骶髂關(guān)節(jié)關(guān)節(jié)炎、趾炎、足底筋膜炎、椎體炎癥、類似克羅恩病的回腸炎和單側(cè)葡萄膜炎。注射甘露聚糖會引發(fā)SKG小鼠的脊柱炎和關(guān)節(jié)炎，背景且關(guān)節(jié)炎和脊柱炎是 T 細胞和 IL-23 依賴性的，并且可以轉(zhuǎn)移到具有 CD4+ T 細胞的 SCID 受體。 SpA 與膠原蛋白和蛋白多糖特異性自身抗體相關(guān)。經(jīng) β-葡聚糖或甘露聚糖刺激后，SKG ZAP-70W163C 突變使小鼠易患 SpA，這是由先天性和適應性自身免疫引起的。
圖1 腹腔注射凝膠多糖誘導SKG小鼠炎癥。
(A) 注射凝膠多糖 8 周后的代表性 SKG小鼠。 (B-C) 未經(jīng)治療的 SKG 小鼠和經(jīng)凝膠多糖治療的患有指炎的 SKG 小鼠的腳趾。(D-E) 未經(jīng)治療的 SKG 小鼠和經(jīng)凝膠多糖治療的患有指炎的 SKG 小鼠的小腸。在凝膠多糖處理的小鼠中觀察到小腸腫脹和增厚。 (F-M) 未經(jīng)治療的 SKG 小鼠和經(jīng)凝膠多糖治療的患有指炎的 SKG 小鼠的尾巴和爪子的射線檢測和CT檢測。(N-P) 經(jīng)治療的 SKG 和 Balb/c小鼠以及未治療的 SKG 和 Balb/c小鼠的臨床評分。
圖2 經(jīng)凝膠多糖處理的 SKG 小鼠中，踝關(guān)節(jié)和上尾椎間盤發(fā)生微觀炎癥。
(A) 凝膠多糖治療的雌性和雄性SKG小鼠踝關(guān)節(jié)和尾關(guān)節(jié)的組織學評分。在凝膠多糖治療后的前5周內(nèi)，所有小鼠的踝關(guān)節(jié)和尾椎骨炎癥均有進展，但雌性小鼠的進展速度更快; (B) 注射凝膠多糖7天后SKG小鼠尾部椎間盤; (C) 跟腱及足底筋膜的早期炎癥跡象; (D) 尾關(guān)節(jié)突關(guān)節(jié)炎癥; (E) 顯示跳躍性病變的椎間盤炎癥; (H) 椎間盤被侵襲性炎癥組織侵蝕。(I) 伴有跟腱附著點炎和足底筋膜炎。(J) 足和踝關(guān)節(jié)滑膜炎; (K) 凝膠多糖治療的SKG小鼠的骶髂關(guān)節(jié)炎癥; (L) 凝膠多糖治療的SKG小鼠耳皮膚的真皮炎癥。
強直性脊柱炎 (AS) 是一種高度可遺傳的免疫介導的關(guān)節(jié)病。 AS中的炎癥知之甚少。 TBX21 編碼 T-bet，一種轉(zhuǎn)錄因子，位于與 AS 具有全基因組顯著關(guān)聯(lián)的基因座內(nèi)。 T-bet 與先天性和適應性免疫有關(guān)。然而，T-bet 在 AS 發(fā)病機制中的作用尚不清楚。通過研究 SKG 脊柱關(guān)節(jié)病小鼠模型中 T-bet 表達變化及其表達譜，以及 Tbx21 敲除對 SKG 小鼠關(guān)節(jié)炎發(fā)展的影響。 結(jié)果顯示在凝膠多糖 治療的 SKG 小鼠中，T-bet 表達在疾病開始后早期增加，并在整個疾病過程中持續(xù)存在。與野生型 SKG 小鼠相比，Tbx21-/- 腸道和外周關(guān)節(jié)炎癥顯著減少，產(chǎn)生 IFNγ 和產(chǎn)生 IL-17 的 CD8+ T 細胞減少。 結(jié)論 TBX21 中的 AS 相關(guān)變異影響 T-bet 表達。與 T-bet 細胞相比，T-bet+ 先天性和適應性免疫細胞改變了 IL-17 和 IFNγ，以及早期激活標志物 CD69 的表達。這表明 T-bet 是人和小鼠脊柱關(guān)節(jié)病炎癥通路的主要成分。
圖3 經(jīng)凝膠多糖誘導 SKG 小鼠強直性脊柱炎模型，顯示T-bet與SKG發(fā)病有關(guān)，Tbet敲除的SKG鼠，發(fā)病輕。
脊柱關(guān)節(jié)炎 (SpA) 包括強直性脊柱炎、銀屑病關(guān)節(jié)炎、反應性關(guān)節(jié)炎和腸病性關(guān)節(jié)炎。 通過β-葡聚糖誘導的 SKG 小鼠被用作 SpA 的動物模型。通過酵母聚糖腹腔注射到SKG小鼠體內(nèi)。測量臨床關(guān)節(jié)炎評分， 和 fluorine-18 fluorodeoxyglucose (18F-FDG) 小動物正電子發(fā)射斷層掃描/計算機進行斷層掃描 (PET/CT) 以量化關(guān)節(jié)炎癥。結(jié)果顯示經(jīng)β-葡聚糖誘導SKG 小鼠，可引發(fā)SpA 樣疾病，包括外周關(guān)節(jié)炎、 脊椎炎、指炎、腸炎和銀屑病皮膚損害。 18F-FDG 攝取量顯著高于酵母聚糖處理的小鼠與對照組相比。腫瘤壞死因子白細胞介素的表達 (IL)-6 和 Dickkopf-1 顯著增加，而 IL-4 和 sclerostin 表達顯著降低 酵母聚糖誘導的小鼠與對照小鼠相比。
圖4 酵母聚糖誘導的 SKG 小鼠關(guān)節(jié)炎的臨床特征。
(A-H) 代表 SKG 小鼠 (D) 酵母聚糖注射后 8 周和 (A) 對照； (E) 發(fā)紅 與 (B) 對照相比，酵母聚糖誘導小鼠耳朵和鼻子周圍的皮膚； (F) 與 (C) 對照相比，酵母聚糖誘導小鼠手指的軟組織腫脹； (H) 與 (G) 對照相比，酵母聚糖誘導的小鼠尾部的腫塊和皮膚變化； (I-J) 3 維重建微型計算機斷層掃描圖像 (J) 酵母聚糖誘導的小鼠和 (I) 對照的前爪；在酵母聚糖誘導的小鼠中觀察到骨侵蝕； （K-L）與（K）對照相比，（L）酵母聚糖誘導的小鼠脾臟增大；與 (M) 對照相比，在 (N) 酵母聚糖誘導的小鼠中觀察到 (M-N) 腸腫脹和增厚。
類風濕性關(guān)節(jié)炎相關(guān)間質(zhì)性肺病 (RA-ILD) 有時會危及生命 RA患者的并發(fā)癥。 SKG 小鼠不僅會出現(xiàn)關(guān)節(jié)炎，還會出現(xiàn)類似于 RA-ILD 的 ILD。已有研究表明一種 JAK 抑制劑托法替尼可促進髓源性抑制細胞 (MDSCs) 的擴增和改善 SKG 小鼠的關(guān)節(jié)炎。研究者希望能進一步闡明托法替尼對 SKG 小鼠 ILD 的影響。 利用組織學染色進行組織學評估了托法替尼對 SKG 小鼠酵母聚糖 (Zym) 誘導的 ILD 的影響。 通過流式細胞術(shù)檢查肺 MDSCs 對 T 細胞增殖和 Th17 的影響。結(jié)果顯示與對照 SKG 小鼠相比，托法替尼顯著抑制了 ILD 的進展。 從發(fā)炎的肺中分離出的 MDSCs 抑制了 T 細胞增殖和 Th17 細胞體外分化。托法替尼促進 MDSC 擴增并抑制骨髓來源的樹突狀細胞 (BMDC) 體外分化。
圖5 Tofacitinib 可改善 SKG 小鼠的 ILD。
(A) 托法替尼治療方案。注射 Zym 后 4 周，托法替尼 (20 mg/kg) (n = 5) 或 DMSO 作為對照 (n = 5) 腹腔注射。每周 3 次，持續(xù) 8 周。在第 91 天處死小鼠。 (B) 代表 來自對照小鼠和托法替尼治療小鼠肺部的組織學結(jié)果。 (C) 對照組和托法替尼治療小鼠的肺組織學評分。
以上研究表明，SKG 小鼠模型的關(guān)節(jié)炎與人類相關(guān)關(guān)節(jié)炎有幾個共同特征，包括女性性別偏見、關(guān)節(jié)外表現(xiàn)以及類風濕因子和 II 型膠原蛋白 (CII) 抗體的存在，這使得該模型在風濕病領(lǐng)域特別有趣。此外, RA 和 PTPN22 中的多態(tài)性之間存在很強的關(guān)聯(lián)，根據(jù)一些研究，這會降低 TCR 信號 。因此，SKG 關(guān)節(jié)炎模型在關(guān)節(jié)炎研究中是一個良好的動物模型。
參考文獻：
Ruutu, M., et al. (2012). "β-glucan triggers spondylarthritis and Crohn's disease-like ileitis in SKG mice." Arthritis & Rheumatism64(7): 2211-2222.
Lau, M. C., et al. (2017). "Genetic association of ankylosing spondylitis with TBX21 influences T-bet and pro-inflammatory cytokine expression in humans and SKG mice as a model of spondyloarthritis." Annals of the Rheumatic Diseases76(1): 261-269.
Jeong, H., et al. (2018). "Spondyloarthritis features in zymosan-induced SKG mice." Joint Bone Spine85(5): 583-591.
Sendo, S., et al. (2019). "Tofacitinib facilitates the expansion of myeloid-derived suppressor cells and ameliorates interstitial lung disease in SKG mice." Arthritis Research & Therapy21(1).