科研 | 首都医科大学:白芍总苷长期干预胶原诱导型关节炎大鼠后肠道菌群的动态变化(国人作品)

编译:pje,编辑:十九、江舜尧。

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导读

类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是与慢性炎症相关的常见自身免疫性疾病。肠道菌群的生态失调被认为是导致RA的原因之一,并且许多研究人员已经使用胶原诱导型关节炎(collagen-induced arthritis,CIA)大鼠研究了肠——关节轴假说。然而,前人的研究主要涉及短期实验,很少通过使用CIA模型来研究肠道菌群随时间的变化。此外,前人没有通过使用CIA模型来详细研究使用药物长期干预后对关节炎症,滑膜增生,Th1/Th2和Th17/Treg细胞比例失衡,肠细胞因子和肠道菌群的影响。在此研究中,作者开展了为期16周的实验,以研究CIA大鼠肠道菌群的变化,并评价了给药12周后白芍总苷(total glucosides of paeony,TGP)的调节作用,TGP是一种广泛用于治疗RA的免疫调节剂。作者发现在各分类水平的分类学组成分析中,模型对照组和正常对照组在菌群结构上的差异是随时间变化的。此外,在分类学水平上,TGP的干预可以纠正模型对照组和正常对照组之间78%的差异,同时也增加了某些有益共生菌的相对丰度。在实验终点,TGP降低了CIA大鼠的体重、胸腺指数和踝关节的炎性细胞浸润情况。此外,TGP干预下调了CIA大鼠滑膜VEGF的含量,Th1细胞和Th17细胞水平,并上调了Th2细胞和Treg细胞水平。TGP干预还抑制了分泌型免疫球蛋白A(SIgA)和γ-干扰素(IFN-γ)的水平。总之,TGP对肠道菌群动态变化的影响,以及在给药12周后观察到的与CIA症状相关的指标的改善,支持了肠道菌群可能在TGP介导的CIA大鼠治疗效果中发挥作用的假设。

论文ID

原名:Dynamic Alterations in the Gut Microbiota of Collagen-Induced Arthritis Rats Following the Prolonged Administration of Total Glucosides of Paeony
译名:白芍总苷长期干预胶原诱导型关节炎大鼠后肠道菌群的动态变化
期刊:Frontiers in Cellular and Infection Microbiology
IF:3.518(2018年),4.420(近5年)
发表时间:2019年6月12日
通讯作者:龚慕辛(Muxin Gong)
通讯作者单位:首都医科大学中医药学院,中医络病研究北京市重点实验室

实验设计

图1 实验安排情况

结果

1 胶原诱导型关节炎(CIA)对肠道菌群组成的时间效应以及白芍总苷(TGP)干预纠正肠道菌群失调的时间效应
在Chao1指数曲线和Shannon-Wiener指数曲线中观察到各样本所得曲线已趋向平缓,增加测序量并不能获得更大的多样性指数,说明测序数据量充足,测序深度达到要求,测序结果已足够反映当前样本所包含的多样性,能反应菌群结构真实状况,可以进行后续数据分析(图S1)。
A\B\C\D:给药0、4、8、12周;Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图S1  Alpha多样性指数曲线
由Venn图可见,在0、8周模型对照组的OTU数高于正常对照组,而在4、12周模型对照组的OTU数低于正常对照组,菌群结构可能有自身周期性变化。而在TGP干预了8、12周后的正常组中,OTU数量总体上高于正常对照组;TGP干预了4、8、12周后的模型组中,OTU数量总体上高于模型对照组,表明TGP干预可以增加正常大鼠和CIA大鼠的粪便菌群多样性(图S2)。
A\B\C\D:给药0、4、8、12周;Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图S2 共同OUT数的Venn图分析
为了考察肠道微生物群落之间的相似性,结合ANOSIM(Unweighted UniFrac)和PLS-DA进行分析。在给药0、4、8、12周,ANOSIM 结果分别显示(R=0.2827, P=0.001), (R=0.6830, P=0.001), (R=0.6029, P=0.001), (R=0.3601, P=0.002)。同时PLS-DA图显示,在0周,正常对照组和模型对照组沿PLS1和PLS2轴分开。在4周,正常对照组和模型对照组明显分开,而且TGP低、中、高剂量模型组沿逆时针方向,距离模型对照组越来越远;TGP低、中、高剂量正常组沿逆时针方向,距离正常对照组越来越远。在8周,正常对照组和模型对照组没有完全分开;TGP低、中、高剂量模型组沿顺时针方向,距离模型对照组越来越远;TGP低、中、高剂量正常组沿顺时针方向,距离正常对照组越来越远。在12周,正常对照组和模型对照组完全分开;TGP低、中、高剂量模型组与模型对照组的分离不是很明显;TGP低、中、高剂量正常组沿顺时针方向与正常对照组分离。有趣的是,所有PLS-DA图显示模型对照组和阳性药模型组之间肠道微生物结构没有明显的分离。综上所述,ANOSIM和PLS-DA(图S3)结果显示,在给药0、4、8、12周时,各组间的肠道菌群结构存在差异,各组肠道菌群结构之间的关系随时间发生变化,TGP对肠道菌群结构的影响具有一定的剂量依赖性
A\B\C\D:给药0、4、8、12周;Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图S3  PLS-DA分析肠道菌群结构的相似性
使用LEfSe分析比较各组大鼠的肠道微生物种类,以表征肠道菌群结构随时间变化的情况。LEfSe分析结果(图2)显示来源于Christensenellaceae科的Christensenella属在正常对照组的相对丰度最高。而有6个菌属在模型对照组的相对丰度最高,分别是来源于Verrucomicrobia门的Akkermansia属,来源于Firmicutes门的Lactococcus属和Lactobacillus属,来源于Proteobacteria门的Pseudomonas属,Aggregatibacter属和Agrobacterium属。TGP干预后,有5个菌属,1个菌科的相对丰度在TGP干预的模型组中最高,即Ruminococcaceae UCG-014属和Parabacteroides属的相对丰度在TGP中剂量模型组中最高,Coprococcus 1属,Oscillibacter属,Ruminococcaceae UCG-010属和Desulfovibrionaceae科的相对丰度在TGP高剂量模型组中最高。以及Clostridium属的相对丰度在阳性药模型组中最高。
A\B\C:给药0、4、8周;Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图2  LEfSe分析揭示肠道微生物群落的时间变化
通过各分类水平的分类学组成分析,在门、纲、目、科、属水平上进一步描述肠道菌群结构中发生的特定变化。图3显示,在门水平上,与正常对照组比较,模型对照组Proteobacteria门和Actinobacteria门的相对丰度升高,而Tenericutes门的相对丰度降低。在纲水平上,与正常对照组比较,模型对照组Betaproteobacteria纲,Erysipelotrichi纲,Coriobacteriia纲和Alphaproteobacteria纲的相对丰度升高,而Mollicutes纲的相对丰度降低。在目水平上,与正常对照组比较,模型对照组Burkholderiales目, Erysipelotrichales目,Coriobacteriales目和Caulobacterales目的相对丰度升高,而Mollicutes RF9的相对丰度降低。在科水平上,与正常对照组比较,模型对照组Erysipelotrichaceae科,Coriobacteriaceae科,Caulobacteraceae科和Burkholderiaceae科的相对丰度升高,而Ruminococcaceae科,Prevotellaceae 科和Christensenellaceae科的相对丰度降低。在属水平上,与正常对照组比较,模型对照组Coprococcus属,Adlercreutzia属, Unclassified_Caulobacteraceae属和 Burkholderia 属的相对丰度升高,而Unclassified_Ruminococcaceae属, Unclassified_Prevotellaceae属, Christensenellaceae R-7 group属, Ruminococcus 2属, Lachnospiraceae NC2004 group属,Anaerovorax属和Unclassified_Erysipelotrichaceae属的相对丰度降低。这些结果表明,CIA在肠道菌群的变化中起着重要作用。有趣的是,在8周时,模型对照组和正常对照组在门、纲、目、科、属水平上没有显著差异。12周时,模型对照组和正常对照组在门、纲、目、科水平上无显著性差异。然而,经TGP干预4、8、12周后,可以在一定程度上纠正以上肠道菌群失调的情况。在门水平上,与模型对照组比较,Tenericutes门在TGP低、中剂量模型组的相对丰度升高。在纲水平上,与模型对照组比较,Mollicutes纲在TGP低、中剂量模型组的相对丰度升高。在目水平上,与模型对照组比较,Mollicutes RF9目在TGP中剂量模型组的相对丰度升高。在科水平上,与模型对照组比较,Christensenellaceae科(P<0.05)在TGP中剂量模型组的相对丰度升高。在属水平上,与模型对照组比较,Unclassified_Erysipelotrichaceae 属的相对丰度在TGP低剂量模型组升高;Christensenellaceae R-7属,Anaerovorax属和Unclassified_Erysipelotrichaceae属的相对丰度在TGP中剂量模型组升高;Anaerovorax属的相对丰度在TGP高剂量模型组升高。与此同时,与正常对照组比较,Lachnospiraceae NC2004属的相对丰度在TGP低、中、高剂量正常组升高;Unclassified_Erysipelotrichaceae属的相对丰度在TGP低剂量正常组升高;Anaerovorax属的相对丰度在TGP高剂量正常组升高。
Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)
图3 各分类水平的分类学组成分析肠道菌群在门、纲、目、科、属水平上随时间变化情况
使用PICRUSt工具对菌群功能的预测。本文预测的是KEGG次级代谢通路功能。由图4可见,与正常对照组比较,模型对照组显著性升高cardiovascular diseases、 circulatory system、metabolism of other amino acids和 neurodegenerative diseases的相对丰度。相反的是,replication and repair、 metabolic diseases、enzyme families、 nucleotide metabolism、immune system、cellular processes and signaling和genetic information processing的相对丰度在模型对照组显著性降低。说明CIA大鼠和正常大鼠之间的肠道菌群代谢功能具有明显差异。经过TGP干预4、8、12周后,可以在一定程度上纠正以上肠道菌群代谢功能异常的情况。与模型对照组比较,metabolism of other amino acids相对丰度在TGP高剂量模型组显著性降低,neurodegenerative diseases相对丰度在TGP低、中、高剂量和阳性药模型组均显著性降低。这些结果说明,CIA能够导致大鼠肠道菌群代谢功能异常,同时,TGP干预后,TGP可以在一定程度上修复肠道菌群代谢功能紊乱。
总之,与正常对照组相比,CIA大鼠的肠道微生物群落具有明显不同的结构。TGP干预至少部分纠正了CIA大鼠肠道微生物群的失调和功能障碍。
A\B\C\D:给药0、4、8、12周;Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图4  PICRUSt预测分析KEGG第二等级代谢通路功能
2 TGP对CIA大鼠体重及胸腺、脾脏指数的影响
在试验前,SD雄性大鼠按照体重随机分组。在day 28,模型大鼠的体重与正常对照组比较均显著性降低。与正常对照组比较,模型对照组从day 28到day 112的体重均显著性降低。给药后,不同剂量的TGP对正常和模型大鼠的体重均有影响。与模型对照组比较,TGP高剂量模型组从day 56到day 112的体重均显著性降低,TGP中剂量模型组在day 112的体重显著性降低。与正常对照组比较,TGP高剂量正常组从day 84到day 112的体重显著性降低(表1)。
由图5可见,在试验终点,与正常对照组比较,模型对照组的胸腺指数和脾脏指数均显著性升高。与模型对照组比较,胸腺系数在TGP低、中剂量和阳性药模型组显著性降低,脾脏系数在阳性药模型组组显著性降低,脾脏系数在TGP高剂量模型组组显著性升高。与正常对照组比较,胸腺系数和脾脏系数在TGP高剂量正常组显著性升高。以上结果表明,不同剂量TGP正常和CIA大鼠的体重、脏器指数均有显著影响。
表1  TGP对CIA大鼠体重变化影响的比较
Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图5  TGP对CIA大鼠胸腺和脾脏指数的影响
3 TGP对CIA大鼠病理评价的影响
组织病理学评估显示踝关节的病理变化。在正常对照组中,关节面覆盖有透明软骨,关节囊光滑,滑膜细胞连续,结构清晰,没有观察到滑膜肿胀,组织坏死和炎性细胞浸润等病理改变。然而,在CIA组中,关节表面软骨被侵蚀,关节囊狭窄,滑膜组织增生,伴有大量炎性细胞浸润。给药12周后,可见TGP和雷公藤多苷可以保护关节软骨,抑制滑膜组织增生,并在一定程度上减少炎症细胞浸润(图6A-C, E)。
通过免疫组化染色和图像检测分析大鼠膝关节滑膜VEGF的表达。与正常对照组比较,模型对照组的VEGF表达显著性增多,而TGP低、中、高剂量正常组的VEGF表达没有显著性变化。与模型对照组比较,VEGF的表达量在TGP低、中、高剂量和阳性药模型组均显著性降低。总之,TGP对正常大鼠的VEGF表达无影响,而对模型大鼠VEGF的表达改善效果明显,雷公藤多苷对模型大鼠VEGF的改善效果也很明显(图6D, F)。
Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图6  TGP对CIA大鼠病理评价的影响
4 TGP对CIA大鼠外周血T细胞亚群的影响
采用流式细胞术检测TGP干预后Th1,Th2,Th17和Treg细胞的百分比(图7)。与正常对照组比较,模型对照组的Th1细胞比例和Th1/Th2比值显著性升高,而Th2细胞比例显著性降低。与模型对照组比较,Th1细胞比例在TGP低,中剂量和雷公藤多苷模型组显著性降低,但是在TGP高剂量模型组显著性升高;Th2细胞比例在TGP低、中、高剂量和雷公藤多苷模型组显著性升高;Th1/Th2比值在TGP低 、中剂量和雷公藤多苷模型组显著性降低。与正常对照组比较,Th1细胞比例在TGP低剂量正常组显著性升高,Th1细胞比例和Th2细胞比例在TGP高剂量正常组显著性降低。
与正常对照组比较,模型对照组的Th17细胞比例和Th17/Treg比值显著性升高,而Treg细胞比例显著性降低。与模型对照组比较,Th17细胞比例在TGP低、中、高剂量和雷公藤多苷模型组组显著性降低;Treg细胞比例在TGP低、中、高剂量和雷公藤多苷模型组显著性升高;Th17/Treg比值在TGP低、中、高剂量和雷公藤多苷模型组显著性降低。与正常对照组比较,Th17细胞比例在TGP低剂量正常组显著性升高;Th17 细胞比例和Treg 细胞比例在TGP中剂量正常组显著性升高;Th17细胞比例在TGP高剂量正常组组显著性降低;Th17/Treg比值在TGP低、中剂量正常组显著性升高,但是在TGP高剂量正常组显著性降低。
这些结果表明,TGP可以逆转CIA大鼠的Th1/Th2和Th17/Treg 比值失衡状态,但是对正常大鼠的Th1/Th2和Th17/Treg比值没有影响。
Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)
图7  TGP对CIA大鼠外周血T细胞亚群的影响
5 TGP对CIA大鼠肠道因子的影响
使用ELISA试剂盒,检测大鼠小肠内容物SIgA的含量和大鼠小肠组织中IFN-γ的含量。与正常对照组比较,SIgA和 IFN-γ的含量在模型对照组显著性升高。与模型对照组组比较,SIgA含量在TGP低、 中、高剂量和雷公藤多苷模型组显著性降低;IFN-γ含量在TGP低剂量模型组和雷公藤多苷模型组显著性降低。与正常对照组比较,IFN-γ含量在TGP中剂量正常组显著性升高。以上结果表明,关节炎状态下大鼠肠道黏膜免疫应答上调,而TGP、雷公藤多苷给药均能显著下调CIA大鼠小肠SIgA和IFN-γ含量,提示这2种药物对肠道黏膜免疫应答具有调节作用(图8)。
Control:正常对照组;CIA:模型对照组;C+LTGP/ C+MTGP/ C+HTGP:TGP低/中/高剂量正常组;CIA+LTGP/ CIA+MTGP/ CIA+HTGP: TGP低/中/高剂量模型组;CIA+TG:阳性药模型组(雷公藤多苷)。
图8  TGP对CIA大鼠肠道因子的影响

讨论

肠道菌群对人体非常重要,被视为人体又一“隐藏的器官”,携带着人体“第二基因”。正常情况下,肠道微生物与宿主间存在着复杂而微妙的动态平衡。CIA大鼠建模成功后的0、4、8、12周,与正常大鼠的粪便菌群结构均存在显著差异。综合四个时间点的分类学水平分析结果,有2门、4纲、4目、4科、4属的菌在模型对照组的相对丰度显著升高,有1门、1纲、1目、3科、7属的菌在模型对照组的相对丰度显著降低。综合四个时间点的LEfSe分析结果,有2门、4纲、5目、5科、6属的菌在模型对照组的相对丰度最高,而有1科、1属的菌在正常对照组的相对丰度最高。已有文献报道上述部分菌群结构的显著变化与关节炎、自身免疫疾病的疾病进展相关。比如在免疫性关节炎观察到,Proteobacteria在CIA的免疫引发阶段丰度增加。对CIA敏感的小鼠在关节炎发病前显示出丰富的操作分类单位(OTU),这与作为优势属的Lactobacillus有关联。Actinobacteria仅存在于JIA(Juvenile Idiopathic Arthritis)患者。Pseudomonas在反应性关节炎(ReA)受试者中的丰度显著增加。而在其他免疫性疾病中,可以观察到Akkermansia在未经治疗的多发性硬化症(MS)双胞胎中显著增加。Lactobacillus在系统性硬化症(SSc)患者中具有较高丰度。Actinobacteria与非活动性系统性红斑狼疮(SLE)患者的血清丙二醛(MDA)水平表现为正相关。SLE患者血清铜升高与C反应蛋白(CRP)呈显著正相关,CRP与粪便中ProteobacteriaVerrucomicrobia的比例呈正相关。有研究发现,脂多糖是Proteobacteria细胞壁的组分,为小鼠中已知的狼疮诱导物,这可能是Proteobacteria升高与自身免疫性疾病发病有关的机制。这些前人的研究结果与我们目前的发现相一致,这表明Proteobacteria、LactococcusActinobacteriaPseudomonasAkkermansiaVerrucomicrobia的丰度增加与疾病的发生有关。
也有文献报道某些细菌可能与免疫性疾病的对抗相关。比如Prevotellaceae在强直性脊柱炎(AS)患者的相对丰度较低。Ruminococcaceae在葡萄膜炎(UVT)患者中丰度降低。采用粪便菌群移植治疗溃疡性结肠炎时,捐赠者具有相对丰富的unclassified_Ruminococcaceae更有可能诱导缓解。感染细菌的新生大鼠显示出长期存在的认知功能障碍的脆弱性,在新生大鼠感染Escherichia coliTenericutes菌门中的菌属会减少。口腔暴露于镉(Cd)可在人体和动物中引起各种对健康不利的影响,以及减少Mollicutes的相对丰度。这些前人的研究结果与本研究的发现相一致,表明Prevotellaceae、Ruminococcaceaeunclassified_RuminococcaceaeTenericutesMollicutes可能与疾病的对抗相关。
TGP干预4、8、12周后,综合分类学水平分析结果,TGP可增加1门, 1纲, 1目, 1科、3属的菌的相对丰度。综合LEfSe分析结果,有1纲、1目、2科、5属的菌的相对丰度在TGP给药干预的模型组里最高。文献报道口腔暴露于铜、铅分别显著降低了Ruminococcaceae_UCG-014、Oscillibacter的相对丰度。Clostridium是可以预防SSc患者胃肠功能障碍的有益共生菌,其在SSc患者中的相对丰度减少。白藜芦醇改善肥胖小鼠葡萄糖稳态的同时伴随着Parabacteroides的相对丰度增加。这些前人的研究结果与本研究的发现相一致,说明TGP干预增加了有益共生菌Ruminococcaceae_UCG-014,OscillibacterParabacteroides的相对丰度。雷公藤多苷干预增加了有益共生菌Clostridium的相对丰度。
综上所述,本研究检测到在CIA大鼠模型建成后的0、4、8、12周,正常大鼠与CIA大鼠之间的粪便菌群结构均存在显著差异,然而TGP干预后,CIA大鼠的肠道菌群结构发生变化。此外,本研究还发现,造模成功后随着疾病的发展,模型对照组与正常对照组菌群结构的差异是变化的,并且随着时间延长,两者菌群结构差异越来越小,说明微生态系统复杂,其可能有很强的自我修复能力,正如文献报道的一样肠道菌群能够通过自我复杂维持和修复自身。然而综合TGP对CIA大鼠疾病的改善作用来看,这种没有药物干预的肠道菌群的修复对疾病的改善影响较小。这说明一旦CIA造模成功后,很难依赖于肠道菌群的自我修复来改善疾病症状,所以药物的干预越早越好。但本研究也发现,无论模型组与对照组的差异如何变化,自TGP开始干预CIA大鼠以来,在分类学组成分析中,TGP逆转了模型组与对照组之间78%的差异菌,并且增加了一些有益共生菌的相对丰度,从而改善CIA大鼠肠道微生态环境。此外,肠道微生物群的代谢活动有助于CIA的发病,本研究利用PICRUSt分析了TGP干预前后CIA大鼠肠道微生物群的功能紊乱情况。随着时间推移,CIA大鼠肠道微生物群始终出现功能紊乱,但在TGP干预过程中,CIA大鼠肠道微生物功能的改变明显得到纠正。
体重在评估机体生长状态方面发挥一定作用,本研究可见低(临床等效剂量)、中(临床等效剂量的3倍)、高(临床等效剂量的6倍)剂量TGP均可导致大鼠粪便变软,符合药品说明书中“偶有软便”的不良反应描述。并且随着剂量的增加,TGP降低大鼠体重的程度也更明显,推测TGP可能对体重产生剂量依赖性的作用。与正常对照组比较,模型对照组大鼠的胸腺、脾脏系数显著升高,说明CIA大鼠处于免疫亢进状态。与模型对照组比较,TGP或者雷公藤多苷干预CIA大鼠后,可使部分模型大鼠胸腺、脾脏系数显著性降低。说明TGP和雷公藤多苷对CIA大鼠的中枢和外周淋巴器官存在免疫抑制作用,诱导免疫耐受的产生
VEGF可促进血管增生和增强血管通透性,VEGF含量与RA病情进展密切相关。本研究观察到正常大鼠的滑膜组织中有少量的VEGF表达,提示其在维持滑膜的正常功能中起一定作用。CIA大鼠滑膜组织中滑膜细胞活跃增生,VEGF表达也显著性增加。TGP和雷公藤多苷均能显著性抑制CIA大鼠VEGF的表达,说明TGP和雷公藤多苷可能通过调节VEGF的水平,而抑制新生血管形成和滑膜细胞的异常增生。
研究表明Th1/Th2和Th17/Treg失衡模式在RA的发病和发展中起重要作用。研究普遍认为调节Th1/Th2和Th17/Treg平衡是治疗RA的一种方法。本研究中模型对照组大鼠外周血中的T细胞亚群失衡,平衡向Th1和Th17型细胞倾斜,但是TGP和雷公藤多苷干预后,CIA大鼠外周血T淋巴细胞Th1、Th17 的比例下调,Th2、Treg 的比例上调,这与药物干预改善CIA症状有关。
免疫球蛋白A(IgA)是人体内最丰富和多样的免疫球蛋白。IgA有两种形式,以它们的来源和位置命名,分别是血清型IgA和分泌型IgA。血清IgA以单体为主,由骨髓和一些淋巴器官中的B淋巴细胞产生。然而,在哺乳动物中,大多数IgA存在于黏膜分泌物中。分泌型IgA(SIgA)由IgA二聚体和多聚免疫球蛋白受体衍生的多肽组成。SIgA是肠黏膜中最丰富的抗体,有两种来源。大约75%的SIgA来源于黏膜淋巴组织的组织生发中心的B2淋巴细胞,例如Peyer氏结。这种形式的SIgA的产生依赖于T淋巴细胞。第二种来源,约占SIgA总量的25%,是B1淋巴细胞,其在腹膜腔中发展并广泛分布在肠固有层中。这种形式的SIgA可以代表SIgA的原始来源,它独立于T淋巴细胞并识别共生细菌。SIgA可通过阻止肠腔抗原、病原微生物和其他外来抗原黏附并侵入黏膜表面,进而阻止由此引发的肠道感染,在肠道黏膜的免疫防御功能中发挥重要作用。本研究表明,与正常对照组比较,模型对照组大鼠小肠SIgA含量显著上升,提示CIA大鼠中肠道黏膜免疫应答上调。TGP和雷公藤多苷干预能显著降低CIA大鼠小肠SIgA含量,提示这2种药物对肠道黏膜免疫应答具有调节作用。小肠部位的大量IFN-γ主要由 CD4+ T细胞产生,IFN-γ是促进B细胞转型和分泌SIgA的重要因素。这说明模型对照组大鼠小肠组织IFN-γ含量升高,可能是SIgA分泌增多的原因之一,而TGP和雷公藤多苷干预能降低小肠组织IFN-γ含量,与上述下调SIgA含量一致。

结论

本研究从脏器系数、踝关节形态、滑膜VEGF含量,外周血免疫和肠道细胞因子等方面综合评价了TGP长期干预对CIA大鼠的影响。结果表明,TGP可通过调节VEGF水平抑制血管生成和滑膜细胞增殖。同时,TGP通过下调Th1细胞和Th17细胞的水平,以及上调Th2细胞和Treg细胞的水平来维持CIA大鼠中T细胞亚群的平衡。TGP还抑制肠细胞因子SIgA和IFN-γ的水平。最终,TGP可能诱导自身免疫耐受并抑制炎症反应。此外,本研究还鉴定了一些与TGP治疗相关的关键菌属,并提供证据证明肠道菌群可能在TGP对CIA症状的改善中发挥作用。因此,通过上述作用,TGP可保护了CIA大鼠的踝关节和肠道菌群结构。然而,TGP改善CIA是否与肠道菌群与肠黏膜免疫之间的相互作用有关尚不清楚,值得进一步研究。



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