每周一鼠一文了解CD40基因敲除小鼠 [复制链接]

今天和大家见面的是CD40基因敲除小鼠。

CD40基因

该基因是TNF受体超家族的成员，其编码的蛋白质是免疫系统抗原呈递细胞上的受体，对于介导多种免疫和炎症反应至关重要，包括T细胞依赖性免疫球蛋白类别转换、记忆B细胞发育和生发中心形成。该基因的突变可导致免疫缺陷，其相关通路有T辅助细胞中的ICos-ICosL通路和B细胞受体信号通路。

图1.CD40蛋白结构。

与CD40相关的疾病包括Hyper-Igm3型免疫缺陷和Hyper-Igm1型免疫缺陷，脑脊髓炎的发生与免疫相关。该病常发生于非特异性病*感染或疫苗接种后，也可见于服用某些药物或食物后（左旋咪唑、驱虫净、炸蝉蛹等）。该病的临床症状为高热、头疼、昏迷、意识模糊及烦躁不安等。此病治疗药物有降胆固醇药物（他汀类药物）、皮质类固醇激素及对症治疗的抗生素药物等[1]。此外，研究人员也发现CD40的缺失会导致小鼠代谢功能障碍，代谢障碍可引发多种疾病，如高尿酸、高血压、高血糖、高血脂等，高血糖需降糖药物治疗，高血脂需服用降脂药物，高血压需口服降压药物[2,3]。

CD40基因敲除小鼠

1●脑脊髓炎表型

AartsSA等人通过在CD40基因2~3号外显子之间插入loxP-Neo-loxP元件破坏CD40基因，通过与LysMcre小鼠杂交产生骨髓特异性CD40敲除小鼠[4]。

研究发现，CD40fl/flLysMcre小鼠巨噬细胞中CD40表达量较WT小鼠降低84~89%。诱导实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）后，CD40fl/flLysMcre的临床评分（0=无神经异常；0.5=尾音部分丧失；1=完全丧失尾张力；2=后肢麻痹；3=部分后肢麻痹；4=完全后肢瘫痪；4.5=膈肌麻痹；5=死亡）低于CD40fl/fl（WT）小鼠；与CD40fl/fl小鼠相比，CD40fl/flLysMcre的存活率更高（表1），体重减轻情况明显较轻；

表1.CD40fl/flLysMcre小鼠和WT小鼠的EAE疾病测量[4]。

与第0天相比，从第14天开始计算体重减轻百分比。*p0.05，**p0.01。

CD40fl/flLysMcre小鼠的中枢神经系统的CD45+白细胞浸润较CD40fl/fl显著减少（图2）。结果表明，外周巨噬细胞CD40信号传导的丧失可改善EAE并预防炎症。

图2.骨髓CD40缺乏小鼠表型[4]。

来自CD40fl/flLysMcre小鼠和CD40fl/fl(WT)小鼠的BMDM用FGK45(30g/ml)和髓磷脂(40g/ml)或IFN-γ(5ng/ml)和LPS(ng)刺激6小时/毫升）。(A)流式细胞仪测量的CD40的MFI。(B)CD40(40kDa条带大小)和α-微管蛋白(50kDa条带大小)的蛋白质印迹和CD40fl/flLysMcre小鼠和CD40fl/fl(WT)BMDMs中CD40蛋白表达的量化用FGK45刺激10分钟或24H。(C)CD40fl/flLysMcre小鼠和CD40fl/fl的临床EAE评分(WT)诱导后20天的小鼠(n=12/组)。(D)与第0天的起始体重相比体重变化百分比。(E)脊髓和小脑切片CD45、MAC3和CD3免疫染色的代表性图像。CD45：箭头、脊髓和小脑，m。MAC3和CD3：条形，脊髓，m；小脑，m。(F)CD45(白细胞)、mac-3(巨噬细胞)和CD3(T细胞)免疫细胞浸润脊髓和小脑的计数。平均值±SEM。(A)和(B)中的体外结果是三次独立实验的平均值±SEM，并且代表至少三个独立实验。*p0.05与WT。

2●代谢障碍表型

AartsS等人的研究表明，CD40的缺失会导致小鼠代谢功能障碍[3]。标准（SFD）和高脂（HFD）饲喂CD40fl/flCD11ccre和CD40fl/fl（WT）小鼠18周发现，SFD饲喂组，CD40fl/flCD11ccre和CD40fl/fl（WT）体重变化无显著差异性；HFD饲喂第12周后，CD40fl/flCD11ccre小鼠体重较CD40fl/fl体重显著升高。标准（SFD）和高脂（HFD）饲喂18周，附睾脂肪组织重量在CD40fl/flCD11ccre和CD40fl/fl之间无显著差异。与CD40fl/fl相比，CD40fl/flCD11ccre小鼠的脂肪细胞大小增加了20.9%。HFD饲喂组，CD40fl/flCD11ccre小鼠血浆总胆固醇水平显著高于CD40fl/fl小鼠，其血浆瘦素含量高于CD40fl/fl小鼠（图3）。此外，HFD饲喂18周后，CD40fl/flCD11ccre小鼠的肝脏重量、总胆固醇水平显著高于CD40fl/fl小鼠，其脂肪变形等级与血浆ALT水平也显著高于CD40fl/fl小鼠（图4）[3]。

图3.CD40fl/flCD11ccre小鼠的表型[3]。

HFD上的CD40fl/flCD11ccre小鼠比WT小鼠更肥胖。(A)标准(SFD)或高脂饮食(HFD)喂养18周期间的体重增加。(B)喂食18周后附睾脂肪组织(EpAT)组织重量。(C)喂食18周后EpAT脂肪细胞大小和CD40fl/flCD11ccre小鼠和喂食HFD的WT小鼠EpAT的代表性HE图片（比例尺为m）。（D）总血浆胆固醇和脂质部分。(E)血浆甘油三酯。(F)血浆瘦素和脂联素水平。数据表示为平均值±SEM。*P0.05；**P0.01用于比较喂食相同饮食的WT和CD40fl/flCD11ccre小鼠。对于SFD，n=7/组，对于HFD，n=8/组。

图4.CD40fl/flCD11ccre小鼠的表型[3]。

HFD18周后，CD40fl/flCD11ccre小鼠肝脏脂肪变性增加。(A)肝脏重量（克）。(B)肝脏总胆固醇/克蛋白和TG/克蛋白。(C)肝脏脂肪变性的组织病理学评分和肝脏的代表性HE染色。(D)肝油红-O(ORO)染色和代表性图片的量化。(E)血浆肝酶：丙氨酸氨基转移酶(ALT)活性、天冬氨酸氨基转移酶(AST)水平、白蛋白水平和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性。数据表示为平均值±SEM。*P0.05,**P0.01,***p0.用于比较WT和CD40fl/flCD11ccre小鼠喂食相同的饮食。对于SFD，n=7/组，对于HFD，n=8/组。

小结

小鼠CD40功能丧失相关的免疫缺陷具有潜在的临床意义，因为它可能与脑脊髓炎、代谢障碍的病因有关，该基因突变可用于此类疾病发病机制的深入探讨，亦可用于此类疾病创新药物的研发。

参考文献：

1.VigneS,DucD,PeterB,RebeaudJ,YersinY,RuizF,BressoudV,ColletTH,PotC.Loweringbloodcholesteroldoesnotaffectneuroinflammationinexperimentalautoimmuneencephalomyelitis.JNeuroinflammation.Feb7;19(1):42.doi:10./s---x.PMID:.

2.KangYE,KimJM,JoungKH,LeeJH,YouBR,ChoiMJ,RyuMJ,KoYB,LeeMA,LeeJ,KuBJ,ShongM,LeeKH,KimHJ.TheRolesofAdipokines,ProinflammatoryCytokines,andAdiposeTissueMacrophagesinObesity-AssociatedInsulinResistanceinModestObesityandEarlyMetabolicDysfunction.PLoSOne.Apr21;11(4):e.doi:10./journal.pone..PMID:;PMCIDMC.

3.AartsS,ReicheM,denToomM,GijbelsM,BeckersL,GerdesN,LutgensE.DepletionofCD40onCD11c+cellsworsensthemetabolicsyndromeandameliorateshepaticinflammationduringNASH.SciRep.Oct11;9(1):.doi:10./s---6.PMID:;PMCIDMC.

4.AartsSA,SeijkensTT,KustersPJ,vanTielCM,ReicheME,denToomM,BeckersL,vanRoomenCP,deWintherMP,KooijG,LutgensE.MacrophageCD40signalingdrivesexperimentalautoimmuneencephalomyelitis.JPathol.Apr;(4):-.doi:10.2/path..EpubJan30.PMID:30110;PMCIDMC.