麸质是小麦、大麦、黑麦和其他相关谷物中含有的一种结构蛋白复合物，麦醇溶蛋白是麸质的组成成分，代表了一类在麸质相关疾病中具有最常见病因作用的蛋白质。部分人群对麸质先天性过敏，当他们摄入含麸质的食品时，麸质会激发免疫反应，引起相关的自身免疫性疾病，其中最常见的疾病是乳糜泻。
乳糜泻目前公认的唯一干预方法是终生严格坚持无麸质饮食，然而，小麦粉和麸质蛋白等经常作为配料广泛应用于各种食品中，并且无麸质的食品或作物在贮存、运输和加工过程中也经常容易受到麸质的污染，以上情况都造成乳糜泻患者在日常生活中很难完全避免摄入麸质，探寻新的治疗方法或药物用于辅助或替代无麸质饮食干预是必要的。
江南大学食品学院的宋东筱、任正楠、孙 嘉*等通过饲喂无麸质饲料连续3 代以上得到麸质不耐受的BALB/c小鼠，再通过饲喂含麸质饲料并辅以腹腔注射和脚掌注射麦醇溶蛋白刺激构建乳糜泻模型，并通过检测乳糜泻相关的指标来评价该模型的可行性，研究该小鼠模型在病理表观、肠道屏障和免疫反应等方面的表现，并与临床乳糜泻特征进行比较，以期为未来乳糜泻新的潜在治疗措施的研究或相关功能性食品的开发提供参考。
1、麸质引起的与乳糜泻相关的表观指标的变化
利用HE染色法观察小鼠十二指肠的组织形态（图1A），与Control组比较，CeD组小鼠的绒毛长度明显缩短。CeD组小鼠V/C值较Control组高度显著降低（P＜0.001）（图1B），说明小鼠的十二指肠组织形态受到破坏。TG2是一种普遍表达的蛋白质，具有多种功能，包括酶促、细胞黏附、细胞信号传导和G蛋白活性。TG2与多种人类疾病有关，包括几种神经退行性疾病、癌症和乳糜泻。TG2表达量显著升高也是乳糜泻发生的标志之一，并且TG2在肠道中的激活是乳糜泻发病机制的核心，在TG2作用下，麦醇溶蛋白肽会发生脱酰胺作用。脱酰胺的麦醇溶蛋白肽与抗原呈递细胞相结合，增加麦醇溶蛋白的免疫原性，促进抗原呈递细胞发挥功能，加强先天免疫反应对上皮的破坏。小鼠十二指肠组织中tTG活力和TGM2 mRNA相对表达量结果和预期一样，与Control组相比，CeD组小鼠的tTG活力和TGM2 mRNA相对表达量都极显著和高度显著增长（P＜0.01、P＜0.001）。以上结果与人类乳糜泻临床症状一致，说明该模型能够很好地模拟人类乳糜泻病理学的发展。
2、麸质引起的小鼠肠道屏障的损伤
如图2A所示，与Control组小鼠相比，CeD组小鼠的血清FITC-Dextran质量浓度显著增加（P＜0.05），说明大量FITC-Dextran从肠道渗透进入血液中，小鼠的肠道通透性增加，小鼠的肠道屏障受到破坏。此外，本实验通过Western-blot和qPCR分别检测了紧密连接蛋白Claudin-1（Cldn1）、Occludin（Ocln）、ZO-1（Tjp1）和ZO-2（Tjp2）在蛋白水平和基因水平上的表达情况，以进一步探究CeD组小鼠的肠道屏障功能受损情况。CeD组小鼠Tjp1、Tjp2、Ocln、Cldn1 mRNA相对表达量紧密连接蛋白的相对表达量在基因水平和蛋白水平上均显著降低（P＜0.05、P＜0.001、P＜0.01）（图2B～F），紧密连接蛋白表达水平的降低会造成细胞间通透性增加，使肠腔内的细菌、毒素等物质可穿透肠黏膜进入其他组织、器官或循环系统，发生细菌或毒素移位，导致疾病。最后，连蛋白是唯一已知的细胞间紧密连接的生理调节剂，其表达量上调会导致屏障功能丧失，造成饮食和微生物抗原不受控制地流入肠道固有层。如图2G所示，CeD组的连蛋白质量浓度高度显著升高（P＜0.001），进一步表明了小鼠的肠道通透性受到破坏。以上指标的改变都与乳糜泻中肠道屏障的改变相印证，表明该模型在肠道屏障受损方面可以很好地用于模拟临床上的乳糜泻病症。
3、麸质引起的小鼠炎症因子的变化
如图3A、B所示，与Control组相比，CeD组中的Il15、IFNG mRNA相对表达量高度显著升高（P＜0.001），与对临床患者的研究结果一致。IL-18是一种促炎细胞因子，在免疫防御中具有重要作用，IL-18能够促进辅助性T（helper T，Th）1细胞发育，在乳糜泻患者的小肠黏膜中高表达。IL-6是一种多效细胞因子，主要由固有层髓系细胞产生以应对肠道损伤，在炎症反应中具有重要作用，并介导先天和适应性免疫反应。IL-4是Th2型细胞因子，主要参与Th2免疫反应。高水平表达的IL-17A是Th17细胞的特征，而IL-27可以刺激Th17细胞的生长发育，目前已发现Th17免疫反应参与了乳糜泻中炎症的发生。以上细胞因子都已被发现在乳糜泻患者的十二指肠中表达量会显著升高，并且IL-6和IL-18是乳糜泻发生的重要因素，经qPCR检测得到的结果也与临床试验结果一致，相比Control组，CeD组的Il4、Il6、Il17A、Il18以及Il27 mRNA相对表达量（图3C～G）都出现了极显著或高度显著升高（P＜0.01、P＜0.001）。如图3H所示，CeD组的Il12 mRNA相对表达量与Control组比较差异不显著（P＞0.05），这也与临床试验结果一致，因为尽管IL-12在其他肠道炎症过程中是IFN-γ的主要诱导剂，但是研究发现在活动性乳糜泻中IL-12并不会高表达。结果表明，该模型可以很好地用于模拟临床乳糜泻在炎症发生时炎症因子的变化。
4、麸质引起的小鼠免疫细胞的变化
CeD组小鼠的CD4 mRNA相对表达量高度显著高于Control组（P＜0.001）（图4A），说明小鼠十二指肠中CD4＋T细胞显著增加。B细胞和浆细胞可以作为乳糜泻肠壁中谷蛋白肽的呈递细胞，同时浆细胞可以产生抗TG2和抗麦醇溶蛋白的抗体，并且浆细胞有助于将免疫细胞聚集到肠道的炎症部位，研究表明，这两种细胞在乳糜泻病人的十二指肠中都显著增加，在乳糜泻中最主要的B细胞和浆细胞的标记物主要是CD19和CD138。如图4B、C，与Control组相比，CeD组的小鼠十二指肠组织中CD19 mRNA相对表达量显著增加（P＜0.05），CD138 mRNA相对表达量极显著增加（P＜0.01），说明小鼠十二指肠中的B细胞和浆细胞数量都显著增加。巨噬细胞是免疫反应的关键调节剂和效应器，可以抵御病原体或有毒的内源性成分，并充当其他免疫细胞的抗原呈递细胞，巨噬细胞数量在活动性乳糜泻中出现显著增加。与Control组相比，CeD组的小鼠十二指肠组织中的CD68 mRNA相对表达量高度显著增加（P＜0.001）（图4D），这说明小鼠十二指肠中巨噬细胞数量显著增加。
结论
相比Control组，CeD组小鼠十二指肠肠道屏障被明显破坏，小肠绒毛长度明显缩短，TGM2 mRNA相对表达量显著升高（P＜0.05），与乳糜泻相关的炎症因子和免疫细胞的标志物基因相对表达量都显著升高。因此该造模方法在肠道病理情况、肠道屏障以及免疫方面均能很好地模拟临床上乳糜泻的病理学特征，可用于未来乳糜泻新的潜在治疗措施研究中。
通信作者简介
孙嘉教授，博士生导师，江南大学食品学院。国家优秀青年基金获得者，国家海外高层次人才，江苏省杰出青年基金获得者，江苏省双创团队领军人才，江苏省双创计划人才。任 Frontiers in Immunology、 Frontiers in Nutrition期刊副主编，中国工程院院刊 Engineering青年通讯专家， Molecular Nutrition & Food Research编委。
孙嘉教授参与主持重大研究计划（培育项目）等国家自然科学基金项目6 项，江苏省自然科学基金、江苏省“双创计划”等省部级以上科研和人才项目10余项，作为中方负责人主持科技部中新交流计划项目和国家外专局高端外国专家项目。在Immunity（封面文章）、Gastroenterology、EMBO Molecular Medicine（封面文章）、Allergy（2 篇）、British Journal of Pharmacology（3 篇）、Theranostics、BMC Medicine、FASEB Journal（2 篇）、Acta Pharmacologica Sinica（3 篇，封面文章1 篇）、Molecular Nutrition & Food Research等权威期刊发表一作或通信SCI论文。系列研究发现肠道菌群代谢物丁酸可促进胰岛β细胞表达抗菌肽CRAMP、维持胰腺免疫稳态和机体内分泌健康的新作用与机制，为首次明确肠道菌群通过肠-胰轴对胰岛免疫调节的机制；并系统解析丁酸梭菌、结构特异性益生元等促进肠道菌群与胰腺免疫健康的膳食组分。相关工作被Nature、Nature Reviews Immunology、Nature Review Microbiology、Immunity等国际顶级期刊正面引用评价，Faculty 1000选列为推荐文章，国家自然科学基金委针对相关成果做基金要闻报道，国内外主流学术媒体（Science Daily、生物通等）评论为重要科学发现。担任首届抗菌肽主题的高登研究研讨会（Gordon Research Seminar-Antimicrobial Peptides，美国加州）主席工作。
本文《一种基于BALB/c背景由膳食麸质引起的乳糜泻小鼠模型的构建及其评价》来源于《食品科学》2022年43卷21期117-125页，作者：宋东筱，任正楠，潘礼龙，孙嘉。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20210917-210。点击下方 阅读原文 即可查看文章相关信息。
图片来源于文章原文及摄图网。
Food Science of Animal Products（ISSN: 2958-4124, e-ISSN : 2958-3780）是一本国际同行评议、开放获取的期刊，由北京食品科学研究院、中国肉类食品综合研究中心主办，中国食品杂志社《食品科学》编辑团队运营，属于食品科学与技术学科，旨在报道动物源食品领域最新研究成果，涉及肉、水产、乳、蛋、动物内脏、食用昆虫等原料，研究内容包括食物原料品质、加工特性，营养成分、活性物质与人类健康的关系，产品风味及感官特性，加工或烹饪中有害物质的控制，产品保鲜、贮藏与包装，微生物及发酵，非法药物残留及食品安全检测，真实性鉴别，细胞培育肉，法规标准等。
投稿网址：
https://www.sciopen.com/journal/2958-4124
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