墓の眼窩障害のマウスモデルで腸内微生物叢を調節し、誘発性疾患への影響

背景：グレーブス病（GD）は、甲状腺刺激症受容体（TSHR）に対する自己抗体が甲状腺機能亢進症を引き起こす自己免疫状態です。GD患者の約50％が墓の軌道（GO）も患っています。これは、眼窩の含有量の拡大が双管、脱出、さらには失明さえも引き起こす難治性疾患です。さまざまなセンターで開発されたGD/GOのマウスモデルは、TSHR誘発性疾患の不均一性と相関する腸内微生物叢組成の有意な変動を示しました。相関が因果関係を示すかどうかを調査するために、腸内微生物叢を修正して、甲状腺の自己免疫に役割を果たしているかどうかを判断しました。雌のBALB/Cマウスは、誕生からTSHR-Aサブユニットまたはベータガラクトシダーゼ（βGAL;βGAL;年齢〜6週間）による重度からDDH2Oの患者からのバンコマイシン、プロバイオティクス細菌、ヒト糞便材料移動（HFMT）で治療されました。GD（TSHR自己抗体、甲状腺組織、甲状腺レベル）およびGO（眼窩脂肪および筋肉組織学）、リンパ球表現型、サイトカインプロファイル、および腸内微生物叢の発生率と重症度は、犠牲に分析されました（〜22週間）。 結果：DDH2O-TSHRマウスでは、84％が病理学的自己抗体、67％の甲状腺症、77％の過形成甲状腺、70％の眼窩病理を有していました。硬化性が増加し、バクテロイド酸はDDH2O-βGALと比較して減少しました。CCL5が増加しました。属レベルのランダムフォレストアルゴリズムは、100％精度でバンコマイシン治療を予測しましたが、それぞれHFMTおよびプロバイオティクスで74％と70％を予測しました。バンコマイシンは、他のすべてのグループと比較して、腸内微生物叢の豊富さと多様性を大幅に減少させました。GDとGOの両方の発生率と重症度も減少しました。軌道病理の減少は、Akkermansia sppと正の相関がありました。一方、IL-4レベルは増加しました。HFMTを受けたマウスは最初にGOドナーの微生物叢を継承し、誘導GDの重症度が増加し、TSHRマウスの軌道茶色の脂肪組織量も増加しました。さらに、GD患者で減少しているバクテロイド属は、バンコマイシンによって大幅に増加しましたが、HFMT処理マウスでは減少しました。プロバイオティクス治療は、軌道排出リンパ節のCD25+ Treg細胞を有意に増加させましたが、悪化した誘発性自己免疫性甲状腺機能亢進症とGO。 結論：これらの結果は、TSHR誘発性疾患における腸内微生物叢の役割を強く支持しています。腸内微生物叢の変化は、定量化可能なGD内分泌および免疫因子に大きな影響を及ぼしますが、GO細胞の変化への影響はより微妙です。調査結果は、新規で改善された治療の翻訳の可能性を秘めています。ビデオ要約。

BACKGROUND: Graves' disease (GD) is an autoimmune condition in which autoantibodies to the thyrotropin receptor (TSHR) cause hyperthyroidism. About 50% of GD patients also have Graves' orbitopathy (GO), an intractable disease in which expansion of the orbital contents causes diplopia, proptosis and even blindness. Murine models of GD/GO, developed in different centres, demonstrated significant variation in gut microbiota composition which correlated with TSHR-induced disease heterogeneity. To investigate whether correlation indicates causation, we modified the gut microbiota to determine whether it has a role in thyroid autoimmunity. Female BALB/c mice were treated with either vancomycin, probiotic bacteria, human fecal material transfer (hFMT) from patients with severe GO or ddH2O from birth to immunization with TSHR-A subunit or beta-galactosidase (βgal; age ~ 6 weeks). Incidence and severity of GD (TSHR autoantibodies, thyroid histology, thyroxine level) and GO (orbital fat and muscle histology), lymphocyte phenotype, cytokine profile and gut microbiota were analysed at sacrifice (~ 22 weeks). RESULTS: In ddH2O-TSHR mice, 84% had pathological autoantibodies, 67% elevated thyroxine, 77% hyperplastic thyroids and 70% orbital pathology. Firmicutes were increased, and Bacteroidetes reduced relative to ddH2O-βgal; CCL5 was increased. The random forest algorithm at the genus level predicted vancomycin treatment with 100% accuracy but 74% and 70% for hFMT and probiotic, respectively. Vancomycin significantly reduced gut microbiota richness and diversity compared with all other groups; the incidence and severity of both GD and GO also decreased; reduced orbital pathology correlated positively with Akkermansia spp. whilst IL-4 levels increased. Mice receiving hFMT initially inherited their GO donors' microbiota, and the severity of induced GD increased, as did the orbital brown adipose tissue volume in TSHR mice. Furthermore, genus Bacteroides, which is reduced in GD patients, was significantly increased by vancomycin but reduced in hFMT-treated mice. Probiotic treatment significantly increased CD25+ Treg cells in orbital draining lymph nodes but exacerbated induced autoimmune hyperthyroidism and GO. CONCLUSIONS: These results strongly support a role for the gut microbiota in TSHR-induced disease. Whilst changes to the gut microbiota have a profound effect on quantifiable GD endocrine and immune factors, the impact on GO cellular changes is more nuanced. The findings have translational potential for novel, improved treatments. Video abstract.