IL-23a (p19) 敲除小鼠：解析关键免疫调控因子的核心模型
IL-23a (p19) 的分子与生物学功能
白细胞介素-23 (IL-23) 是免疫调控网络中的核心细胞因子，由独特的 p19 亚基（由 Il23a 基因编码）与 IL-12 共有的 p40 亚基（由 Il12b 基因编码）共同组成异源二聚体。其主要由活化的树突状细胞、巨噬细胞等抗原呈递细胞产生。IL-23 的核心功能是与特定免疫细胞（如辅助性 T 细胞、先天淋巴细胞、γδ T 细胞）表面的 IL-23 受体（由 IL-23R 与 IL-12Rβ1 组成）结合，激活下游的 JAK-STAT（主要是 STAT3）信号通路。
- 驱动 Th17 细胞分化与维持： IL-23 并非初始 Th17 分化的主要诱导者（该作用主要由 TGF-β 和 IL-6 承担），但对已分化的 Th17 细胞的扩增、长期存活、功能稳定性及其产生效应细胞因子（如 IL-17A, IL-17F, IL-22, GM-CSF）至关重要。
- 调控先天免疫与炎症反应： IL-23 能激活第3型先天淋巴细胞（ILC3），促进其产生 IL-17 和 IL-22，影响屏障组织（如肠道、皮肤）的稳态、宿主防御和炎症反应。它也参与调控其他固有免疫细胞的功能。
- 在病理免疫中的核心作用： IL-23/Th17 通路被广泛认为是多种慢性炎症性疾病和自身免疫病的关键驱动因素。病理状态下持续的 IL-23 信号会促使致病性 Th17 细胞的形成和持续存在，导致组织破坏性炎症。
IL-23a (p19) 敲除小鼠的构建原理
IL-23a 敲除小鼠（通常称为 IL-23p19⁻/⁻ 小鼠）是通过分子遗传学技术（如基因打靶、CRISPR-Cas9）特异性地使小鼠基因组中的 Il23a 基因功能失活而构建的。常用策略包括：
- 外显子删除/插入失活： 靶向破坏 Il23a 基因的关键编码外显子（通常包含信号肽或重要功能域），使其无法转录出完整的 mRNA 或翻译出有功能的 p19 蛋白。
- 引入终止密码子： 在基因的关键位置引入提前终止密码子，产生截短的无功能蛋白。
- Cre-loxP 系统（条件性敲除）： 在 Il23a 基因两侧插入 loxP 位点，与组织或细胞类型特异性的 Cre 小鼠交配后，可在特定细胞中删除该基因。不过，研究 IL-23 系统整体生理病理作用时，全身性敲除更为常用。
构建成功的 IL-23p19⁻/⁻ 小鼠体内完全无法产生有功能的 IL-23 细胞因子，即使 p40 亚基表达正常。
IL-23a 敲除小鼠的基础免疫表型
在无特定病原体（SPF）环境下饲养的 IL-23p19⁻/⁻ 小鼠通常表现出：
- Th17 细胞显著缺陷： 无论在淋巴器官（如脾脏、淋巴结）还是非淋巴组织（如肠道固有层、皮肤），Th17 细胞的数量和比例均显著低于同窝野生型对照小鼠。残存的 Th17 细胞功能也可能减弱。
- Th17 相关细胞因子水平降低： 血清、组织匀浆液或体外刺激后培养上清中 IL-17A、IL-17F、IL-22 等 Th17 特征性细胞因子的水平明显下降。
- 其他免疫细胞相对正常： Th1、Th2、Treg 等主要辅助 T 细胞亚群，以及 B 细胞、常规树突状细胞、巨噬细胞、中性粒细胞的数量和基本功能在稳态下通常无明显异常。这表明 IL-23 对于维持基础免疫稳态并非必需，其作用更侧重于特异性的炎症应答。
- 无明显自发严重疾病： 在标准的 SPF 环境中，IL-23p19⁻/⁻ 小鼠能够正常生长发育、繁殖，且不表现出明显的自发炎症或自身免疫症状，证明其基本免疫发育和稳态维持功能完整。
IL-23a 敲除小鼠在疾病模型中的应用与表型
该模型的核心价值在于阐明 IL-23 在特定免疫应答和疾病发病机制中的不可或缺性：
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自身免疫性脑脊髓炎（EAE - 多发性硬化模型）：
- 显著保护作用： IL-23p19⁻/⁻ 小鼠对 EAE 诱导表现出极强的抵抗力，疾病发病率、临床评分峰值、累积疾病负担均远低于野生型小鼠。
- 机制： 在中枢神经系统（CNS）中浸润的致病性 Th17 细胞数量显著减少是其核心原因。同时，CNS 内的炎症细胞浸润（包括巨噬细胞、中性粒细胞）、脱髓鞘病变范围和程度均显著减轻。证明了 IL-23 是 EAE/CNS 自身免疫病理的关键驱动因子。
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实验性自身免疫性葡萄膜炎（EAU - 葡萄膜炎模型）：
- 完全抵抗： IL-23p19⁻/⁻ 小鼠通常完全无法诱导出 EAU 病变。
- 机制： 视网膜内致病性 Th17 细胞浸润和活化受阻，视网膜组织破坏性炎症显著减轻。
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胶原诱导性关节炎（CIA - 类风湿关节炎模型）：
- 显著减轻关节炎： 发病率降低，关节炎发作延迟，关节肿胀程度、临床评分、骨与软骨破坏的组织学评分均显著低于对照组。
- 机制： 关节滑膜组织中致病性 Th17 细胞浸润减少，促炎因子（如 IL-17）水平下降，破骨细胞活化受抑制，减轻了骨侵蚀。强调了 IL-23 在关节局部炎症和破坏中的作用。
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炎性肠病模型（IBD）：
- 葡聚糖硫酸钠（DSS）结肠炎： IL-23p19⁻/⁻ 小鼠对 DSS 诱导的急性结肠炎表现出部分敏感性增加（因为 IL-22 介导的上皮修复功能也依赖于 IL-23）。但在慢性 DSS 或反复 DSS 模型中，其慢性炎症和病理损伤通常减轻。
- T 细胞转移结肠炎： 当将野生型 CD4⁺CD45RBhi 初始 T 细胞过继转移给免疫缺陷宿主（如 Rag1⁻/⁻）时，会诱发严重结肠炎。但如果输入的 T 细胞来自 IL-23p19⁻/⁻ 小鼠，则诱发结肠炎的能力显著减弱或缺失，证明效应 T 细胞（尤其是致病性 Th17）自身产生的 IL-23 或其对 IL-23 的反应性对于结肠炎的致病性至关重要。
- IL-10 敲除结肠炎： Il10⁻/⁻ 小鼠会自发发展慢性结肠炎。当与 Il23a⁻/⁻ 杂交获得 Il10⁻/⁻Il23a⁻/⁻ 双敲除小鼠时，其自发结肠炎的严重程度显著低于 Il10⁻/⁻ 单敲小鼠。
- 机制综述： 在肠道炎症（尤其是慢性阶段）中，IL-23p19⁻/⁻ 小鼠通常表现出致病性 Th17/ILC3 反应减弱、结肠固有层中促炎细胞因子表达下降、组织炎症浸润减少和病理损伤减轻，确立了 IL-23 在驱动肠道慢性炎症中的核心地位。
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银屑病样皮肤炎症模型：
- 咪喹莫特（IMQ）诱导模型： IL-23p19⁻/⁻ 小鼠对 IMQ 诱导的皮肤增厚（表皮增生/棘层肥厚）、红斑、鳞屑以及真皮炎症细胞浸润（中性粒细胞、淋巴细胞）等银屑病样表型表现出显著抵抗或减轻。
- 机制： 皮肤局部 IL-23 驱动的 γδ T 细胞、ILC3 以及致病性 Th17 细胞的活化和扩增受阻，导致其产生的 IL-17、IL-22 等关键致病因子减少，表皮角质形成细胞的过度增殖和异常分化受到抑制。
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宿主防御（抗感染免疫）：
- 胞外菌感染： 在抵抗某些胞外菌（如肠道病原性 Citrobacter rodentium、口腔 Porphyromonas gingivalis）感染时，IL-23p19⁻/⁻ 小鼠可能表现出清除能力下降或病理损伤加重，这与依赖于 IL-23/IL-17/IL-22 通路的粘膜屏障防御功能缺陷有关（如抗菌肽产生减少、上皮修复受损）。这揭示了 IL-23 在保护性免疫中的“双刃剑”作用。
- 真菌感染： 抵抗粘膜念珠菌（如白色念珠菌）感染的能力可能受损。
- 胞内菌感染： 对结核分枝杆菌或沙门氏菌等胞内病原体的清除，IL-23p19⁻/⁻ 小鼠常显示出能力减弱，有时甚至比 IL-12p40⁻/⁻ 小鼠更严重（因同时缺乏 IL-12 和 IL-23），突显 IL-23 在诱导 IL-17 促进肉芽肿形成、招募中性粒细胞以及激活巨噬细胞方面的重要性。
科研价值与意义
IL-23p19⁻/⁻ 小鼠是免疫学和炎症性疾病研究领域不可或缺的工具模型：
- 确立 IL-23 的核心地位： 明确无误地证明了 IL-23 在驱动 Th17 细胞介导的致病性炎症反应（尤其在多种自身免疫病模型中）和参与宿主抗感染防御中的不可或缺性。将 IL-23 与 IL-12 的功能明确区分开来。
- 揭示疾病机制： 为理解 Th17 细胞在自身免疫病发展中的关键作用提供了最直接的遗传学证据。阐明了 IL-23 是连接固有免疫识别（如模式识别受体激活 APC）与获得性免疫致病效应（Th17 细胞活化）的关键桥梁分子。
- 验证治疗靶点： IL-23p19⁻/⁻ 小鼠在多种疾病模型中的显著保护表型，为将 IL-23 及其信号通路作为治疗靶点提供了强大的临床前概念验证。其研究成果直接推动了针对 IL-23 p19 亚基或 IL-23 受体信号通路的生物制剂的发展。
- 理解免疫平衡： 该模型也揭示了免疫调控的复杂性，IL-23 在防御性免疫和保护性屏障功能中不可或缺的作用，提示靶向该通路的治疗策略需要精细权衡疗效与潜在感染风险。
总结
IL-23a (p19) 敲除小鼠通过其独特的遗传缺失，精确地“关闭”了 IL-23 的生物活性，成为了探索 IL-23 生理与病理功能的黄金标准模型。其在多种自身免疫和炎症性疾病模型（如 EAE、EAU、CIA、IBD、银屑病）中表现出的显著保护效应，以及在特定感染模型中暴露出的防御缺陷，不仅深刻揭示了 IL-23 在维持免疫稳态平衡中的核心枢纽作用和“双刃剑”特性，也为开发靶向 IL-23 通路的新型治疗策略奠定了坚实的理论基础，深刻推动了我们对免疫介导性疾病的理解和治疗格局的变革。
主要参考文献 (示例)：
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