Th细胞发育可塑性的表观遗传机制与疾病表型研究

来源 :重庆医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenjl12341234
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本文对Th细胞发育可塑性的表观遗传机制与疾病表型进行了研究。本研究分为三个部分:  第一部分:正常小鼠Th优势漂移的发育编程及其DNA甲基化修饰机制。  目的:寻找小鼠Th优势漂移的关键基因;观察关键基因表达的漂移轨迹;研究关键基因表达活性漂移的表观遗传机制。  方法:CBA法检测不同周龄正常BalBc小鼠血浆中IL-4、IFN-γ水平,荧光定量PCR检测CD4+脾细胞及心肌细胞中Th相关细胞因子、转录因子表达,流式细胞技术检测CD4+脾细胞内IL-4、IFN-γ强度,获得Th优势漂移的正常轨迹;CBA检测腹腔注射5-AZA后血浆IL-4、IFN-γ水平变化;甲基化测序分析不同周龄正常BalBc小鼠CD4+脾细胞及心肌细胞中IL-4、IFN-γ启动子区域DNA甲基化水平;对于胎鼠CD4+脾细胞进行DHS分析,甲基化特异性PCR检测不同周龄正常小鼠CD4+脾细胞DHS位点DNA甲基化,获得Th2调控区域DNA甲基化漂移轨迹;WESTERN BlOT分析不同周龄小鼠CD4+脾细胞DNMTs水平。  结果:⑴血浆IL-4浓度随周龄呈下降趋势,1、2、3周龄小鼠血浆IL-4浓度明显高于较大周龄小鼠,自4周起IL-4浓度无明显差异;血浆IFN-γ随周龄呈增加趋势,1、2、3、4周小鼠血浆IFN-γ浓度明显低于较大周龄小鼠,自5周起IFN-γ浓度无明显差异。⑵随周龄增长CD4+脾细胞IL-4mRNA表达呈下降趋势,其中1、2周龄小鼠IL-4mRNA表达明显高于其余各周龄小鼠;随周龄增长IFN-γ RNA表达呈增加趋势,其中1、2、3周龄小鼠IFN-γ mRNA表达明显低于其余各周龄小鼠;各周龄小鼠CD4+脾细胞内IL-5、IL-13、T-bet、STAT1、STAT4、GATA3、STAT6mRNA表达无明显差异。⑶各周龄小鼠CD4+脾细胞内DNMT1、DNMT3bmRNA表达无明显变化趋势;随周龄增长CD4+脾细胞内DNMT3amRNA表达明显增加,至7周龄后无明显差异。⑷小鼠心肌细胞内IL-4、IFN-γ mRNA几乎不表达;各周龄小鼠心肌细胞内DNMT1、DNMT3a、DNMT3bmRNA无明确变化趋势。⑸CD4+脾细胞内IL-4阳性细胞随周龄增长逐渐下降,至7周龄起无明显差异;IFN-γ阳性细胞随周龄增长逐渐增加,至7周龄起无明显差异;⑹1周及3周龄小鼠CD4+脾细胞IL-4启动子区DNA甲基化程度明显低于大周龄小鼠;IFN-γ启动子区随周龄增长甲基化程度逐渐降低;不同周龄小鼠心肌细胞IL-4、IFN-γ启动子区DNA甲基化无明显随周龄变化的趋势;⑺胚胎小鼠CD4+脾细胞Th2相关区域共有10个DHS,分别为:RSH6、RSH7、IL-13P、CNS-1、HSⅠ、HSⅡ、HSⅢ、HSⅣ、HSⅤ、HSⅤA。⑻除1周龄时处于一定程度的去甲基化外,RSH6、HSVa区域在其余各周龄小鼠CD4+脾细胞均处于高度甲基化;IL-13P在各周龄小鼠CD4+脾细胞均处于一定程度去甲基化,无明显周龄变化趋势;HSⅡ在各周龄小鼠CD4+脾细胞均处于完全去甲基化,无明显周龄变化趋势;Ⅲ、HSⅣ区域在各周龄小鼠CD4+脾细胞均处于完全甲基化,无明显周龄变化趋势;RSH7、CNS-1、HSⅠ、HSⅤ区域随周龄增加去甲基化逐渐明显;各周龄小鼠心肌细胞RSH6、RSH7、CNS-1、HSⅢ、HSⅣHSⅤ、HSVa区域均呈高度甲基化状态;IL-13P及HSⅠ区域呈一定程度的去甲基化,无明显周龄变化趋势;HSⅡ区域呈去甲基化状态,无明显周龄变化趋势。⑻腹腔注射5-AZA后,1及2周龄小鼠均死亡,存活小鼠血浆IL-4、IFN-γ呈现出杂乱无章改变。  结论:IL-4及IFN-γ是Th漂移的关键基因。Th2组件DNA甲基化的漂移可能是Th表型漂移的物质基础,而CD4+细胞内DNMTs尤其DNMT3a的水平随发育变化可能是Th表型漂移的分子基础。  第二部分:哮喘相关因素对Th2调控组件DNA甲基化及Th优势表型的影响。  目的:观察RSV感染对于Th表型及Th2调控组件DNA甲基化漂移轨迹的影响,研究RSV感染后滞效应的表观遗传机制。  方法:对不同周龄BalBc小鼠进行RSV感染,分别于感染后1周、3周及12周龄时处死,分析CD4+脾细胞内IL-4及IFN-γmRNA表达、Th调控组件DNA甲基化水平,观察RSV感染对于Th优势及DNA甲基化漂移轨迹的影响;对不同周龄BalBc小鼠进行RSV感染,分别于12周、13周时腹腔注射OVA,14周起连续雾化OVA1周,第15周时处死小鼠,分析不同周龄RSV感染对于OVA诱导哮喘小鼠CD4+脾细胞内IL-4及IFN-γmRNA表达、肺部病理的影响;对不同周龄BalBc小鼠进行RSV感染,分别于15周、16周时腹腔注射OVA,17周起连续雾化OVA1周,第18周时处死小鼠,分析不同周龄RSV感染对于OVA诱导哮喘小鼠CD4+脾细胞内IL-4及IFN-γmRNA表达、肺部病理的影响;连续于3周、5周、7周时反复进行RSV感染,分别于15周、16周时腹腔注射OVA,17周起连续雾化OVA1周,第18周时处死小鼠,分析反复RSV感染对于OVA诱导哮喘小鼠CD4+脾细胞内IL-4及IFN-γ mRNA表达、肺部病理、Th调控组件DNA甲基化水平的影响;免疫荧光检测不同周龄小鼠RSV感染后1周CD4+脾细胞DNMT3a、DNMT1、DNMT3b表达。  结果:⑴与无感染同龄小鼠相比,不同周龄小鼠在RSV感染1周后血浆IL-4、IFN-γ均增加,肺部炎症反应均明显,CD4+脾细胞内DHS位点均呈去甲基化;⑵3、5、8、9周龄小鼠分别RSV感染3周后,血浆IL-4及IFN-γ浓度、肺部炎症反应与同周龄正常小鼠无差别;3周及5周龄初次感染小鼠3周后PMA刺激下IL-4阳性细胞比例明显高于同龄正常小鼠,CD4+脾细胞RSH7、HSⅠ、CNS-1、HSⅤ4个位点的DNA甲基化较同周龄小鼠低下,而8周、9周龄初次感染小鼠与同龄正常小鼠无差异;⑶与无初次RSV感染的小鼠相比,3周龄、5周龄初次感染小鼠在12周时CD4+脾细胞内RSH7、HSⅠ、CNS-1、HSⅤ4个位点的DNA甲基化低下,OVA诱导后CD4+脾细胞IL-4mRNA表达增高,肺部炎症表现明显;7周、8周、9周龄初次感染小鼠12周时CD4+脾细胞内RSH7、HSⅠ、CNS-1、HSⅤ4个位点的DNA甲基化与正常小鼠无差异,OVA诱导后肺部炎症反应及IL-4表达无明显差异。⑷与无初次RSV感染的小鼠相比,3周龄、5周龄、7周龄、8周龄、9周龄时初次感染小鼠在15周CD4+脾细胞内DHS位点DNA甲基化无明显差异,OVA诱导后CD4+脾细胞IL-4mRNA表达、肺部炎症亦无差异。⑸与正常小鼠相比,于3周、5周、7周龄时连续进行RSV感染小鼠,15周龄时CD4+脾细胞内RSH7、HSⅠ、CNS-1、HSⅤ4个位点的DNA甲基化低下,OVA诱导后 CD4+脾细胞IL-4mRNA表达增高,肺部炎症表现明显。⑹小鼠初次RSV感染后1周CD4+脾细胞DNMT3a、DNMT3b免疫荧光强度较同周龄小鼠无明显差异,DNMT1免疫荧光强度明显减弱。  结论:RSV感染可以通过影响CD4+脾细胞DNMT1的表达,使得Th2相关组件DNA甲基化漂移延迟,而后续接触其余不良因素则更易诱导出Th2优势的偏斜。  第三部分:哮喘相关因素对Th2调控组件DNA甲基化及Th优势表型影响的分子机制探讨。  目的:探讨RSV感染及OVA暴露对Th2调控组件DNA甲基化产生影响的分子机制。  方法:比较RSV、紫外线灭活RSV接触小鼠肺部炎症、CD4+脾细胞内IL-4及IFN-γ mRNA水平、Th2调控组件DHS位点DNA甲基化的差异;观察OVA诱导哮喘小鼠肺部及CD4+脾细胞DNMTs、DNA甲基化的情况;研究腹腔注射5-AZA对于OVA诱导哮喘小鼠肺部炎症及CD4+脾细胞内IFN-γ、IL-4mRNA水平影响;检测RSV及OVA诱导后肺部TSLP、IL-33、IL-25mRNA表达。  结果:⑴灭活RSV滴鼻(RSV-组)气道炎症较RSV感染小鼠(RSV+组)明显减轻; RSV+组小鼠3周后PMA刺激下IL-4阳性细胞比例较正常小鼠明显增高,RSV-组无明显差异。⑵RSV-组、RSV+组小鼠CD4+脾细胞RSH6、IL-13P、HSⅡ、HSⅢ、HSⅣ、HSⅤA等6个位点的DNA甲基化水平均无差异;RSV感染小鼠在3周后RSH7、HSⅠ、CNS-1、HSⅤ4个位点的DNA甲基化明显低于同周龄小鼠,灭活RSV接触小鼠与同周龄小鼠相比无明显差异。⑶与正常同龄小鼠相比,OVA诱导小鼠CD4+脾细胞及肺部DNMT3a、DNMY3b的表达增高,除HSⅡ外,其余9个Th2相关DHS均为完全的去甲基化,IFN-γ启动子区域甲基化程度增高。⑷RSV感染、OVA诱导小鼠肺部TSLP、IL-33、IL-25mRNA表达均较正常小鼠明显增加。⑸与仅OVA诱导的小鼠相比,腹腔注射5-AZA的OVA诱导小鼠CD4+脾细胞内IL-4mRNA降低,IFN-γ稍增高;5AZA+OVA组小鼠支气管肺泡灌洗液中白细胞总数、嗜酸性粒细胞及中性粒细胞比例显著低于OVA组,腹腔注射5-AZA后OVA诱导的气道炎症明显减轻。  结论:RSV对于DNA甲基化的影响与其病毒复制、致病性有关;气道上皮来源的Th2类细胞因子并不是影响DNMTs表达的上游因素。
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