表观遗传修饰诱导未成熟树突状细胞的免疫学功能及分子机制

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近20年来,做为治疗终末期器官功能衰竭的最佳手段,器官移植的发展取得了令人瞩目的成绩。外科技术的日臻成熟和新型免疫抑制剂的应用使得移植器官早期失活的危险性降到了最低,移植器官的存活时间明显延长。然而移植排斥问题仍未得到有效解决,同种器官移植长期存活的状况未得到进一步的改善,成为导致移植物功能丧失的最主要原因。因此诱导受体抗原特异性免疫耐受是同种器官移植追求的目标。在诱导免疫耐受过程中一个重要的决定因素是抗原递呈细胞(Antigen presenting cells,APC)的状态,而树突状细胞(Dendritic cells,DC)做为一类功能最强的专职抗原递呈细胞,在识别和递呈抗原、启动免疫应答、诱导移植排斥反应中起着重要的作用。DC成熟状态的不同不仅决定着T细胞的激活,而且还决定了T细胞免疫应答的最终发展方向。而采用不成熟DC是有效诱导移植免疫耐受的方法之一。 表观遗传学(Epigenetics)是指研究基因组DNA序列不变的情况下在表型上具有稳定的、可遗传的(或有潜在可遗传性质)的变化。表观遗传修饰主要包括三个方面:即组蛋白修饰、RNA干扰、和DNA的修饰。在各种组蛋白修饰中, 组蛋白乙酰化修饰在基因活性的调节中扮演着重要的角色。组蛋白乙酰化和去乙酰化分别由组蛋白乙酰基转移酶(Histone acetyltransferases,HAT)和组蛋白去乙化基酶(Histone deacetylases,HDAC)催化完成,是一个动态的过程。丁酸钠(Sodium butyrate)是第一个被验证的HDAC抑制剂(Histone deacetylasesinhibitor,HADCi),已被成功地应用于肿瘤治疗的实验性研究,并取得了一定的疗效。目前关于丁酸钠的研究主要集中在诱导DC分化并诱发机体抗原特异性免疫耐受方面,但其具体作用机理还不清楚。 研究发现,DC产生的不同免疫效应与其所处微环境有关,而吲哚胺2,3双加氧酶(Indoleamine 2,3.dioxygense,IDO)可能在DC诱导免疫耐受的途径中发挥了重要的作用。IDO是一种主要存在于APC中的含有血红素的细胞内酶,是色氨酸向犬尿氨酸和喹啉酸的降解过程中的限速酶。产生IDO的细胞具有较高的特异性,在胸腺髓质、胃肠道粘膜等免疫特赦组织中的DC或巨噬细胞中均发现有。IDO的表达。我们推测,丁酸钠诱导的.DC有可能通过IDO途径抑制活化T细胞的增殖,并与机体诱导免疫耐受的发生有密切的关系。 microRNA(miRNA)是广泛存在于生命体内的一种正常调节机制,其经典的功能是对个体发育的调控。miRNA是由约70nt大小的发夹样单链RNA前体经过Dicer酶加工而成的单链小RNA,有5’磷酸基和3’羟基,约22nt。miRNA是一组不编码蛋白质的短序列单链RNA,在进化上高度保守,与靶序列不完全互补,通过翻译抑制调控基因的表达而不影响和改变mRNA的稳定性。作为基因转录水平的一种调节机制,HDACi影响着约5﹪-10﹪的基因表达,但是HDACi如何在转录和蛋白水平调控基因表达的机制仍然是目前的一个研究难点。而miRNA作为一种广泛存在的对基因表达进行微调的分子,操纵着人类约20﹪-30﹪的基因表达。因此,我们设想HDACi(丁酸钠)对基因转录水平的调控可能是通过miRNA来发挥其作用的。这为在体外有效地抑制DC成熟并稳定保持其不成熟状态以诱导移植免疫耐受提供一个新的研究方向。本文研究内容主要分为三个部分: 一、丁酸钠诱导未成熟树突状细胞的免疫学特性; 二、丁酸钠诱导的未成熟树突状细胞可能通过IDO途径诱导T细胞无能; 三、丁酸钠诱导未成熟树突状细胞的miRNA表达谱研究。 研究得出如下结论: 1.在体外培养条件下,丁酸钠可以抑制PBMC来源的DC的成熟。表现为DC成熟表型的降低,增强的抗原吞噬能力和抑制淋巴细胞增殖的能力。 2.丁酸钠可促进DC负性调控因子B7-H4的表达。 3.丁酸钠诱导的DC可稳定维持不成熟状态,避免被LPS等促成熟因子再次激活。 4.无论DC的成熟状态如何,均有IDO的表达,但imDC的表达量高于mDC。 5.丁酸钠可以促使imDC高水平表达IDO,通过降解细胞微环境中的色氨酸来发挥对T细胞增殖的抑制作用。 6.丁酸钠诱导下DC的miRNA谱发生显著改变。与对照组比较miRNA上调25个,上调的最大差异倍数为66.58倍;下调53个,下调的最大差异倍数为555.13。 7.丁酸钠诱导下与DC分化相关基因谱发生显著改变。上调的基因有14个,下调的基因有20个。上调基因最大差异差异倍数为206.391倍;下调基因最大差异倍数为16.203倍。说明丁酸钠可调控与DC分化相关的基因。 8.丁酸钠诱导下的IDO高表达可能与miR-122a、miR-509、miR-511的表达下调有关。 9.丁酸钠可能通过阻断TLR和NF-kB信号传导通道干扰DC的正常成熟过程。 10.丁酸钠诱导下的DC生物学特性的改变是多基因间作用的结果,并接受miRNA的调控,最终发挥诱导免疫耐受的作用。
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