PKC-θ基因敲除对哮喘小鼠CD4+T细胞分化过程中全基因组甲基化的影响

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目的:分析PKC-θ敲除对哮喘模型小鼠来源的脾CD4+T细胞全基因组甲基化的影响,为过敏性哮喘的治疗提供实验基础。方法:PKC-θ基因敲除C57BL/6小鼠20只,雌雄各半。其中10只小鼠分别于第0天、第7天、第14天腹腔注射200μL PBS缓冲液[含100μg卵清蛋白(OVA)和1 mg Al(OH)3]进行致敏。第15天,将小鼠置于自制封闭容器中,用含5%OVA和2%Al(OH)3的PBS缓冲液超声雾化吸入诱发哮喘,每天一次30min,连续7天。于第21天(最后一次雾化吸入24h内)处死(命名为KO-21d组)。对照组以PBS代替OVA,其他处理相同(KO-0d组)。检测内容如下:(1)所有小鼠取肺组织进行H&E和PAS染色,观察小鼠肺组织病理改变;(2)收集肺泡灌洗液(BALF),ELISA检测IL-4、IL-17、IFN-γ含量,并进行白细胞计数;(3)分离脾脏,并制备单细胞悬液,流式细胞术检测小鼠脾细胞中Th1(CD4+IFN-γ)、Th2(CD4+IL-4)、Th17(CD4+IL-17)、CD4+CD25+Treg细胞比例;(4)流式细胞术分选脾细胞中CD4+T细胞,提取基因组后,用全基因组重亚硫酸盐测序(whole-genome bisulfite sequencing,WGBS)检测PKC-θ敲除的CD4+T细胞全基因组甲基化,采用R软件及其程序包分析差异甲基化区域(differentially methylated region,DMR)?以及DMR相关基因及其启动子的GO分类?KEGG信号通路富集。结果:1.肺组织H&E和PAS染色结果显示,PKC-θ能减少气道炎性细胞的浸润以及气道粘液分泌。2.ELISA结果显示,KO-0d组和KO-21d组小鼠BAFL中的细胞因子IFN-γ水平分别为(117.8±16.8)和(85.3±24.2)pg/ml。与KO-0d组比较,KO-21d组BALF中IFN-γ的含量明显降低(P<0.05)。KO-0d组和KO-21d组BALF中的细胞因子IL-4水平分别为(7.1±2.3)和(14.5±3.6)pg/ml。相比于KO-0d组,KO-21d组IL-4的含量显著增高(P<0.01)。而KO-0d组和KO-21d组的细胞因子IL-17水平分别为(4.3±1.1)和(9.2±4.3)pg/ml。相比于KO-0d组,KO-21d组肺泡灌洗液中IL-17的含量有所增高(P<0.05)。3.流式细胞仪检测结果显示,KO-0d组和KO-21d组小鼠BALF中细胞数分别为(1.41±0.32)和(2.53±0.62)10-4/m L。KO-21d组BALF中细胞的数量显著高于KO-0d组(P<0.01)。KO-0d组和KO-21d组脾细胞中Th1细胞比例分别为(9.45±1.12)%和(6.28±0.94)%。KO-21d组Th1细胞比例显著低于KO-0d组(P<0.01)。KO-0d组和KO-21d组脾细胞中Th2细胞比例分别为(6.62±1.33)%和(7.62±0.89)%。KO-21d组与KO-0d组间Th2细胞比例无显著变化(P>0.05)。KO-0d组和KO-21d组脾细胞中Th17细胞比例分别为(2.12±0.49)%和(4.85±0.66)%。与KO-0d组比较,KO-21d组Th17细胞比例明显增高(P<0.01)。KO-0d组和KO-21d组脾细胞中Treg细胞比例分别为(6.48±1.62)%和(3.00±0.99)%。KO-21d组与KO-0d组比较,Treg细胞比例降低(P<0.01)。4.对WGBS进行数据分析后共获得到14000个显著的DMR,进一步的GO分类结果显示,这些DMRs对生物学进程、细胞组分以及分子功能影响较为广泛。而KEGG分析结果表明,这些DMR关联的基因主要富集到与细胞增殖、缺氧、免疫等与过敏性哮喘紧密相关的生物学相关的信号通路中,如Rap1 signaling pathway、MAPK signaling pathway、Calcium signaling pathway、PI3K-Akt signaling pathway、T cell receptor signaling pathway、HIF-1 signaling pathway、HIF-1signaling pathway等。结论:1.OVA致敏的PKC-θ敲除小鼠表现为增多的气道炎性细胞浸润以及气道粘液分泌;2.过敏性哮喘PKC-θ敲除小鼠BALF中炎性因子IL-4、IL-17分泌增加;3.过敏性哮喘PKC-θ敲除小鼠脾CD4+T细胞中Th2(CD4+IL-4)、Th17(CD4+IL-17)比例上升;4.过敏性哮喘PKC-θ敲除小鼠脾CD4+T细胞中甲基化影响的基因主要与细胞增殖、缺氧、免疫等相关的信号通路。
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