组蛋白去甲基化酶Kdm5b和RNA结合蛋白Rbm25在免疫炎症中的作用和机制研究

摘要

炎症反应是机体应对外来病原体或内部组织细胞受损等不利因素的应激生命过程，是机体清除有害刺激和启动治愈过程的应对措施。炎症反应根据其作用的特点和方式，分为急性炎症反应和慢性炎症反应。前者在病原体急性感染或机体组织损伤的早期发生，而后者指持续的、相对低水平的炎症反应，由多种细胞参与，表现为组织破坏和修复的同时发生，可由急性炎症反应转化而来。炎症反应是多种疾病如病原体感染和自身免疫性疾病的共同病理过程，其失调影响疾病的进程和转归。巨噬细胞和树突状细胞作为重要的天然免疫细胞，分泌多种细胞因子，能够快速的触发天然免疫应答，介导急性和慢性炎症反应。天然免疫细胞活化不足，机体便不能有效的抵抗外界病原体，而过度或持续激活则会引发过强的炎症反应或慢性炎症迁延，导致一系列免疫病理损伤和自身免疫性疾病，因此巨噬细胞和树突状细胞介导的天然免疫应答和炎症反应必须受到严密的调控，然而关于炎症反应的精细调节机制尤其是转录水平的调节尚有很多未解之处。课题组聚焦研究天然免疫细胞及其介导的炎症反应在感染性疾病和炎症性疾病中的作用，以及机体如何精细调控天然免疫细胞的活化和功能。本课题就组蛋白去甲基化酶(Histone demethylase，HDM)Kdm5b(lysine demethylase5B)和RNA结合蛋白Rbm25（RNA binding motif protein25）在天然免疫细胞介导的炎症触发和消退中的作用和分子机制展开探索。　　巨噬细胞和树突状细胞通过其上表达的模式识别受体如Toll样受体(Toll like receptors，TLRs)识别病原体来源的病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)，启动天然免疫应答反应，快速触发炎症反应以抵御病原体的入侵。机体如何在有效清除感染的同时避免因过度的炎症反应而造成组织损伤，尚需深入阐明。在第一部分研究中，通过对重要的组蛋白H3K4去甲基化酶家族成员进行功能筛选，发现组蛋白去甲基化酶Kdm5b对于TLRs诱导的IL-6、TNF-α和IFN-β等多种细胞因子的产生是必需的。利用Kdm5b的siRNA和Kdm5b基因敲除小鼠(Kdm5b-KO)，发现Kdm5b的表达下调或缺失均能降低巨噬细胞和树突状细胞TLR配体刺激产生的多种炎症因子。在内毒素休克模型中，Kdm5b敲除小鼠血清中IL-6、TNF-α、IFN-β、IL-1β、IL-12p70的水平较野生型小鼠显著降低，Kdm5b敲除小鼠肺部的炎症细胞浸润和损伤减轻。Kdm5b缺陷显著抑制小鼠巨噬细胞中TLR诱导的NF-κB通路的活化，而过表达Kdm5b能够剂量依赖性地促进NF-κB报告基因活性。机制研究发现Kdm5b能够抑制天然免疫负向调控分子NLRC5的诱导表达。巨噬细胞活化后，Kdm5b能特异性地结合到NLRC5的启动子区，通过其H3K4去甲基化酶活性，降低启动子区H3K4me3的水平，从而抑制NLRC5的转录和表达，上调NF-κB活化水平，最终促进炎性细胞因子和Ⅰ型干扰素的产生。该研究揭示了组蛋白去甲基化酶Kdm5b促进天然免疫细胞介导的炎症反应的表观调控作用，丰富了天然免疫应答的内源性表观调节机制，为内毒素休克和感染性疾病的治疗提供了新的潜在靶点。　　天然免疫细胞上的模式识别受体除了识别PAMPs，也能识别损伤、凋亡或坏死细胞释放的细胞内容物，即损伤相关分子模式(Damage-assoicated molecular patterns，DAMPs)，触发内源性炎症。上述内源性刺激介导的天然免疫细胞持续过度活化会引起病理性的内源性炎症，造成机体组织的免疫病理破坏，导致以类风湿性关节炎(Rheumatoid arthritis，RA)为代表的多种慢性炎症性疾病。在第二部分的研究中，通过分析RA患者以及胶原诱导的关节炎（Collagen-induced arthritis，CIA）小鼠滑膜组织的基因芯片检测结果，鉴定到RNA结合蛋白Rbm25(RNA binding motif protein25)在RA患者和CIA小鼠中表达显著降低。LPS刺激也诱导巨噬细胞中Rbm25的表达降低。利用siRNA干扰Rbm25表达后，巨噬细胞中IL-1β、IL-6、IL-23、GM-CSF等多种细胞因子的mRNA和蛋白水平的表达显著增加，而这些细胞因子对于RA疾病中Th17细胞的分化和功能，以及成纤维样滑膜细胞(Fibroblast-like synoviocytes，FLS)的增殖和活化至关重要。此外，用Rbm25干扰的巨噬细胞的上清液培养成纤维样滑膜细胞发现可以促进其增殖，在FLS细胞中干扰Rbm25的表达亦能够促进其炎症介质和基质金属蛋白酶(MMP)包括MMP3、MMP9和MMP13的产生。机制研究发现Rbm25并不影响MAPK和NF-κB的活化，亦不影响上述细胞因子mRNA的降解。对Rbm25干扰的巨噬细胞进行全转录组分析，发现多个免疫基因及表观修饰分子的可变剪切发生外显子跳跃(Skipped exon，SE)。生物信息分析发现发生外显子跳跃的基因主要是发挥基因转录及转录调节相关功能。进一步研究表明Rbm25控制重要表观调控分子NCOR1和NCOR2的转录本的可变剪切，预计影响其免疫活化功能从而下调免疫应答的活化，抑制炎症反应。当某些因素导致Rbm25的表达下降，就会引起巨噬细胞的过度活化，炎症消退障碍，参与慢性炎症性疾病的发生发展。而Rbm25抑制巨噬细胞介导的炎症反应的具体分子机制，包括Rbm25所作用的可变剪切的靶mRNA以及该可变剪切体的免疫学功能，还有待于进一步的深入研究。　　上述两部分的工作揭示了组蛋白去甲基化酶Kdm5b和RNA结合蛋白Rbm25在天然免疫应答和炎症反应中的调控作用，阐述了炎症反应的转录水平的新型调节机制，丰富了感染性疾病和慢性炎症性疾病的发生机理。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一部分组蛋白去甲基化酶Kdm5b通过调控NLRC5转录促进天然免疫应答活化

一、引言

二、材料与方法

三、实验结果

四、讨论

五、总结

第二部分RNA结合蛋白Rbm25在炎症反应中的功能及机制研究

一、引言

二、材料与方法

三、实验结果

四、讨论

五、小结

参考文献

综述 巨噬细胞在慢性炎症性疾病中的作用相关研究进展

参考文献

作者简历和研究生期间发表的论文和国内外学术交流

致谢