LPS通过上调let-7e的表达抑制MDSC的凋亡

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早在30年前髓样来源的抑制性细胞(MDSC,myeloid-derived suppressor cells)在肿瘤病人中就已被报道,最近几年其在免疫系统中的作用得到广泛研究。事实上,很多证据已经证明 MDSC对肿瘤和其他疾病中的免疫应答起着很重要的负性调控作用。MDSC不仅对 T细胞免疫应答有抑制作用,它们亦可以通过细胞因子等对先天免疫应答发挥抑制作用。  它是一个未充分分化成成熟细胞的异质性细胞群,缺乏成熟细胞如单核细胞、巨噬细胞、DC的表面标记,但具有单核细胞和粒细胞的形态。在小鼠体内MDSC为Gr1+CD11b+,它大约占正常小鼠的骨髓细胞的20-30%、脾脏细胞的2-4%。MDSC的显著特点是在病理条件下显著扩增,而 MDSC的扩增是MDSC发挥作用的一个重要显著特征。是何种因素导致 MDSC的扩增一直不太清楚。尽管有报道认为很多来源于肿瘤细胞和 T细胞等分泌的细胞因子参与了MDSC的扩增,如VEGF、GM-CSF、G-CSF、M-CSF、IFNγ、SCF、TGFβ、IL-1β、IL-10、IL-12、IL-13等等,但其作用机制尚很不明了。探讨MDSC扩增的机制是进一步了解MDSC作用及如何调控其免疫抑制作用的重要前提。  已有的研究表明 LPS处理的MDSCs数量增加,且向 M1型极化,但 LPS是如何使MDSCs数量增多,又如何使MDSCs向M1型细胞极化,目前机制方面研究还很缺乏。  MicroRNAs(miRNAs)是一类非编码,能参与基因转录后水平调控的小分子RNA,长度一般约为22个核苷酸。从上世纪90年代在秀丽线虫中发现第一个microRNA--Lin4之后,经过多年研究,发现miRNAs的功能涉及到很多的生物学及生理学、病理学过程,如细胞的增殖分化和凋亡、个体发育和肿瘤等疾病的发生发展。现有的研究表明miRNAs在免疫系统的各种细胞的分化发育也起着十分重要的作用。由此,我们提出LPS是否通过调控miRNAs的表达,进而促进MDSCs的扩增或者数量的增多?  为此,我们首先应用LPS处理MDSCs,通过microarray检测LPS处理后的MDSCs的MiRNAs的变化,发现LPS处理后的MDSCs的microRNA的表达谱和未处理组相比呈现显著的变化,说明LPS处理MDSCs的扩增或数量的增多可能通过调控miRNA的表达来实现。我们仔细分析发现miRNA let-7e在处理组和非处理组有非常显著差异。由此在本课题中,我们拟争对以下几个科学问题进行研究:1.LPS通过何种途径调控let-7e表达;2.建立let-7e过表达嵌合小鼠动物模型,分析是否过表达let-7e可以引起MDSCs的扩增;3.应用分子生物学方法分析let-7e的靶基因,研究let-7e使MDSCs扩增或数量增多的作用机制。  我们首先应用100ng LPS注射到B6小鼠腹腔中,30小时后,取骨髓和脾脏的细胞,制备单个细胞悬液后,用CD11b、Gr荧光抗体染色后,用FACS分析发现:LPS处理的小鼠的骨髓和脾脏中的Gr+CD11b+小鼠的MDSCs比例比未注射组显著升高。Microarray结果显示LPS处理的MDSCs中的let-7e、mir-21、mir-325等表达明显上升,而mir-122,mir-695、mir-30等表达明显下降。为进一步分析LPS通过何种途径调控了let-7e表达,我们应用转录因子分析软件对let-7e基因启动序列前2000bp分析何种转录因子可能结合在let-7e启动子部位,发现GATA1/GATA2可能调控了let-7e表达。我们通过双荧光报告系统验证了GATA1/GATA2对let-7e调控的可能性,并进一步通过不同大小的启动子片段限定了GATA1/GATA2与let-7e结合的最小区域。  为研究 let-7e是否调控 MDSCs的扩增或数量,首先我们构建pMDH1-PGK-GFP-let-7e过表达质粒,并通过let-7e特定PCR以及应用FACS检测GFP表达来验证我们所构建的pMDH1-PGK-GFP-let-7e能成功表达let-7e。在此基础上,为更好的研究let-7e对MDSCs的影响,我们通过制备let-7e的逆转录病毒,感染骨髓干细胞,并建立let-7e过表达嵌合小鼠模型,通过FACS和PCR检测证明我们的嵌合小鼠模型成功建立。进一步通过FACS分析发现:在嵌合小鼠中,其T细胞亚群的比例在GFP+和GFP-细胞群中无显著差异。而无论是骨髓还是脾脏GFP+细胞中MDSC都显著高于其在GFP-细胞群中的比例。提示let-7e过表达后确实引起MDSCs数量的增多。  为了研究let-7e是如何促进MDSC的增多,我们通过注射Brdu到let-7e过表达嵌合小鼠体内,12小时后检测发现let-7e过表达小鼠的MDSCs Brdu阳性百分比与WT小鼠相比,无显著差异,提示let-7e并不影响MDSC细胞的增殖或自我更新。但应用AnnexinV染色发现,let-7e过表达小鼠的MDSCs凋亡和WT小鼠相比显著减少,这一结果提示 MDSCs数量增多可能是由于 Let-7e阻止MDSC细胞凋亡导致的。然后,我们通过软件分析和 PCR、荧光素酶报告系统western-blot等预测和验证 let-7e在MDSC扩增中的作用机制。结果提示 let-7e可能通过调控Caspase-3、Caspase-7的表达来抑制MDSCs的凋亡。  综上所述,我们的研究发现 LPS能使 MDSCs的数量增多,其可能的机制之一是通过调控GATA1、GATA2来促进let-7e表达,而let-7e进一步通过阻止caspase-3、Caspase-7的表达从而进一步抑制MDSCs的凋亡,最终使MDSCs的数量呈现增多现象。这为阐明 MDSC扩增的分子调控提供了新的理论解释,为在肿瘤,感染等疾病中干预MDSCs的生物学行为提供新的思路。
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