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目的:线粒体融合蛋白2(Mfn2)作为线粒体外膜上了一种跨膜GTP酶,除了介导线粒体融合外,还参与了细胞能量代谢、增殖及凋亡等众多细胞生物学过程;Ca2+-CaN-NFAT信号通路在T细胞的增殖、分化等生命过程中发挥关键作用,同时Mfn2对维持T细胞活化过程中的钙离子信号有重要作用。前期实验证明,HMGB1能够时间/剂量依赖性的抑制T淋巴细胞的免疫功能,同时抑制Mfn2的表达;过表达MFN2能够减轻HMGB1的抑制效应,并且其机制可能是通过Ca2+-NFAT信号通路而实现。然而,Mfn2调节T淋巴细胞功能的具体机制尚不清楚。因此,本研究通过构建携带Mfn2基因及其干扰序列的慢病毒载体(LV-Mfn2及LV-Mfn2RNAi)转染T淋巴细胞系,探索Mfn2对T淋巴细胞免疫功能的影响及Ca2+-CaN-NFAT信号通路在该过程中的作用。
方法:体外培养人T细胞淋巴瘤细胞系Jurkat细胞,用含10%胎牛血清的RPMI1640培养基调整细胞浓度为1×106/ml,然后接种于6孔板,对其进行慢病毒转染后进行效果验证,符合要求后进行分组,在0h,6h,12h,24h,48h时间点处用浓度为50ng/ml PMA/1uM Ionomycin进行刺激。实验一:在上述不同时间点使用P/I进行刺激,MTT法检测Jurkat T淋巴细胞增殖,ELISA检测细胞上清液中细胞因子IL-2,IL-4,IFN-γ的表达,分析时间效应关系;同时采用流式细胞术Fluo-3AM检测胞浆钙离子水平,Western blot法检测CaN的改变,ELISA法检测NFAT活化情况,观察调节Mfn2的表达对Ca2+-CaN-NFAT信号通路各个环节的影响。实验二:根据以上结果找出最佳刺激时间点,然后分别使用LV-CAN和终浓度为20ng/ml的FK506来调节CAN的表达,在该时间点下分别采用MTT法检测JurkatT淋巴细胞增殖,ELISA检测细胞上清液中细胞因子IL-2,IL-4,IFN-γ的表达,观察改变CAN的表达对Mfn2引起T细胞免疫功能变化的影响。Western blot法验证各组CAN的改变,并且采用ELISA法检测NFAT活化情况,明确CAN在该信号通路中的关键地位。
结果:
1.调节Mfn2的表达对T淋巴细胞免疫功能的影响及信号机制的探究:(1)慢病毒载体验证结果显示,LV-Mfn2RNAi-RFP组mRNA和Mfn2蛋白表达明显下调;反之,LV-Mfn2-GFP组mRNA和Mfn2蛋白表达明显升高。(2)Mfn2干扰组在P/I刺激剂作用24h增殖能力,细胞上清液中IL-2的水平,细胞因子IFN-γ/IL-4比值明显抑制; Mfn2过表达组细胞在P/I刺激剂作用24h上述指标显著增加。(3) Mfn2干扰组24hT细胞胞浆钙离子水平,CAN的表达,核转录因子NFAT活性明显低于对照组及空载体组;Mfn2过表达组细胞在刺激24h上述指标显著增加。
2.调节CaN的活性对Mfn2改变T细胞功能的影响及NFAT的变化:(1)上调CAN的表达对抑制Mfn2表达后T淋巴细胞增殖功能、IL-2分泌、IFN-γ/IL-4比值降低的影响:MFN2干扰组细胞增殖程度、IL-2分泌水平、IFN-γ/IL-4比值较空载体组明显降低;转染LV-CAN使钙调磷酸酶表达升高之后,被抑制的细胞增殖、IL-2分泌、IFN-γ/IL-4比值可被逆转。(2)抑制CAN的活性(FK-506)对上调Mfn2表达后T淋巴细胞增殖功能、IL-2分泌、IFN-γ/IL-4比值升高的影响:Mfn2过表达组细胞增殖程度,IL-2水平,IFN-γ/IL-4比值较空载体组显著增高;当使用FK506降低CAN的表达后,升高的细胞增殖、IL-2分泌、IFN-γ/IL-4比值可被逆转。(3)转染LV-CAN对下调Mfn2表达后CAN、NFAT表达下降的影响:Mfn2干扰组CAN表达,NFAT活性较空载体组明显降低;转染LV-CAN使钙调磷酸酶表达升高,被抑制的CAN表达,NFAT在一定程度上可被逆转。(4)抑制CAN的活性(FK-506)对上调Mfn2表达后T细胞CAN、NFAT活性升高的影响: Mfn2过表达组CAN表达,NFAT活性较空载体组组明显升高,当使用FK506降低CAN的表达,升高的CAN的表达,NFAT活性明显受到抑制。
结论:
1.上调Mfn2表达能够增强T淋巴细胞增殖能力,IL-2的分泌,增强T细胞的免疫功能;并且Mfn2表达增加能够显著提高胞浆Ca2+,CAN及NFAT的表达,反之干扰MFN2表达效应完全相反。提示Mfn2可能在脓毒症功能免疫紊乱中占有一席之地,并且可能是通过Ca2+-CaN-NFAT信号途径来发挥作用。
2.调节CAN的表达能够逆转Mfn2表达改变对T细胞免疫功能的影响,明确CAN的关键地位,证明Ca2+-CaN-NFAT信号通路是Mfn2表达改变影响T淋巴细胞功能中的重要信号通路,为深入认识MFN2在T淋巴细胞中发挥作用的途径提供了重要的理论依据。