草鱼脂肪肝细胞源外泌体miR-122调控CIK细胞氧化应激及免疫功能的机制研究

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草鱼(Ctenophcuyngodon idellus)是我国分布广泛的重要淡水经济鱼类,在养殖过程中容易出现肝脏脂质过度蓄积导致的机体抗应激及免疫功能降低等问题。因此,调控肝脏的脂质蓄积,提高草鱼肝脏对脂肪的利用能力进而提升鱼体免疫力就显得非常必要和迫切。外泌体(Exosomes)作为细胞间信息交流的新模式,通过其携带的micro RNAs、蛋白质等因子调控受体细胞的功能,是调节脂代谢紊乱和免疫功能的重要途径,但其调节鱼类肝脏与其它组织间的作用机制尚不清楚。因此,本试验首先从草鱼脂肪肝细胞中分离鉴定外泌体,然后通过与CIK细胞共培养、miR-122 mimic转染、miR-122的靶基因鉴定、HO-1干扰及蛋白质组学等技术,探究草鱼脂肪肝细胞源外泌体通过miR-122对CIK细胞氧化应激及免疫功能的影响,旨在探讨外泌体调控草鱼肝细胞与CIK细胞间“通讯”的分子机制并挖掘潜在的关键外泌体蛋白质。研究结果为进一步认识外泌体参与鱼类脂质代谢紊乱致炎的机理研究提供了新视角和一定的理论依据。主要研究结果如下:(1)草鱼脂肪肝细胞源外泌体的分离与鉴定使用无血清培养基培养细胞和差速超速离心法分离纯化了外泌体。电镜技术和NTA结果发现外泌体的直径在30-150 nm之间、呈圆形或椭圆形、纯度较高且杂质较少、具有典型的脂质双分子层和“杯盘”状形态;纳米流式细胞术显示外泌体标志蛋白CD63和CD81均有阳性信号。(2)草鱼脂肪肝细胞源外泌体通过miR-122靶向HO-1调节CIK细胞氧化应激及免疫功能草鱼肝细胞源外泌体(Exos)和脂肪肝细胞源外泌体(OA-Exos)与CIK细胞共培养试验,结果发现OA-Exos诱导CIK细胞发生氧化应激和炎症反应,进一步研究发现miR-122在OA-Exos中高度富集。生物信息技术预测miR-122的靶基因,并使用双荧光素酶报告基因系统进行验证,发现草鱼miR-122可与HO-13’UTR结合,调控HO-1基因的表达。HO-1 siRNA干扰实验结果表明氧化应激与免疫相关基因/蛋白的表达变化与miR-122转染实验的结果相似,均可促进炎症因子的表达。表明脂肪肝细胞源外泌体可通过miR-122靶向HO-1调节CIK细胞氧化应激及免疫功能。(3)草鱼脂肪肝细胞源外泌体的蛋白质组学分析外泌体不仅富集特异micro RNA,还包含多种重要蛋白质。为进一步探索外泌体在草鱼脂肪肝发生过程中的作用,通过i TRAQ/TMT全蛋白定量分析对草鱼肝细胞和脂肪肝细胞释放的外泌体进行蛋白质组学分析,并进行关键蛋白质筛选和相关功能分析,结果表明OA-Exos中差异表达的蛋白质共617个,其中上调蛋白数目为320个,下调蛋白数目为297个。在筛选的10种差异表达的关键蛋白质中,下调蛋白有金属硫蛋白(Metallothionein)和过氧化物酶5(PRDX5)两种,均参与细胞抵抗氧化应激的过程,上调蛋白包括FABP3b、HSP70、IL-1R等8种,它们均与脂代谢紊乱、氧化应激和炎症发生相关,这可以为开展不同养殖鱼类不同类型、不同阶段脂肪肝(病)的生物标志的研究,提供从宏观到微观的生物标志判断因子。综上所述,本试验在优化草鱼脂肪肝细胞源外泌体分离鉴定方法的基础上,发现OA-Exos可以将富集的miR-122转移至CIK细胞,靶向调控HO-1的表达,进而降低CIK细胞的抗氧化应激及免疫功能。同时蛋白质组学分析筛选出一批参与脂代谢和免疫调节的关键外泌体蛋白质,可为进一步揭示外泌体参与鱼类脂肪肝的形成及致炎的分子机制提供一定的理论依据。
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