地塞米松诱导雏鸡应激影响免疫关键调控基因鉴定及GBP4L免疫调节功能研究

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:nicolewyy
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在全球范围内,鸡肉产品是动物来源食用量最高的食品。在过去的几十年中,鸡肉和蛋制品行业取得了巨大的成功。然而,应激性免疫抑制仍然是目前导致鸡群免疫失败和疾病爆发的一个隐藏威胁,给现代家禽养殖业带来了巨大的经济损失。如何科学有效地提高家禽应对应激的能力,是养禽业亟待解决的生产难题。本研究从系统观点出发,在2.0mg/kg体重地塞米松诱导的鸡应激性免疫抑制模型基础上,利用RNA-seq技术筛选鸡应激性免疫抑制脾脏差异表达m RNA,利用等重同位素多标签相对定量蛋白质组学技术(Tandem mass tags,TMT)构建鸡应激性免疫抑制脾脏差异蛋白质组谱,两组学数据联合分析,筛选并确定应激影响免疫功能的关键候选基因GBP4L,在细胞水平和个体水平验证GBP4L基因,研究其免疫调控功能,为家禽应激影响免疫功能分子调控机制的解析奠定基础,也为科学防治家禽应激反应提供理论依据。具体研究结果如下:1、基于转录组学解析地塞米松诱导雏鸡脾脏免疫抑制响应机制利用RNA-seq技术鉴定到地塞米松诱导的鸡应激性免疫抑制模型脾脏组织中515个显著差异表达基因(Differentially expressed genes,DEGs)。细胞因子-细胞因子受体相互作用信号通路在应激诱导的免疫抑制过程中被强烈激活。通过GO、KEGG和PPI分析,我们发现IL8L2、IL8L1、CXCR5、CCR8L、CCR9和CCR10可能通过细胞因子-细胞因子受体相互作用信号通路在应激诱导的免疫抑制中发挥重要作用。GBP4L可能通过与ISG12-2、MOV10基因互作,参与应激性免疫抑制反应。TNFRSF13B和TNFRSF13C可能通过细胞因子-细胞因子受体相互作用信号通路和产生Ig A的肠道免疫网络信号通路在应激诱导的免疫抑制中发挥重要作用。这些结果为进一步研究应激性免疫抑制的分子机制提供了宝贵基础,同时也为更好地理解与应激性免疫抑制有关基因之间的相互作用提供了新的见解。2、蛋白组与转录组联合分析解析雏鸡脾脏应激性免疫抑制分子机制基于TMT的分析表征了地塞米松诱导的应激性免疫抑制模型中鸡脾脏组织的蛋白质表达谱。共鉴定出590个差异表达蛋白(Differentially abundant proteins,DAPs),这些DAPs在以下功能类别中显著富集:ECM-受体相互作用、DNA复制、p53信号通路、PI3K-Akt信号通路和NF-kappa B信号通路。蛋白质组和转录组数据整合分析,发现62个DAPs的蛋白质水平与它们的m RNA水平相关。在这些蛋白质中,我们重点关注两个显著上调的DAP/DEGs,DPP4和ALDH1A3,以及两个显著下调的DAP/DEGs,GBP4L和OASL。以上结果为GBP4L基因作为参与应激性免疫抑制的关键基因再次提供证据。我们推测,GBP4L基因显示出作为家禽应激影响免疫功能重要调控靶点的潜力,可能有助于培育具有降低应激水平的鸡品种。3、关键基因GBP4L体外水平免疫功能验证扩增鸡GBP4L基因全长CDS区并分析其生物信息学功能,结果显示,GBP4L基因CDS区全长1878bp,编码626个氨基酸,不稳定指数为39.85,为稳定蛋白,总平均亲水性为-0.456,为亲水性蛋白。GBP4L蛋白主要由α-螺旋,β-折叠,延伸链和无规则卷曲组成,其中α-螺旋占整个二级结构的62.30%,β-折叠占3.67%,延伸链占8.95%,无规则卷曲占25.08%。构建pc DNA3.1-EGFP-GBP4L重组质粒并合成si-GBP4L基因干扰片段,分别转染HD11细胞,检测细胞表型,结果发现,GBP4L基因可影响HD11细胞炎性因子的表达,下调促炎因子IFN-γ、IL-1β、IL-12B、TNF-α、IL-6、i NOS表达(P<0.05),促使HD11细胞由M1型极化状态向M2型转化;鸡GBP4L基因可有效降低LPS所致HD11细胞IL-8基因表达(P<0.05),降低HD11细胞炎症反应,并且可促进HD11细胞增殖(P<0.05),抑制HD11细胞凋亡(P<0.05)。4、关键基因GBP4L体内水平免疫功能验证选择48只28d体重相近、健康固始公鸡为研究对象,采用32±1℃高温处理,持续处理4周,构建固始鸡热应激模型,经颈部皮下注射纯化后的p AAV-GBP4L-3FLAG病毒,病毒量为2.43*1010vg,检测免疫学相关指标,结果显示,本研究成功构建p AAV-GBP4L-3FLAG腺相关病毒重组质粒,鸡GBP4L基因在脾脏组织显著高表达(P<0.05)。注射重组腺相关病毒GBP4L质粒,可以有效缓解热应激所致鸡鸡血清CD3+、CD4+、Ig G、Ig M水平降低(P<0.05),皮质酮以及TNF-α、IL-1β、IL-6、TGF-β、NF-k B细胞因子浓度升高(P<0.05),缓解热应激所致炎症反应,改善机体免疫状态;注射重组腺相关病毒GBP4L质粒,可有效缓解热应激所致鸡血清GLU、ALT、AST、TC水平升高(P<0.05),CHE、ALP、TG水平降低(P<0.05),从而有效缓解热应激所致鸡肝脏和心肌受损情况;注射重组腺相关病毒GBP4L质粒,可以提高热应激鸡脾脏和法氏囊免疫器官指数,缓解热应激所致脾脏组织损伤。综上所述,本研究整合转录组与蛋白质组测序数据,筛选出地塞米松诱导的应激性免疫抑制关键候选基因GBP4L,在体内和体外水平验证其生物学功能发现,GBP4L基因可以负性调控HD11细胞促炎因子的表达,可能是机体炎症应答的一个刹车因子,能够通过抑制细胞因子表达,防止机体过度炎症反应所导致的“细胞因子风暴”发生。注射重组腺相关病毒GBP4L质粒可以有效缓解固始鸡热应激。本研究为阐明应激性免疫抑制发生机制提供了新的见解,并且为GBP4L基因作为应激影响免疫功能重要调控靶点提供了理论依据。
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