氨气暴露诱导鸡外周血淋巴细胞免疫抑制和细胞凋亡的机理研究

来源 :张婧阳 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xielianqin
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氨气是畜禽舍中一种有毒且具有刺激性气味的环境污染物,严重威胁畜禽和养殖人员的健康。外周血淋巴细胞是机体中一类重要的免疫细胞,通过血液循环和淋巴循环与免疫器官和组织相互联系,在免疫应答功能中发挥重要的调控作用。Micro RNA(miRNA)通过调控靶基因介导生物体氧化应激和细胞凋亡。然而,氨气对鸡外周血淋巴细胞的毒性作用和机理尚无报道。因此,本研究以鸡外周血淋巴细胞为试验对象,成功建立体外氨气中毒模型。CCK8法检测细胞活力;荧光染色法检测活性氧(ROS)的水平和线粒体膜电位;试剂盒法检测抗氧化酶的活性;流式细胞术检测细胞凋亡率;q RT-PCR和Western blot检测细胞色素P450酶、热休克蛋白、免疫相关因子、细胞凋亡相关基因、miR-6615-5p和SMAD7的表达。此外,通过构建miR-6615-5p过表达/敲低模型以及SMAD7敲低模型,验证miR-6615-5p和SMAD7的靶向关系,检测ROS的水平、抗氧化酶的活性、细胞凋亡率及细胞凋亡相关基因的变化。本研究旨在从细胞色素P450酶、氧化应激、热休克蛋白、免疫功能、细胞凋亡、以及miR-6615-5p/SMAD7轴的角度出发,探究氨气暴露引起鸡外周血淋巴细胞中毒的复杂机理。主要结果如下:(1)随着氨气暴露浓度的增加,鸡外周血淋巴细胞的细胞活力逐渐降低。结果表明:氨气中毒抑制鸡外周血淋巴细胞的细胞活力,对鸡外周血淋巴细胞产生细胞毒性作用。(2)氨气暴露上调细胞色素P450酶相关基因(CYP1B1、CYP1C1、CYP2C8、CYP2D6、CYP3A4和CYP17A1)的表达;增加ROS的水平,降低抗氧化酶(CAT、SOD和GSH-Px)的活性,诱导氧化应激。上述指标变化均具有剂量依赖效应。结果表明:氨气暴露通过激活细胞色素P450酶引起鸡外周淋巴细胞氧化应激。(3)氨气暴露上调热休克蛋白(HSP25、HSP40、HSP60、HSP70、HSP90和HSP110)的表达;抑制Th1细胞相关因子(IFN-γ和IL-2)和Treg细胞相关因子(IL-10和TGF-β1)的表达,促进Th2细胞相关因子(IL-1β、IL-4和IL-6)和Th17细胞相关因子(IL-17、IL-21和IL-22)的表达,通过Th1/Th2和Treg/Th17细胞失衡触发免疫抑制。上述指标变化均具有剂量依赖效应。结果表明:热休克蛋白参与氨气暴露引起的鸡外周血淋巴细胞免疫抑制。(4)氨气暴露导致细胞凋亡率升高,线粒体膜电位下降,死亡受体相关促凋亡基因(TNF-α、TNFR1、TRADD、FADD和Caspase-8)、线粒体相关促凋亡基因(Bid、Bax、Bak、Cytc、APAF1和Caspase-9)和细胞凋亡执行基因(Caspase-3)的表达增加,线粒体相关抗凋亡基因(Bcl-2)的表达减少。上述细胞凋亡相关基因的变化均具有剂量依赖效应。结果表明:TNF-α/TNFR1/Caspase-8死亡受体途径通过激活Bid/Bax/Caspase-9线粒体途径介导氨气暴露引起的鸡外周血淋巴细胞细胞凋亡。(5)通过生物信息网站,预测到SMAD7是miR-6615-5p的靶基因。随着氨气暴露浓度的增加,miR-6615-5p以剂量依赖性方式显著升高,而SMAD7以剂量依赖性方式显著降低。miR-6615-5p过表达/敲低后,SMAD7的表达趋势与之负相关。SMAD7敲低后,miR-6615-5p的表达趋势与之负相关。结果表明:miR-6615-5p靶向负调控SMAD7。(6)过表达miR-6615-5p诱导ROS的积累,抑制抗氧化酶的活性,升高细胞凋亡率,上调促凋亡基因的表达,下调抗凋亡基因的表达,而进一步使用抗氧化剂N-乙酰半胱氨酸(NAC)处理后抑制了miR-6615-5p对氧化应激和细胞凋亡的激活作用。结果表明:过表达miR-6615-5p引起氧化应激和细胞凋亡,氧化应激参与miR-6615-5p介导的鸡外周血淋巴细胞细胞凋亡。(7)敲低SMAD7促进ROS的积累,降低抗氧化酶的活性,增加细胞凋亡率,升高促凋亡基因的表达,降低抗凋亡基因的表达,而进一步敲低miR-6615-5p能够抑制SMAD7对氧化应激和细胞凋亡的激活作用。结果表明:敲低SMAD7诱导氧化应激和细胞凋亡,miR-6615-5p通过靶向SMAD7介导鸡外周血淋巴细胞氧化应激和细胞凋亡。(8)氨气暴露导致氧化应激和细胞凋亡,而进一步敲低miR-6615-5p能够抑制氨气对氧化应激和细胞凋亡的激活作用。结果表明:miR-6615-5p介导氨气暴露诱导的鸡外周血淋巴细胞氧化应激和细胞凋亡。综上所述,氨气暴露对鸡外周血淋巴细胞产生细胞毒性作用;细胞色素P450酶、氧化应激和热休克蛋白介导氨气诱导的免疫抑制;miR-6615-5p/SMAD7轴、氧化应激、死亡受体途径和线粒体途径介导氨气诱导的细胞凋亡。本研究首次揭示了鸡外周血淋巴细胞氨气中毒的分子机制,为氨气毒理学的研究提供了新的见解,为氨气相关的环境风险评估提供了重要理论参考,为畜禽健康养殖提供环境决策依据。
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