摘要目的:<br> 本课题研究髓源性抑制细胞(myeloid-derived suppressor cells, MDSCs)在胶原诱导性关节炎(collagen-induced arthritis, CIA)小鼠疾病进展过程中的动态变化,探讨METTL3介导的m6A甲基化修饰在MDSCs功能及分化中的作用。<br> 方法:<br> (1)检测CIA进展过程中MDSCs及其亚群比例及功能的动态变化<br> 利用Ⅱ型牛胶原与弗氏完全佐剂研磨成油包水状乳剂,注射至DBA/J小鼠尾根部构建CIA小鼠模型。对CIA小鼠进行临床评分并通过酶联免疫吸附实验(ELISA)检测CIA小鼠外周血清抗CⅡ-IgG水平来鉴定CIA小鼠模型是否构建成功。流式细胞术(FCM)检测CIA小鼠脾脏MDSCs及其亚群(PMN-MDSCs及M-MDSCs)比例的变化。首次免疫第28天、35天、42天后,处死小鼠,利用免疫磁珠分选CIA小鼠脾脏MDSCs亚群(以下分别简写为d28-PMN-MDSCs、d28-M-MDSCs、d35-PMN-MDSCs、d35-M-MDSCs、d42-PMN-MDSCs、d42-M-MDSCs),FCM鉴定细胞纯度和细胞活性。免疫磁珠分选正常小鼠CD4+ T细胞,经CFSE染料标记后与MDSCs亚群共培养96 h,FCM检测CD4+ T细胞的增殖情况,ELISA检测CD4+ T细胞体外增殖体系中IFN-γ的水平。将d28-PMN-MDSCs、d28-M-MDSCs分别过继转移到CIA小鼠体内,观察其对CIA小鼠疾病进展的影响。<br> (2)检测CIA小鼠MDSCs及其亚群中METTL3的变化和功能<br> 免疫磁珠分选CIA小鼠脾脏中的MDSCs亚群,斑点印迹(dot blotting)检测CIA小鼠MDSC亚群甲基化水平随疾病进展的动态变化。蛋白免疫印迹(Western Blot, WB)检测MDSCs亚群中m6A相关酶的表达随疾病进展的动态变化。利用METTL3特异性小干扰(siRNA)敲低MDSCs亚群中METTL3的表达,或使用METTL3抑制剂(STM2457)抑制MDSCs亚群中METTL3的活性后,将MDSCs亚群与CD4+ T细胞共培养,FCM检测CD4+ T细胞的增殖情况。在构建CIA小鼠模型的过程中,使用STM2457进行干预处理,观察STM2457对CIA小鼠疾病进展的影响。<br> 结果:<br> (1)与佐剂对照相比,CIA组小鼠足趾明显红肿,临床评分及血清抗CⅡ-IgG水平显著升高,表明成功构建CIA小鼠模型。FCM检测小鼠脾脏MDSCs的比例和数量,结果显示,d28-MDSCs比例为7.973%±0.139%,数量为(10.793±0.194)×106;d35-MDSCs比例为6.757%±0.265%,数量为(7.580±0.288)×106;d42-MDSCs比例为5.943%±0.129%,数量为(5.790±0.360)×106。与对照组相比,d28-CIA小鼠脾脏中MDSCs的比例和数量明显升高(p<0.001);随着CIA小鼠疾病的进展,MDSCs的比例和数量逐渐下降(p<0.05)。进一步分析MDSCs亚群的比例及数量,结果显示, d28-PMN-MDSCs、d35-PMN-MDSCs、d42-PMN-MDSCs占MDSCs的比例分别为64.600%±1.000%、57.200%±1.100%和53.600%±1.300%,数 量 分 别 为( 6.367±0.313 ) ×106、( 4.731±0.106 ) ×106 和(4.208±0.123)×106;d28-M-MDSCs、d35-M-MDSCs、d42-M-MDSCs占MDSCs的比例分别为28.733%±2.706%、34.650%±1.850%和29.933%±2.791%,数量分别为(3.807±0.161) ×106、(3.857±0.035)×106和(3.558±0.230)×106。与对照组相比,d28-PMN-MDSCs的比例和数量显著升高(p<0.001),且随着CIA疾病的进展,PMN-MDSCs比例及数量降低(p<0.05),而M-MDSCs的比例和数量在CIA进程中则没有显著变化。FCM分析显示,在CD4+ T细胞体外增殖体系中,与d28-PMN-MDSCs共培养的CD4+ T细胞的增殖被明显抑制,d28-M-MDSCs对CD4+ T细胞的抑制作用较d28-PMN-MDSCs弱。随着CIA疾病进展, PMN-MDSCs和M-MDSCs的免疫抑制功能均减弱。在CD4+ T细胞分别与d28-PMN-MDSCs、d35-PMN-MDSCs、d42-PMN-MDSCs共培养的增殖体系中,IFN-γ的水平逐渐增高(p<0.01)。在CD4+ T细胞分别与d28-M-MDSCs、d35-M-MDSCs、d42-M-MDSCs共培养的增殖体系中, IFN-γ的水平也逐渐增高( p<0.01 ) ,并且高于与d28-PMN-MDSCs、d35-PMN-MDSCs、d42-PMN-MDSCs共培养增殖体系中IFN-γ的水平。<br> 将d28-PMN-MDSCs与d28-M-MDSCs分别过继转移转移到CIA小鼠模型中,观察MDSCs亚群对疾病进程的影响。发现与PBS对照组相比,过继转移d28-PMN-MDSCs可以减轻CIA小鼠足趾的肿胀程度,降低临床评分及血清抗CⅡ-IgG的水平(p<0.01),而过继转移d28-M-MDSCs与PBS对照组相比没有显著差异。上述结果表明,过继转移d28-PMN-MDSCs可以减轻CIA疾病的严重程度,而过继转移d28-M-MDSCs对疾病进程则没有明显影响。<br> (2)通过对MDSCs亚群的m6A甲基化水平进行检测发现,d28-PMN-MDSCs的m6A甲基化水平低于佐剂对照组PMN-MDSCs的m6A甲基化水平,d28-M-MDSCs的m6A甲基化水平高于佐剂对照组M-MDSCs的m6A甲基化水平,且MDSCs亚群的m6A甲基化水平在CIA进展过程中逐渐升高。<br> 通过检测MDSCs亚群中m6A相关酶的表达发现,与对照组相比,甲基化酶METTL3的表达在d28-PMN-MDSCs中降低,在d28-M-MDSCs中升高,随疾病进展METTL3的表达在PMN-MDSCs与M-MDSCs中表达均升高,与MDSCs亚群m6A甲基化水平的变化一致。将PMN-MDSCssi-NC、PMN-MDSCssi-METTL3、M-MDSCssi-NC、M-MDSCssi-METTL3分别加入CD4+ T细胞体外增殖体系,与PMN-MDSCssi-METTL3共培养的CD4+ T细胞的增殖比例(27.350%± 2.150%)明显低于与PMN-MDSCssi-NC共培养的CD4+ T细胞的增殖比例(41.300%± 2.400%)(p<0.05),与M-MDSCssi-METTL3共培养的CD4+ T细胞的增殖比例(28.500%± 0.300%)低于与M-MDSCssi-NC共培养的CD4+ T细胞的增殖比例(34.250%±1.650%) (p=0.0756)。上述结果表明敲低MDSCs亚群METTL3的表达可以明显增强MDSCs的免疫抑制功能。<br> 使用METTL3抑制剂STM2457处理MDSCs亚群,发现STM2457处理后,与PMN-MDSCs共培养的CD4+ T细胞的增殖比例从43.267%±1.397%降低到34.500%±2.281%(p<0.05),与M-MDSCs共培养的CD4+ T细胞的增殖比例从59.100%±2.458%降低到35.933%±3.495%(p<0.05)。说明抑制METTL3同样可以增强MDSCs亚群的免疫抑制功能。接下来在构建CIA小鼠的过程中使用STM2457进行干预处理,发现与DMSO对照组相比,STM2457干预可以明显减轻CIA小鼠足趾的肿胀程度,降低临床评分及血清抗CⅡ-IgG的水平(p<0.01)。上述结果说明,METTL3抑制剂干预可以减缓CIA小鼠的发病进程。<br> 结论:<br> 在CIA发病早期,MDSCs中METTL3表达显著下调,随疾病进展METTL3表达逐渐升高。METTL3的表达与MDSCs的免疫抑制功能呈负相关。抑制METTL3可以通过m6A-YTHDF2方式上调NOX2及iNOS mRNA的表达,增强MDSCs的免疫抑制功能,缓解CIA小鼠的疾病进程。同时METTL3还可以通过m6A-IGF2BP1方式介导MafB mRNA的稳定性,影响骨髓诱导MDSCs的分化。
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